温拌沥青混合料技术应用浅析

陈松男

【摘 要】温拌沥青技术可以降低混合料的拌制、摊铺、碾压温度，从而有效减少燃料消耗，降低有害粉尘和气体排放，节能减排，非常适合当今社会发展潮流，值得在我国推广和应用。本文对温拌沥青混合料技术的应用特点、温拌原理进行了阐述，同时以Evotherm温拌技术为例，对温拌和热拌沥青混合料的技术性能进行了试验对比分析。

【关键词】温拌技术；沥青混合料；路面

0 引言

热拌沥青混合料（简称HMA）已经成為当今道路工程中最为重要的路面材料，HMA施工工艺是热拌-热铺，HMA在拌和过程中，沥青的加热温度需要达到150℃-170℃，而集料温度需要加热到160℃-190℃。根据规范要求普通热拌沥青混合料出厂温度一般不低于150℃。当热拌沥青混合料使用改性沥青时，沥青、集料的加热温度均需要提高，一般沥青需要加热到160℃～190℃，而集料需要加热到℃190～220℃，沥青混合料的出厂温度一般在160℃以上。

HMA高温拌制的特点给这一技术带来了很多弊端。首先，高温拌和需要消耗大量的燃料。其次，混合料高温状态下拌合、摊铺、碾压等施工环节均会释放大量的粉尘、CO2以及有害气体，严重污染环节，对施工人员的健康也构成了危害。随着我国环境问题的日趋严峻，节能减排理念已经深入人心。这就要求我们在工程建设中也必须树立节能环保、绿色施工的理念。因此，在沥青路面施工环节，想办法降低热拌沥青混合料生产所需的能源消耗，以及降低施工过程中有害气体排放量。除此以外，HMA拌和温度过高会使沥青老化，温度越高老化现象越为明显，从而缩短沥青混合料的使用寿命，影响道路服役期内的使用功能。

为了改进热拌沥青技术，克服HMA的诸多弊端，温拌沥青混合料（简称WMA）应运而生，自WMA技术引入我国以来发展迅速。

1 温拌沥青混合料

WMA与HMA相比，混合料的拌和温度可以降低20℃-40℃，同时摊铺、碾压温度相应降低，而又满足混合料的性能不发生变化。混合料拌和温度的降低，可以减少加热燃料的消耗，同时也降低粉尘、CO2及有害废气排放量。采用WMA技术可以减少20%-30%的能源消耗，降低30%-50%的粉尘、CO2等污染物排放。

WMA技术之所以能在降低拌制温度的条件下，还能达到HMA技术的各方面性能，就是因为其在混合料中掺入温拌剂。温拌剂能够降低沥青的粘度，在混合料中形成一些润滑结构，从而使沥青混合料能在相对较低的温度条件下进行拌和、运输和碾压。

WMA的种类有很多，目前技术比较成熟的方法有表面活性剂法（Evotherm）、沥青-矿物法（Aspha-min）、有机添加剂法（sasobit）和沥青泡沫法（WAM-foam）等。目前我国道路工程中，应用最多的就是基于表面活性剂的温拌沥青混合料。

2 Evotherm温拌技术的原理

Evotherm温拌技术是由Mead Westvaco公司开发的，其技术机理是在拌和中引入乳化剂和水，在混合料表面形成高浓度乳化沥青来实现温拌，Evotherm ET、Evotherm DAT、Evotherm 3G是其先后开发的三代产品，其中Evotherm DAT拌缸直投技术是目前市场主流产品。

Evotherm温拌沥青技术核心就是在沥青中添加物理和化学添加剂，通过运用物理和化学作用，降低沥青混合料的施工操作温度，当沥青混合料成型以后，这些物理和化学添加剂不会对路面使用性能构成不利影响。Evotherm温拌添加剂在沥青拌和过程中能够得到充分溶解和分散，在沥青混凝土内部形成独特的水膜润滑结构，使得混合料在较低温度下仍能充分拌合，保证在较低温度下摊铺、碾压成型。

Evotherm温拌沥青之所以能够实现在沥青混凝土内部形成独特的水膜润滑结构，源于其主要成分是路用表面活性剂。路用表面活性剂分子结构主要由两部分组成，一部分是头部，即亲水的极性集团；另一部分为尾部，即长碳链的亲油集团。头部亲水，而尾部亲油，因而决定了表面活性剂在介质中向界面位置富集的特性和特殊的介质溶解状态。

Evotherm DAT拌缸直投技术实际就是表面活性剂水溶液。表面活性剂在水溶液状态下，首先会向水和空气云集，头部指向同样非极性的空气。当界面达到临界状态后，表面活性剂分子的亲油尾部发生聚集，在亲水的头部向尾部聚集中心相反的部位发散，形成球状的分子胶团。

当掺入Evotherm DAT温拌添加剂的沥青混合料拌和时，胶团周围的水分会迅速蒸发，而亲油尾部接触到沥青机会极大增加，胶团发生反转。亲水头部转向朝内，而尾部将融入沥青中，将未来得及蒸发水分包裹在胶团内。

界面条件直接影响到水的沸点，在狭小空间条件下，由于表面压力不同，水的沸点有时会超过100℃。在温拌条件下，沥青内部和矿料的裂隙水分不能完全消除，而且这部分水分非常容易被表面活性剂俘获。同时，DAT工艺还会引入水分，沥青混合料拌和过程是在热量和沥青作用后胶团反转的过程，胶团俘获水分的机会和水量均会进一步增加。

在沥青内部，表面活性剂与水结合的反转胶团将会形成特殊的膜结构，表面活性剂将以单分子形式存在。沥青对石料的裹覆能力将在膜结构的润滑作用下得到大幅度提高，显著降低沥青混合料的拌和、压实温度，同时又不影响胶结料的粘度。

3 温拌沥青混合料性能研究

为了验证Evotherm温拌添加剂对沥青混合料性能的影响，本文对掺加了Evotherm-DAT温拌剂沥青混合料和普通热拌沥青混合料进行马歇尔稳定度试验分析。

本本选用90#道路石油沥青作为试验用基质沥青，沥青、矿料试验结果见表1、表2。

本文对添加5%的Evotherm-DAT温拌剂的沥青混合料进行拌和、制件，其拌和与试件成型温度均比普通热拌沥青混合料降低40℃左右。对添加5%的Evotherm-DAT温拌剂的温拌沥青混合料与普通热拌混合料进行了对比试验，试验结果见表3。

从表3可以看出，添加Evotherm-DAT温拌剂的温拌沥青混合料的拌和与试件成型温度均可降低40℃，而基本性能保持不变。

温拌沥青技术可以显著降低混合料的拌和温度，同时又不影响沥青混合料的基本性能，大大降低了燃料消耗，减少了粉尘、CO2以及有害气体的排放，既节约能源，又保护环境。同时，拌和温度的降低，也可以有效改善混合料热拌过程中沥青的老化现象，延长路面使用寿命。温拌沥青技术在我国未来的应用前景广阔。endprint