温拌沥青混合料技术浅谈

温拌沥青混合料技术浅谈摘要温拌沥青混合料是一种环保节能型的新材料，它具有与相应的热拌沥青混合料一致甚至更优的的路用性能，但却能在更低的温度下拌和及压实，降低了在生产过程中的能源消耗和烟尘等废弃物的排放，减少能源消耗，提高经济效益。本文从温拌沥青混合料制备方法出发，对基于Sasobit改性的温拌沥青混合料技术进行了探讨，其技术将来势必取代热拌沥青混合料技术，有巨大的发展前景。关键词：温拌沥青混合料；制备技术；Sasobit引言目前，热拌沥青混合料（HMA）在高速公路建设中以其众所周知的良好路用性能收到世界众多国家的青睐。但由于传统的HMA是一种热拌热铺材料，在拌和、摊铺及碾压时需要较高的温度，高温生产条件不仅会导致沥青老化,同时还会消耗大量的能源,高温度拌和技术施工周期短，而且在生产和施工的过程中还会排放出大量的废气和粉尘,影响周围的环境质量和施工人员的身体健康。而冷拌沥青混合料虽然节能、环保、混合料易存储，但其路用性能难以和HMA相媲美。如此，发展节能减排、保护环境、提高社会和经济效益的新技术势在必行。国际沥青路面大会于2000年提出了具有节能减排功效的温拌沥青混合料。其拌和温度介于热拌沥青混合料（150℃-180℃）和冷拌（常温）沥青混合料之间，而性能达到热拌沥青混合料的新型技术，这是突破性的提议。此后，美国和欧洲许多国家对其展开了研究，中国也在2005年9月和2006年7月在北京和上海铺筑了试验路段，并取得了良好的经济和社会效益。进而在国内推广力度逐步加大。鉴于以上原因，研究如何充分利用资源、能源，为开发节能减排、提高社会、经济效益的沥青混合料生产方案，故而温拌沥青混合料技术就是研究的主要集中方向之一。1.温拌沥青混合料技术简介所谓温拌沥青混合料技术（WMA）就是通过一定的技术措施,降低沥青的粘度,从而使沥青混合料能在相对较低的温度下进行拌和及施工,同时保持相当于或优于HMA的使用性能的沥青混合料技术。就目前的技术水平而言，WMA的拌和温度一般保持在110～130℃，摊铺和压实温度为80～120℃，相对于HMA，其拌合温度和摊铺温度均降低了30℃左右。WAM由于其较低的拌制及压实温度，其优点较为突出。比如：拌和温度及摊铺温度较低，可减少危害建设人员健康以及造成大气污染的散发性有害物，降低能源的消耗，增加生产设备的使用寿命，延长沥青的老化周期，利于相对低温气候施工，从而提高施工效率，降低施工成本。2.温拌沥青混合料制备技术途径当前，对WMA的研究热潮剧增,其制备技术也日趋成熟。在国际上在制备温拌沥青混合料的方法较多，但相对成熟的方法主要如下：2.1Aspha-Min®Aspha-Min®是德国EuroviaServicesGmbH公司的产品,属于人工合成的硅铝酸钠材料，是一种很细的白色粉末,被称为沸石。其材料含有占其体积21%的水分,这些水分会在85-182摄氏度的温度下逐渐释放，会使混合料发泡而形成泡沫沥青，增加沥青混合料得和易性，使沥青可以在较低的温度下充分覆盖集料，从而可降低沥青混合料的拌和温度。2.2WAM-Foam®WAM-Foam是在混合料拌和过程中加入由两种单独沥青（软沥青和硬沥青）所构成的调和沥青，其中硬沥青是以泡沫沥青的形式加入。在拌和过程中，首先将软沥青在110摄氏度左右加入，并拌和使其覆盖在集料表面；在将硬沥青以泡沫的形式加入其中进行拌和均匀。泡沫硬沥青和软沥青结合在一起共同形成所要求的沥青性能。2.3有机外加剂该方法是加入较低熔点的有机添加剂而降低沥青的粘度，在高于其熔点的温度时会极大的降低沥青粘度并产生了良好的流动性，提供相应拌和条件，降低拌和温度。这类物质目前有应用广泛的Sasobit（一种固体石蜡）和AsphaltanB（一种低分子量的酯化蜡），其Sasobit熔点大约为99℃。2.4Evotherm采用了包含乳化剂在内的多种化学外加剂和沥青分散的技术，美国称之为Evotherm，这些改性剂分散在含有70%沥青的乳状液中，形成了Evotherm，与传统的乳化沥青不同的是，Evotherm在80摄氏度下存储。当它与热集料拌和的时候，乳液中的水以蒸汽的形式释放，使其与热拌沥青相似的对集料裹覆，达到温拌效果。3.基于Sasobit改性的温拌沥青混合料技术在当前国际上应用较为广泛的技术，主要是基于乳化平台的温拌法和有机添加剂温拌法。中国的温拌沥青混合料技术研究中，应用较多的是Sasobit添加改性技术，其施工工艺简单，备受青睐。