温拌沥青混合料研究与应用现状

时正武 樊志强 李 锟

(1.中国葛洲坝集团国际工程有限公司，北京 100022；2.大连市政设施修建总公司，辽宁 大连 116024； 3.大连理工大学交通运输学院，辽宁 大连 116024)

温拌沥青混合料研究与应用现状

时正武1樊志强2李 锟3

(1.中国葛洲坝集团国际工程有限公司，北京 100022；2.大连市政设施修建总公司，辽宁 大连 116024； 3.大连理工大学交通运输学院，辽宁 大连 116024)

总结了温拌沥青混合料技术的研究现状和应用情况，对温拌沥青混合料性能的优缺点进行了论述，并分析了温拌沥青混合料的原理及制备方法，指出了温拌沥青混合料现阶段存在的问题。

温拌沥青混合料，原理，性能

0 引言

目前，道路建设中大多数采用沥青路面，热拌沥青混合料(HMA)的路用性能已经得到理论和实践的检验，因而得到了广泛推广和使用。然而，随着社会的发展与进步，热拌沥青混合料自身的缺陷越来越不符合资源节约型及环境友好型社会的发展和生态的要求，其主要表现在：1)拌合及摊铺温度高，能耗高，施工过程中烟气粉尘排放量大，对施工现场人员的健康危害大；2)高温使得沥青初期老化比较严重，对混合料的路用性能和使用寿命不利；3)施工时需要较高温度，因此不宜在冬季或低温下施工，施工效率低。而冷拌沥青混合料尽管能在常温下拌合，能耗低并且环保，但其路用性能差，一般只用于路面养护[1]。温拌沥青混合料能在较低的温度下拌合，克服了热拌沥青技术的缺点，并且路用性能良好，因而得到了道路建设者的青睐。

1 温拌沥青混合料研究与应用现状

1.1 国外研究应用现状

20世纪80年代～90年代，工业化发展迅猛，温室气体排放量急剧增加，世界各国越来越意识到节能环保的重要性，温拌沥青混合料技术(WMA)就是在这种大背景下产生的。1995年，欧洲的Shell和Kolo-Veidekke公司首先研制出了WMA，并于1996年进行了现场试验[2]。早期的WMA路用性能良好，但生产成本较高。1998年，Shell和Kolo-Veidekke公司改进了生产工艺，开始用泡沫沥青和软沥青来生产温拌沥青混合料，不仅保证了WMA的路用性能，而且降低了生产成本。随后，欧洲和日本等国开始学习和引进WMA技术，并将其应用于工程实践，生产出了大量的WMA。与此同时，温拌技术迅速发展，许多新的温拌技术被开发出来，温拌技术日益成熟。2002年，美国道路工程方面的专家赴欧洲考察了WMA技术的应用与发展，次年在美国沥青路面协会(NAPA)的年会上重点提出WMA，2004年美国第一条温拌沥青混合料路面建设成功。此后，温拌技术的发展如雨后春笋，极其迅猛，欧洲和美国开发出了多种温拌沥青混合料。迄今为止，WMA技术有三大体系，数十种温拌沥青混合料技术[3]。

1.2 国内WMA研究应用

我国的温拌技术起步较晚，主要是学习和引进国外的先进技术进行应用和创新。2005年，我国的第一条温拌沥青混合料试验路在北京铺设成功。该试验路段是中美合资，采用的是乳化沥青温拌技术[4]。此后，WMA技术在我国得到了迅速发展，各个省市开始研究和应用WMA。此外，我国还开发出了改性沥青温拌技术，并于2006年成功铺设了世界上第一条改性沥青SMA温拌试验路。随着温拌技术的日益发展，各省市也制定了一些温拌技术的设计规范和施工规范，如河北省的《温拌沥青混合料施工技术指南》、青海省的《寒区温拌沥青混合料路面技术规范》等，这些规范都有利于WMA技术的推广和实施[4]。

2 温拌沥青混合料的性能特点

2.1 温拌沥青混合料技术的原理和制备方法

在高温下，沥青变得松软，能够发挥其胶结作用，将集料良好地裹附在一起，形成一个整体，在荷载作用下不致松散，而沥青良好的流动性和润滑作用又使混合料具有较强的变形能力，在荷载作用下集料不会被挤压破碎。温拌沥青混合料就是采取若干技术措施(使用改性沥青或者加入温拌剂)，使得混合料能够在较低温度下拌合和摊铺，沥青能够很好地裹覆在集料上，较好地发挥其粘结和润滑作用，同时保持混合料路用性能不低于HMA[5]。归纳起来，目前国内外WMA生产技术主要有三大类：有机添加剂法、泡沫法、化学添加剂法。表1总结了已经开发出来并得到推广的WMA制备技术[3]。

表1 WMA制备方法

2.2 温拌沥青混合料优点

1)节能减排，低碳环保。

由于采用了较低的温度，在混合料生产和施工工程中将会节省大量的电能，煤料和燃油，CO2等温室气体排放量也大大减少，这既是减轻温室效应的有效措施，也符合生态社会和可持续发展的需求。另外，温拌沥青混合料在摊铺过程中，基本可以实现无烟作业，有毒有害气体排放明显减少，很大程度上保护了施工技术人员的身体健康。

