RH 温拌沥青在低温环境中的技术分析与应用

■马志新，陈 锋 ■.新疆叶城公路管理局，新疆 叶城 844900;.南京航空航天大学，江苏 南京 006

为了保证质量和性能，沥青混凝土路面在摊铺时要将沥青拌合料加热到较高的温度，《公路沥青路面施工技术规范》规定普通沥青混凝土的摊铺温度在正常环境下不得低于135℃，低温环境下不得低于150℃;改性沥青的摊铺温度不得低于165℃［1］。施工温度过高，会导致沥青老化严重，缩短沥青路面的寿命［2］，但是由于季节和气候的限制，沥青混合料有时需要在低温环境下进行摊铺作业。对沥青来说，随着温度的下降沥青的黏度增加，混合料施工和易性大大降低，由此会导致沥青路面压实度不够，水损害和车辙问题过早地出现［3］。为了解决低温与路面摊铺质量之间的矛盾，李宾等［4］通过现场试验段的铺设确定合理的碾压施工方案，从而有效控制superpave 沥青路面在低温环境下的施工质量。王黎明［5］的研究表明在0～10℃区间的典型低温施工环境下，初压温度每增加10℃，4～6cm 铺层的有效压实时间能延长约5min;初压温度相同的情况下，厚度每减少1cm，有效压实时间减少约10min，因此通过技术改进措施延长有效压实时间可以保证施工质量。上述方法是通过减小压实厚度或提高沥青混合料的摊铺温度来保证路面的施工质量和性能，这些方法会对路面的使用寿命产生不利的影响甚至会增加投资成本，采用RH 改性温拌沥青可以有效避免这些问题的出现。

1 工程概况

国道219 线是一条连接新疆和西藏的重要的公路，海拔高度4300m，总长度为2143km。该地区为寒冷干旱高原气候区，年温差和日温差均较大，气候环境较为复杂，可供工程施工的时机有限，而且普通沥青混合料在气温低于5℃时，就不宜进行施工。为确保工程进度，本工程考虑采用RH 温拌技术进行路面施工。

RH 温拌技术是交通部公路科学研究院在对国内外温拌技术研究与分析的基础上自主开发的。RH 温拌技术通过在沥青中加入RH 温拌剂，使拌制的沥青混合料可以在较低温度下拌合、碾压施工，可将拌合和施工温度在普通热拌沥青混合料温度的基准上降低30℃左右，同时可以实现:(1)降低沥青混合料施工温度，即在较低温度下拌合、摊铺和碾压温拌沥青混合料，实现沥青路面施工的节能减排;(2)低温条件下的沥青路面施工技术，即热拌温压技术;(3)抑制隧道里施工沥青路面时的烟气，改善隧道里时的施工环境。

为了验证RH 温拌改性技术用于解决沥青路面低温环境下施工的可行性，在工程大规模施工前进行了试验段进行技术验证，确定沥青路面低温环境下施工的相关工艺参数。试验段位于K361 +685～K362 +480 段，针对沥青路面的上表面层(PA-13)进行试验验证。试验段设计了两段试验路，试验段1 采用RH 温拌沥青混合料摊铺，试验段2 采用常规100 号B 级热拌沥青混合料摊铺，其中试验段2 作为路面施工质量对比路段。试验段1 全长800m，严格按照RH 温拌沥青混合料的使用说明进行施工，其性能检测和评定按照现场热拌沥青混合料的施工技术指标、施工机械、施工技术方案确定。试验段2 全长300m，按照我国现行技术标准、规范进行试验段的铺筑，主要是用于检验RH 温拌改性技术在青路面低温环境下施工的可行性。

2 沥青混合料的工程应用情况对比

沥青混合料拌合机采用无锡3000 型，每盘拌合质量为2t，采用原拌合工艺。RH 温拌改性剂根据使用说明采用人工投放。沥青混合料的碾压工艺为:小型戴纳派克初压1 遍，英格索兰120 振动碾压2 遍，戴纳派克振动碾压2 遍。试验段的施工当天温湿度检测情况为:13:30温度为10.1℃，湿度为12.5%;16:10 温度为7.3℃，湿度为11.9%;19:30 温度为3.6℃，湿度为10.8%。

