温拌沥青技术在隧道施工中的应用

冀荣寿

（晋中公路分局寿阳公路管理段，山西寿阳 045499）

温拌沥青技术在隧道施工中的应用

冀荣寿

（晋中公路分局寿阳公路管理段，山西寿阳 045499）

介绍了乳化沥青温拌技术的原理及其优越的路用和环保性能，并结合温拌沥青混合料在隧道工程中的具体应用情况，阐述了乳化温拌沥青技术的优势，指出采用该技术达到了节能减排的目的，具有推广应用的价值。

温拌沥青技术，隧道，施工

0 引言

目前，在我国大多数的高速公路隧道施工中，由于热拌沥青优越的路用性能，大多数路面施工均采用该技术。但由于隧道温度较低，空气流动较慢，热拌沥青技术产生的沥青烟含有有毒有害气体，造成环境污染的同时，对施工人员的身心健康造成了损害。如何在保留热拌沥青混合料优良的路用性能的同时克服其缺陷成为我国公路建设者需要解决的一个问题。而冷拌沥青技术的路用性能很难与热拌混合料相比。根据国外同行的经验，在隧道路面施工中采用温拌技术，可显著降低沥青排放出的有害气体，延长路面使用寿命。

1995年，温拌沥青混合料技术发端于欧洲，在世界发达国家特别是欧洲国家得到了大规模的应用。我国对于温拌沥青混合料技术的研发始于2005年。虽然起步较晚，由于其优越的环保和经济效益，研究和开发迅猛，得到了大规模的应用，在具体的路面应用方面，处于相对领先地位。以山西省为例，2009年9月，太原市长治路进行了200 m的试铺，随后进行了推广和应用。2009年11月，太原市并州东街成功铺筑了300 m上面层AC-13试验段。2010年，在太原市大王村进行了上面层温拌技术的进一步的推广铺筑。2010年，在山西省忻阜高速公路隧道路面上采用了温拌沥青技术，取得了巨大成功。目前，温拌沥青混合料技术在北京、上海、山西、河南、河北等多个省市进行了铺筑，成功应用于城市道路、高速公路和城市快速道路薄层铺装、低温季节和高海拔地区施工、桥面超薄层、隧道铺面等路面类型。以此相配合，多省市温拌产品标准与地方标准进入或已经完成了制定程序，为温拌沥青混合料技术在我国的进一步推广和应用提供了规范支持。

温拌沥青技术（WMA）是一种拌和温度介于热拌沥青混合料（HMA）和冷拌沥青混合料（CMA）之间，性能达到（或接近）热拌沥青混合料的新型沥青混合料（见图1）。在我国，温拌沥青混合料技术主要是应用乳化沥青温拌法（美国Meadwestvaco公司研发，简称EWMA），是将一种特殊的高浓度乳化沥青替代普通热沥青进行混合料拌和的方法，所需设备和工序与热拌沥青混合料完全相同。本文结合工程实例经验，介绍了EWMA温拌沥青技术在隧道施工中的应用。

1 乳化沥青温拌技术的原理

在我国，基本上采用表面活性平台技术来实现温拌效果。乳化沥青温拌混合料（Warm Mix）的原理:少量的表面活性剂、水与热沥青在拌和过程中共同作用，经拌和后实现彼此交织。表面活性剂富集于残留微量水和沥青的界面，三者共同作用，暂时性在胶结料内部形成性能比较稳定的结构性水膜。当温度下降时，水膜的润滑作用抵消沥青粘度增大的作用，实现温拌效果（如图2所示）。

图1 温拌技术拌和温度介于热拌和冷拌之间

图2 “益路”Evotherm表面活性剂

表面活性剂在温拌沥青混合料中所起的作用:润湿作用，提高沥青裹附集料的能力;降低水和沥青的界面张力，在沥青内部形成水微粒;阻止水进入集料——沥青界面，提高混合料的抗水毁能力。

2 乳化沥青温拌混合料的路用及环保性能

2.1 温拌改性沥青制备工艺

制备温拌改性沥青时，先将表面活性剂（改性剂）加入温度高于120℃的沥青中，再通过机械搅拌一段时间（通常为30 min左右）后即可制得（见图3）。

图3 温拌改性沥青制备工艺

2.2 温拌沥青混合料的性能

在某高速隧道施工中，路面结构为水泥面板基层加铺4 cm温拌PR改性AC-16沥青混凝土+6 mm温拌PR改性AC-20沥青混凝土，采用基于乳化平台的温拌法，使用已配置好的温拌沥青（70号基质沥青∶DAT-H5=95∶5），温拌PR改性AC-20油石比4.3%，PR掺量为0.45%;温拌PR改性AC-16油石比4.9%，PR掺量为0.5%。