2)减轻沥青的老化程度，延长混合料使用寿命。

较低的温度降低了沥青的初期老化程度，提高了混合料的路用性能。

3)延长施工季节，提高施工效率。

施工时温度降低，混合料与室外环境温差减小，可以延长施工季节及日施工时间。

4)较低的温度能够较好地保护施工设备，延长其寿命，并较快开放交通[6]。

2.3 温拌沥青混合料的路用性能

1)高温性能。

抗车辙性能是评价沥青混合料高温性能的重要指标。室内试验表明[7-9]，在孔隙率基本相同的情况下，WMA的动稳定度比HMA的动稳定度提高10%左右，其高温稳定性优于热拌沥青混合料，具有良好的抗车辙性能。

2)低温性能。

混合料的低温弯曲试验表明[7-9]，WMA与HMA试件破坏时的应变相差不大，二者低温抗裂性无异。分析可知，加入温拌剂后，温拌剂掺量大小对沥青混合料的低温性能影响不大，混合料的低温性能主要由沥青本身决定。

3)水稳定性。

研究表明，加入温拌剂后，沥青裹附到集料表面，在水的作用下，混合料抗剥落能力增强。进一步实验表明，无论是浸水马歇尔实验，还是冻融劈裂实验，WMA的实验结果都高于HMA[7-9]，这说明温拌沥青混合料的水稳定性要优于热拌沥青混合料。实验表明，在一定的范围内，温拌剂掺量越多，温拌沥青混合料的水稳定性越好。

4)疲劳性能。

通过中点加载弯曲实验，得出不同应力比下混合料试件破坏时的疲劳寿命次数，绘出混合料疲劳方程曲线。结果表明，温拌沥青混合料的疲劳曲线略高于同级配的热拌沥青混合料，说明WMA的疲劳性能优于同级配的HMA[10,11]。

3 温拌沥青混合料现阶段存在的问题

温拌沥青混合料在应用中主要存在的问题有[2]：

1)初建成本较高。

实践表明，相对于热拌沥青混合料，由于温拌剂的添加，温拌沥青混合料成本增加6%左右。

2)设计规范尚未制定。

由于温拌技术起步较晚，理论技术尚处于研究阶段，除了制备方法不同，其设计和施工都是采用热拌沥青混合料的相关规范。为了使温拌技术得到推广，急需制定设计、施工和养护等相关规范。

3)对原材料要求较高。

虽然温拌沥青混合料具有节能环保的优点，但其对原沥青和集料的质量要求很高，质量稍差的碎石及尾矿砂等固体废弃物应用于WMA的研究还很少见。同热拌沥青混合料一样，今后应大力研究不同废弃物在温拌沥青混合料中的应用，这有利于道路建设的可持续发展。

4)其他问题。

如WMA在低温条件下存在水损害现象、长期路用性能有待评估、难以精确评价其节能环保性能等，这些问题都需要进一步的研究。

4 结语

温拌沥青混合料技术以其节能环保的优势和良好的路用性能得到人们的青睐，其应用前景十分广阔。今后，温拌沥青混合料技术在排水降噪，长大隧道工程，低温季节和寒冷地区等一些特殊功能沥青路面中的应用将会更加广泛[12]。

[1] 李德超.温拌沥青混合料技术综述[J].石油沥青，2008,22(5):1-5.

[2] 刘至飞，吴少鹏.温拌沥青混合料现状及存在问题[J].武汉理工大学学报，2009,31(4):170-174.

[3] 左 锋，叶 奋.国外温拌沥青技术与性能评价[J].中外公路，2007,27(6)：164-168.

[4] 柳 浩，张书芳.美国温拌沥青混合料考察综述[J].市政技术，2009,27(4)：332-335.

[5] 侯月琴.温拌沥青混合料性能研究[D].西安：长安大学硕士学位论文，2008.

[6] 许菲菲，刘黎萍.温拌沥青混合料与热拌沥青混合料性能对比[J].公路工程，2009,34(3):75-82.

[7] 郭 平，祁 峰，弥海晨.温拌沥青混合料的路用性能[J].长安大学学报(自然科学版)，2010,30(3):10-13.

[8] Feipeng.Xiao,Serji.N.A.mirkhanian.Viscosity investigation of asphalt binders containing WMA additive[J].Proceeding ATAP，2010(6)：3-4.

[9] Jung S.Choi,Jiyong Park.Effect of Warm-mix Additives on Reclaimed Asphalt Pavement[J].Proceeding ATAP，2010(6)：3-4.

[10] 崔 鹏，刘黎萍，孙立军.沥青混合料抗剪性能试验仪开发[J].公路，2005(12)：160-163.

[11] 毕玉峰，孙立军.沥青混合料抗剪试验方法研究[J].同济大学学报，2005,33(8)：1036-1040.

[12] 徐世法.高节能低排放型温拌沥青混合料的技术现状与应用前景[J].公路,2005(7):195-197.

Recent advance of research and application on warm mix asphalt

SHI Zheng-wu1FAN Zhi-qiang2LI Kun3

(1.ChinaGezhoubaGroupInternationalEngineeringCo.,Ltd,Beijing100022,China;2.DalianMunicipalFacilitiesConstructionCorporation,Dalian116024,China;3.SchoolofTransportationandLogistics,DalianUniversityofTechnology,Dalian116024,China)

Recent advance of research and application on warm mix asphalt are reviewed, and the merits and demerits of warm mix asphalt are summarized. The theory and preparation methods of warm mix asphalt are analyzed, and the existing problems of current research is also pointed out.

warm mix asphalt, theory， property

1009-6825(2014)34-0123-02

2014-09-20

时正武(1987- )，男，助理工程师； 樊志强(1972- )，男，高级工程师； 李 锟(1989- )，男，在读硕士

TU535

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