温拌沥青混合料的应用研究

高 锐，王永斌

（中国市政工程西南设计研究总院有限公司，四川 成都 610081）

0 引 言

温拌沥青混合料技术（WMA）于1995年正式诞生，1997年WMA的概念被正式提出。经过20多年的发展，目前路面施工中温拌沥青混合料技术已经得到了非常广泛的应用。主流的温拌技术体系分为三大类，对温拌技术的研发、推广及工程应用起到了极大的促进作用[1]。

与热拌沥青混合料拌和技术不同，温拌沥青混合料以不降低沥青混合料的使用性能为前提，通过采取技术手段降低沥青的黏度[2]，从而使拌合料的拌和与施工对环境的要求降低，即在较低的温度条件下也能进行，尤其适用于冬季路面施工的情况。

与冷拌沥青混合料相比，温拌沥青混合料在兼具节能环保特点的前提下，使用性能有很大提升。

热拌沥青混合料的拌和过程要在高温下进行，消耗大量能源，同时在拌和过程中还会产生大量的固体废物及粉尘。试验证明，沥青混合料生产过程中拌和温度与CO2排放量成正比（见表1）。目前在国家大力推进节能减排以及紧抓环境保护的大环境背景下，温拌沥青混合料在工程中的应用就显得尤为重要。

1 温拌沥青混合料的分类

1.1 降黏型温拌沥青混合料

降黏型温拌沥青混合料的原理是将沥青或者沥青混合料与少量熔点比沥青高的化学成分进行掺和，从而提高沥青在低温时的黏度，而在高温拌和时降低沥青的黏度，使拌合料的工作性能有明显改善，提高其性能，增大硬度。

表1 沥青混合料拌和过程中温度与CO2 排放量的关系

Sasobit作为一种最常用的添加剂，在温拌沥青混合料的拌和中应用非常广泛。它不仅能降低沥青混合料的拌和温度，还能明显提升其水稳性。但是会导致软化点的提高及针入度的降低，并且低温条件下的抗裂性能也有所欠缺。另一种常用的添加剂Asphaltan-B在功能上与Sasobit类似，其主要成分是一种熔点为99℃的硬蜡。它不仅可以降低拌和温度，在提高混合料的可压实性以及抗车辙能力方面也有着非常明显的功效。降黏型温拌沥青混合料技术旨在通过添加剂达到降低拌和温度的效果。

1.2 发泡型温拌沥青混合料

根据发泡原理的不同，可以将发泡型温拌沥青混合料分为两种，即化学发泡型与机械发泡型。

化学发泡型的原理是通过在沥青中添加亲水材料，在加热拌和过程中使水在高温状态下形成水蒸气，扩散到沥青中，进而导致沥青体积快速膨胀，降低其黏度，以期达到降低其拌和温度的效果。机械发泡型的原理则是通过将高温液态沥青、压缩空气以及水在发泡室中混合后进行拌和，形成泡沫沥青，进而用泡沫沥青生产沥青混合料。

1.3 表面活性温拌沥青混合料

表面活性温拌沥青混合料的原理是通过沥青、表面活性剂和水三者共同作用，在拌和过程极易分散而实现彼此之间相互交织，进而形成水膜，可抵消温度降低时沥青料增加的黏度，达到在低温条件下拌和的目的。表面活性温拌沥青混合料兼具降黏型及发泡型两者的优点。

2 温拌沥青混合料的优点

沥青混合料的拌和是道路施工中最消耗能源的一道工序。作为一种需要在高温环境下进行拌和、摊铺碾压的路面材料，热拌沥青混合料从生产到施工整个过程的能耗均居高不下，而且还伴随着大量的废气以及粉尘的产生，不仅对环境有很大破坏，同时还会对施工人员的身体健康造成巨大威胁[3]。尤其在隧道这种空间受限的施工环境下，威胁会加倍放大。冷拌沥青虽然具有一定的环保及能耗方面的优势，但是由于稳定性不足等缺陷，一般情况下只用于路面的养护修补。温拌沥青混合料在能耗及环保方面均有优势的前提下，稳定性等方面也不输于热拌沥青混合料（见表2）。

