公路工程温拌沥青混合料施工关键技术研究

沈娟萍

（杭州余杭区交通项目管理有限公司，浙江杭州 311100）

0 引言

当下，如何高效、经济地使用能源并减少排放是人类社会面临的重要挑战之一。作为高能耗和高排放的“双高”行业，公路工程领域的主要关注点是降低沥青混合料生产的温度。温拌沥青是一项革命性技术，其能够在比传统热拌沥青更低的温度下，生产出可用于不同厚度和交通强度的全部类型的沥青混合料。通常，依据添加剂的性质，温拌沥青可分为三种类型：使用有机添加剂的温拌沥青、使用化学添加剂的温拌沥青和使用泡沫添加剂的温拌沥青[1]。不同类型的添加剂所降低的沥青结合料黏度也不同，对温拌沥青混合料的性能影响也有所区别。因此，在实际施工过程中应当结合工程目标和施工环境，选择科学且合适的添加剂，以优化温拌沥青混合料的流变学。基于此，通过项目案例对温拌沥青混合料施工关键技术进行总结，以期为从业人员提供参考和建议。

1 公路工程温拌沥青混合料施工流程及特点

1.1 公路工程温拌沥青混合料施工流程

公路的建设和维护对于地区的经济增长和社会发展非常必要。因此，有必要开发新的策略、设计和材料，以提高该行业的可持续性。其中，温拌沥青相较于传统热拌沥青具有较低的环境影响、较低的生产成本以及相似的机械性能，获得了令人满意的施工成果，成为目前和未来公路工程施工路面建设的主要方案之一。通常，公路工程温拌沥青混合料施工包括六个环节：

一是铺筑路面，是公路工程温拌沥青混合料施工的前置流程环节，旨在为后续的温拌沥青提供必要的施工基础，包括清洁路面并喷涂慢裂乳化沥青的透层油和中裂乳化沥青的稀浆封层。

二是试验铺筑，是公路工程温拌沥青混合料施工的首要流程环节，旨在通过试验确定项目工程所需的温拌沥青混合料参数，如骨料含水率、添加剂类型和含量、粗骨料含量、结合料含量、混合温度等，以保证温拌沥青混合料参数符合公路工程项目路面的实际所需。

三是混合料预拌，是公路工程温拌沥青混合料施工的关键流程环节，旨在根据试验得到的温拌沥青混合料参数，以此进行混合料的拌和，在此期间要保持混合料的稳定性，并避免沥青老化。

四是混合料运输，是公路工程温拌沥青混合料施工流程的连接环节，旨在通过专业的混合料运输车将拌和好的混合料从拌和厂运输到施工项目现场。

五是摊铺和压实，是公路工程温拌沥青混合料施工流程的主要环节，旨在将运输到施工项目现场的混合料按照技术标准摊铺到基层上，其中，摊铺既可分为单层摊铺和双层摊铺，又可分为人工摊铺和机械摊铺。

六是接缝处理和养护，是公路工程温拌沥青混合料施工流程的最后环节，其目的是在摊铺结束后进行后续的维护和管理，包括对接缝进行填补以及对路面进行检验和固化等。

1.2 公路工程温拌沥青混合料施工特点

在公路工程路面建设过程中，为了去除骨料表面残留的水分，加大骨料和沥青之间的黏合度，骨料和沥青的混合料会被加热到大于150℃的高温[2]。然而，这种热拌沥青可能导致骨料干燥不当，从而增加混合料对湿气损坏的敏感性，降低沥青路面的使用寿命。与之相对的是，温拌沥青能够通过在沥青结合料或沥青混合料中加入某些添加剂，降低沥青混合料的生产温度，提高沥青结合料或沥青混合料的可加工性，并且能够提供更加优良的稠度和压实特性。当然，由于加入的添加剂不同，温拌沥青混合料也能够表现出不同的特点：

其一，使用有机添加剂的温拌沥青通常会降低基础黏合剂的黏度，从而改善沥青混合料的可加工性，这有助于提高基础黏合剂的刚度；其二，使用化学添加剂的温拌沥青可减少黏合剂和矿物骨料之间的摩擦力，从而有助于在降低的生产温度下进行适当的涂覆；其三，使用泡沫添加剂的温拌沥青能够暂时增加沥青的体积，有助于覆盖骨料颗粒并提高混合物的和易性。当然，无论是使用有机添加剂的温拌沥青，还是使用化学添加剂的温拌沥青，或者使用泡沫添加剂的温拌沥青，都能够在较低温度的情况下实现热拌沥青混合料所能达到的效果。