在施工中，对于温拌PR改性AC-16及AC-20混合料，为使PR能够更好的软化变形（集料温度为165℃，PR的软化温度为150℃），PR与集料干拌5 s～10 s后再加入温拌沥青。

从表1～表3可以看出，在试验材料和试验条件完全相同情况下，乳化沥青温拌混合料的路用性能好于热拌沥青混合料，主要指标均优于热拌，特别是冻融劈裂比和动稳定度有明显的提高，沥青老化得到了明显的减缓。

表1 温拌和热拌混合料性能对比1

表2 温拌和热拌混合料性能对比2%

表3 AC-20温拌性能检测

原因在于沥青胶结料的水分起到的润滑剂作用，使得混合料具有了良好的施工和易性，并且使其空隙分布地更加均匀（见图4）。

图4 温拌和热拌混凝土断面空隙分布

从表4，表5可以看出，与热拌技术相比，温拌技术具有良好的环保效益和经济效益，能够有效降低有毒有害气体的排放及燃油消耗。

表4 温拌和热拌混合料燃油消耗检测

表5 国家环境分析测试中心分别在拌和楼检测的气体排放数据

温拌沥青混合料生产及铺筑过程中温度较低，由于降温速率减缓，混合料的可压实温度范围更宽，同时，大大提高施工的便利性，大大延长施工季节和日施工时间，适合夜间与低温环境下的施工。

3 温拌沥青混合料在隧道中的应用

3.1 面层级配

根据石料品种和施工条件试验确定乳化沥青配方。

需要注意的是:最佳油石比需要热沥青混合料确定;不同的热沥青混合料需要考虑各自的特点。

3.2 出料温度确定

参照国外经验，设定混合料4.0%的空隙率目标，同时考虑到施工工艺、气候及运输等影响，出料温度不宜低于135℃。

3.3 拌和

拌和时，温拌浓缩液∶沥青质量=5∶95。

需要注意的是:温拌添加剂在沥青开始喷洒2 s后再开始喷入，生产周期在1 min左右;温拌浓缩液宜采用直投式添加装置，以解决添加剂的稳定性问题。

3.4 运输

采用大吨位运输车进行装料运输，在车厢两端以及顶部采取保温措施（如覆盖棉被等）。出料温度应控制在135℃～140℃左右。

需要注意的是:为减少离析，车辆装料时候采用“前、后、中”三次装料。

3.5 摊铺

由于受隧道拱高的影响，在进行摊铺作业时，宜采用一台伸缩摊铺机进行全幅摊铺，温度控制在130℃～140℃左右。

需要注意的是:严格执行施工流程，摊铺速度必须和拌和生产及运输相配合，做到连续、稳定的摊铺。

3.6 碾压及检测

需要注意的是:碾压摊铺温度需要旋转压实或轮碾成型方法以空隙率为指标进行确定;为提高压实度，复压宜采用胶轮碾压。

检测事项:现场进行了取芯和渗水试验，检测其抗水损害及高温稳定性能。

4 乳化温拌沥青技术应用于隧道施工的技术优势

经国内外试验研究及工程实例验证，相比较热拌沥青混合料，具有以下技术优势:

1）在不降低混合料的路用性能的前提下，降低拌和及碾压温度;

2）设计、施工及养护与热拌混合料一致，无需添置新的设备;

3）具有良好的适应性，可适应不同石料、级配、沥青的配比;

4）节省20%甚至更高的燃料消耗;

5）沥青烟排放大幅降低，降低对环境的污染以及施工人员的损害;

6）减轻沥青的热老化，延长路面的使用寿命;

7）延长施工季节及日施工时间。

结合温拌沥青在我国隧道工程中的应用可以得知，将温拌沥青混合料应用于隧道路面，具有有毒有害气体排放少、保护施工人员健康、延长路面使用寿命，达到节能减排的目的，具有重要的现实意义。

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［2］申茂枝.新型温拌剂对沥青混合料压实特性的影响［J］.建材世界，2013（5）：76-78.

［3］孙海明，赵波.温拌沥青混合料技术在沥青道路中的应用［J］.鲁东大学学报（自然科学版），2013（2）：99-100.

［4］梁勇.温拌沥青混合料在广东高速公路中的应用研究［J］.山西建筑，2012，38（20）：129-130.

App lication of warm-m ixed asphalt technology in tunnel construction

JIRong-shou

（Shouyang Highway Administration Section，Jingzhong Highway Branch Bureau，Shouyang 045499，China）

The paper introduces emulsified warm-mixed asphalt technology and its highway application and environment-protecting performance.Combining with its specific application conditions in tunnel engineering，it describes advantages of emulsified warm-mixed asphalt technology，and achieves energy-saving and emission-reducing targets，which isworth promoting.

warm-mixed asphalt technology，tunnel，construction

TU535

A

1009-6825（2013）32-0097-03

2013-08-26

冀荣寿（1967-），男，工程师