表2 温拌沥青混合料与其他沥青混合料对比

根据长久以来的实践经验可以看出，温拌沥青混合料在实际应用中具有以下优点：

（1）能耗以及环境污染程度降低。由于热拌沥青混合料的拌和以及摊铺过程均需在高温环境下进行，不仅会造成能量的大量消耗，还伴随大量有害气体及粉尘的产生，造成环境污染。而温拌沥青混合料的拌和以及摊铺过程在较低的温度下就可以进行，在降低能耗以及有害气体的排放方面都有显著功效。

（2）环境温度对施工影响小，摊铺完成后能够更快地开放交通。温拌沥青混合料由于其自身的特点，摊铺施工可在较低的温度下进行，环境温度对其施工的影响程度较小，在冬季也可以进行施工，特别适用于工期较紧又必须在冬季进行路面施工的工程项目。而且它能够更快地冷却，相比热拌沥青混合料，开放交通所需时间更短。

（3）减缓沥青的老化速度，提高路用性能。根据长期试验证明，拌和温度越高，沥青的老化速率就会相应越快。因此，在较低的温度下拌和沥青混合料，对延缓沥青的老化有着很明显的作用，使其更加耐用，提高稳定性。

3 温拌沥青混合料实际应用中存在的问题

虽然温拌沥青混合料经过长时间的发展和工程实践应用，已经积累了不少经验，逐渐形成了一套理论体系，但是仍然存在着一些问题有待解决。

3.1 缺少相关的规范及标准

在现阶段温拌沥青混合料的配比设计均以热拌沥青混合料的配比为参考。它的设计要根据自身特点来进行，依据其特点以及使用时的外界条件来制定材料要求以及配合比的确定，同时对于其检验标准以及试验方法也需进行专门研究。制定相应的规范及标准对于其推广使用大有裨益。

3.2 原材料的采用范围太小

现阶段的温拌沥青混合料的原材料均采用的是物理力学性质很好的集料，所有关于它的研究均建立在采用该种集料的基础上，而对于采用质量较差的集料的研究基本没有。针对目前提倡的节能减排以及绿色环保的概念，如何将一些废弃物变废为宝，使其应用在工程建设中是今后发展的趋势。扩大温拌沥青混合料原材料的采用范围在降低工程成本、环境保护、绿色节能等方面均有着重大的实践意义。

3.3 生产成本高

生产成本高是温拌沥青混合料推广使用的重要阻力之一。温拌沥青混合料中要加入其它添加剂，由于其拌和工艺的不同，还需要有专门的拌和设备，因此前期成本高就成为了推广使用温拌技术的拦路石，这对于温拌沥青混合料的推广及应用极为不利。

因此，对于温拌沥青混合料的研究方向要从经济效益方面着手，降低成本，为其大力推广提供强大动力。

3.4 功能单一

目前对于温拌沥青混合料性能的研究都是只针对其中的某一个方面，如抗疲劳开裂、高温稳定性、水稳定性等，没有统筹考虑同时实现几种性能的提升。道路行业向着智能化、多功能化发展，温拌沥青混合料如果能够同时提高几项性能，它在将来的应用就会更加广泛，拥有非常广阔的发展空间以及庞大的市场需求。

3.5 长期路用性能研究不足

目前的研究表明，温拌沥青混合料在低温下强度下降明显，有水毁的可能性，这是由于其自身的拌和原因所导致的一种缺陷。由于在拌合过程中集料不完全干燥，表面有一层水膜，在低温条件下集料中的水凝结成冰导致其自身结构的破坏。目前针对这种现象的解决办法是在集料中掺入适量的消石灰，对其自身的性能有明显的提升。目前针对温拌沥青混合料的长期路用性能的研究并不深入，这也成为温拌沥青混合料推广使用的另外一个重要阻力。

4 结 语

在现阶段提倡节能减排以及绿色环保的概念下，道路行业将向着智能化、多功能化发展。温拌沥青混合料借助其优于传统沥青混合料的优势，在将来的应用会更加广泛，拥有非常广阔的发展空间以及庞大的市场需求。本文以温拌沥青混合料为研究对象，分析了目前常用的三种温拌技术原理，通过与传统的沥青混合料进行对比研究，对温拌沥青混合料的优缺点进行了一定程度的分析，能够对其在工程中的应用及以后的发展方向提供参考。