2 公路工程温拌沥青混合料施工关键技术及标准

2.1 公路工程温拌沥青混合料关键技术

基于公路工程温拌沥青混合料施工流程及特点可以看出，该项技术的关键在于确定骨料级配、添加剂种类及含量和拌和温度。其中，骨料级配对温拌沥青混合料的性能和路面施工特性起着重要作用。以往研究推荐使用碎石灰石集料，然而硅质骨料的阻力可能等于或大于石灰石骨料。因此，通过对沥青性能的改进和改性，可以充分利用大部分硅质骨料矿山的质量和经济优势。在一些抵抗力较好的熔炼厂、矿渣生产等领域，也可采用此类骨料。此外，温拌沥青生产中广泛使用的两种添加剂是Sasobit 和Zeolite。其中，应用Sasobit 添加剂的温拌沥青可比热拌沥青降低18～54℃的温度；而应用Zeolite 添加剂的温拌沥青可比热拌沥青降低30℃的温度[3]。另外，由于温拌沥青混合料在拌和后，需要在有效期内尽快进行摊铺，因此，对于拌和后的混合料运输也有着较为明确的要求。在实际施工中，为防止拌和后的温拌沥青混合料因时间过长或者水蒸气过度蒸发而导致材料老化，需要采用大吨位的、具有干净金属底板的自卸槽斗车进行运输。同时，为了防止温拌沥青混合料的黏结，需要在金属底板上刷涂隔离层，通常使用1∶3 的柴油水混合液。在正常施工情况下，摊铺后的温拌沥青混合料需要碾压3 遍以上，每次碾压需要使用不同的压路机和压力。

2.2 公路工程温拌沥青混合料施工标准

公路工程温拌沥青混合料的关键，主要涉及骨料含水率、化学添加剂含量、粗骨料含量、不含骨料的最佳沥青结合料含量、混合料运输距离和温度降低等几项，具体的技术参数标准和标准解释如表1 所示。

表1 公路工程温拌沥青混合料施工技术参数标准表*

3 公路工程温拌沥青混合料施工技术案例分析

项目位于我国西南地区，地形复杂，四季温差较大，冬季低温潮湿。因此，初步设计时应用了三种添加剂，分别是Sasobit、Aspha-min 和SEAM。其中，Sasobit 是一种有机添加剂，分子长度范围为C40～C120，化学通式为CnH(2n+2)，熔点为98℃，熔化范围为70～114℃，在高于115℃的温度下能完全溶于沥青黏合剂，具有降低沥青结合料黏度的能力；Aspha-min是由硅铝酸钠合成的泡沫添加剂，其化学式为Mn2OAl2O3·XSiO2yH2O，在高温下与沥青结合时会释放水，并产生一种泡沫，从而降低沥青结合料黏度；SEAM 是一种硫磺改性的化学添加剂，可代替25℃左右的沥青混合料，降低沥青黏度。

在试验铺筑中，分别使用三种添加剂制备试验件。试验件采用温拌沥青混合料的指定骨料级配，比例为10～20mm 集料∶5～10mm 集料∶3～5mm 集料∶0～3mm 集料∶机制砂∶矿粉=18∶31∶6∶21∶21∶3。此外，温拌剂的掺量为：沥青结合料∶温拌剂=91∶9。在此基础上，将沥青逐渐加热至140℃，并通过搅拌机以200rpm 的速度进行搅拌；将添加剂逐渐添加到黏结剂中，搅拌速度增加至240rpm，再将沥青结合料和沥青添加剂混合20min；待试件凝固后，分别进行车辙试验、冻融劈裂试验和弯曲试验。具体试验结果如图1所示。

图1 传统热拌与三种添加剂温拌沥青试验结果图

如图1 所示，与传统热拌相比，温拌沥青的车辙动稳定性更高，表明温拌沥青能够提供更好的路面稳定性。其中，使用SEAM 添加剂的温拌沥青车辙动稳定最高；与传统热拌相比，温拌沥青的冻融劈裂的残留强度差异不大，其中，仅有添加Sasobit 的温拌沥青符合冻融劈裂要求，其他两种添加剂均不符合要求，表明仅有添加Sasobit 的温拌沥青适用于潮湿地区；与传统热拌相比，温拌沥青弯曲试验的破坏应变更高，表明温拌沥青能够提供更好的路面稳定性，其中，使用Sasobit 添加剂的温拌沥青破坏应变最高。综合上述试验结果，该项目应使用添加Sasobit 的温拌沥青技术，以便取得最佳施工效果。

在明确温拌沥青添加剂的基础上，通过拌和厂进行温拌沥青混合料的拌和。拌和结束后，混合料由专业的运输车运输到公路项目路面施工现场进行摊铺。为了获得更好的压实效果，该项目在摊铺过程中使用了两种6 台压路机，分别是4 台双钢轮振动压路机和2台胶轮压路机。其中，2 台双钢轮振动压路机规格为11-13t；2 台双钢轮振动压路机规格为11-18t；2 台胶轮压路机规格为25-35t。在压实中，先用11t 的双钢轮振动压路机静压1 遍；再用13t 的双钢轮振动压路机复压1 遍；接着用25t 的胶轮压路机碾压4 遍；最后用15t 的双钢轮振动压路机静压2 遍。通过该案例分析不难发现，在低温、大风等不利环境条件下进行温拌沥青施工时，为了提高温拌沥青的冻融劈裂的残留强度，可以适当提高温拌的出料温度，使其达到或者接近同类型热拌沥青混合料的正常出料温度，以获得更长的碾压温度区间，便于施工碾压并保证压实。

4 结语

综上所述，公路工程温拌沥青混合料施工关键技术在于确定骨料级配、添加剂种类及含量和拌和温度；主要涉及骨料含水率、化学添加剂含量、粗骨料含量、不含骨料的最佳沥青结合料含量、混合料运输距离和温度降低等。在实际施工中，为了达到更好的施工效果，需要进行试验铺筑以确定添加剂的成分和含量。同时，需要选定合适的压路机，以便在施工中保证理想的压实效果。