2.1 施工温度检测

常规100 号B 级热拌沥青混合料试验段位于K361 +080～K362 +320，该试验段表面层采用常规100 号B 级热拌沥沥青混合料实青混合料施工工艺。RH 温拌沥青混合料试验段位于K361 +685～K362 +080和K362 +320～K362 +480，采用RH 温拌改性剂直投干投改性施工工艺。两种混合料的出厂温度均控制在150℃左右，常规B 级热拌沥青混合料与RH 温拌沥青混合料的施工检测数据分别见表1。

表1 两种沥青混合料温度采集汇总

由表1 可知，两种沥青混合料的出厂温度非常高，由于施工现场温度较低且有风，在摊铺作业时沥青混料的温度下降非常快，造成了施工时沥青混合料的各项温度指标均低于规范要求，复压温度低于马歇尔室内击实温度(130℃)。

2.2 马歇尔试件室内试验参数

110 号B 级沥青混合料和RH 温拌沥青混合料的马歇尔击实温度均采用烘箱恒温2h 的“精确控制”方法，击实温度为130℃和110℃，双面分别击实75 和50 次［7］，其室内试验参数如表2。

表2 两种沥青混合料马歇尔试验参数

2.3 压实度取样检测

沥青混合料复压时的温度在110℃左右，远低于室内击实温度130℃。根据以往的碾压经验表面层的压实度很难达到规范要求，基于RH 温拌改性剂对沥青的降粘效果，使用RH 后有利于现场沥青混合料的压实度提高，压实度检测现场取样结果如表3。

表3 两种沥青混合料的压实度

RH 温拌沥青混合料和110 号B 级沥青混合料的出厂温度控制在了规范要求的范围之内(150℃～160℃)，而施工温度检测数据(见表1和表2)表明施工作业时的摊铺温度和复压温度均远低于规范要求，RH温拌沥青混合料复压时的温度甚至比常规110 号B 级沥青混合料还低10℃。由表3 可知RH 温拌沥青混合料和常规110 号B 级沥青混合料室内实验的体积指标十分接近，说明RH 温拌沥青混合料的体积指标满足要求。现场取样测得RH 温拌沥青混合料和常规110 号B 级沥青混合料平均压实度(见表4)分别为93.3%和96.2%，RH 温拌沥青混合料的压实度良好，且比110 号B 级沥青混合料压实度有较大提高。

3 主要经济社会效益分析

本项目应用RH 温拌低温施工技术，其主要增加成本来自温拌改性剂材料的增加;同时，对隧道施工段落的温拌温铺技术，可以减少相应部分燃油消耗。通过表4 对该温拌技术的成本进行测算。

表4 两种沥青混合料每公里(单幅)的成本对比

从表4 测算可以看出，表面层采用AC-13 混合料，RH 温拌改性混合料的造价比普通混合料每1000m 增加约2.5 万元。但是由于项目完工提前，施工单位由此节省的台班费和工地消耗性开支将非常巨大。同时，工程提前通车对整个项目的运营管理也是十分有益的。

4 结语

RH 温拌沥青混合料在试验段的应用比较成功，虽然施工现场的低温环境(温度低于10℃)造成了RH 温拌沥青混合料的摊铺和复压温度都远低于规范要求，但在施工工艺不变的原始情况下，试验段上面层的压实度依然能够满足相关技术要求。采用RH 温拌改性技术确实会造成前期的投资成本略有增加，考虑到RH 温拌沥青混合料可以在低温环境下施工，这样可以大大缩短工期，总体上可以减少工程的造价。因此在高海拔低温环境进行沥青面层的施工作业时，可以采用相关技术。

［1］中华人民共和国行业标准.JTG F40—2004 公路沥青路面施工技术规范.北京:人民交通出版社，2004.

［2］秦勇春，黄颂昌，苏玉昆，孙立军.温拌沥青混合料中沥青在施工阶段的老化程度［J］.同济大学学报，2009(09).

［3］吕得保.沥青混合料施工温度控制［D］.吉林:吉林大学，2011.

［4］李宾.天水过境高速公路Superpave 沥青路面低温施工技术研究［J］.公路交通科技，2011(09).

［5］王黎明.沥青混合料低温铺筑热扩散过程及改进技术研究［D］.哈尔滨:哈尔滨工业大学，2013.

［6］朱晖，马瑞.RH 改性沥青流变特性研究［J］.公路交通科技，2014(05).

［7］中华人民共和国行业标准.JTG E20-2011 公路工程沥青及沥青混合料试验规程.北京:人民交通出版社，2011.