本文主要基于Sasobit改性的温拌沥青混合料技术进行室内试验研究。3.1Sasobit改性剂对沥青粘度影响Sasobit是一种窄分布的合成饱和碳氢化合物的混合物。是一种固体蜡，沥青中蜡含量偏高会对沥青的性能产生负面影响，但是对掺入一定量的Sasobit却不会，因为它与沥青中的蜡分子在结构上有很大的不同。至于降低沥青的粘度，是由于它的熔点是99℃，在温度高于熔点时，Sasobit会以液体的形式存在于沥青中，可以完全熔融在温度高于115摄氏度的沥青中，极大地降低沥青粘度并产生了良好的流动性，提供相应的拌和条件，降低拌和温度。国内外相关资料推荐最合适的Sasobit掺入量为3%，掺入3%的Sasobit后，可改变基质沥青的粘温曲线，降低沥青的粘度，创造温拌条件。如图1所示：图1基质沥青与掺入3%Sasobit改性沥青粘温曲线图由图1中可以看出，同粘度下，掺入3%Sasobit改性沥青的温度明显低于原基质沥青的温度，可见掺入3%Sasobit改性沥青可有效降低沥青的粘度，增加沥青混合料得和易性，以降低沥青混合料的拌和及压实温度。3.2Sasobit对沥青的常规性能的影响在讨论沥青性能的时候，经常性要考虑其针入度、软化点与延度三大指标。基质沥青与掺入3%Sasobit改性沥青三大指标的试验结果如表1所示：表13%掺量的Sasobit对沥青常规性能的影响沥青类型针入度（100g，25℃，5s），/0.1mm环球法软化点/℃延度（5℃，5cm/min,/cm针入度指标PI基质沥青126.841.055.0-2.318掺入3%Sasobit的改性沥青65.264.89.9-0.338由表1中可以看出，掺入3%Sasobit的改性沥青比原基质沥青针入度降低，软化点升高，进而针入度指数增大。因此而可以改善沥青的高温稳定性，增强沥青混合料的抗车辙能力，而低温性能根据经验主要取决于基质沥青。3.3Sasobit改性的WMA与传统HMA拌和温度及路用性能对比为了进一步对比Sasobit改性WMA与传统HMA沥青混合料的拌和温度与路用性0500100015002000110120130140150基质沥青与掺3%的Sasobit改性沥青粘温曲线图温度/℃粘度/cp基质沥青掺3%Sasobit的改性沥青能，本文采用同相同级配的掺3%Sasobit的改性的WHA和使用传统技术的HMA进行对比，对其水稳定性、低温抗裂性和高温稳定性进行室内试验。试验温度如表2所示：表2相同级配的WHA和的HMA试验温度沥青混合料类型沥青加热温度/℃集料加热温度/℃拌和温度/℃成型温度/℃WMA-13C130130130125-130HMA-13C160160160155-160成型试件试验结果如表3所示：表3相同级配的WHA和的HMA路用性能对比表沥青混合料类型水稳定性低温抗裂性高温稳定性残留稳定度比%残留强度比%低温劈裂强度/MPa动稳定度/次·mm-1WMA-13C86.981.82.433810HMA-13C92.282.52.501218规范值7570-1000由试验数据分析可知，相同级配下，掺入3%Sasobit的改性WMA比传统HMA的高温稳定性能大幅提高，证明了掺3%Sasobit的改性沥青比原基质沥青针入度降低，软化点升高，进而针入度指数增大，可改善沥青的高温稳定性，增强沥青混合料的抗车辙能力的推论。而水稳定性和低温抗裂性两者几乎相当。另一方面，WMA拌和温度较HMA拌和温度降低30℃了左右，拌和优势明显。由此可见，掺3%Sasobit改性的WMA有着相当于（且某些优于）传统HMA的应用性能。结束语采用基于Sasobit改性沥青的温拌沥青混合料技术加工工艺简单，改性沥青储存稳定好，便于实际生产应用。改性后针入度降低，软化点增大，稳定度提高,极大地改善混合料的高温性能；其改性对沥青的低温性能没有影响，低温性能主要取决于基质沥青的性能。温拌沥青混合料具有节能降耗，保护环境，同时具备与普通热拌理清混合料基本相同的路用性能，其应用优势明显。不过温拌沥青混合料技术也或存在缺陷，比如石料中的水分有可能不能完全排除，使石料之间粘结度可能不足，进而影响性能。但是，作为一种新型沥青混合料技术，其良好的社会、经济效益，已经有了相当好的应用前景，在继续努力后，未来势必取代热拌沥青混合料技术。参考文献[1]李祝龙，等.沥青混合料应用中的环境保护[J].交通运输工程学报，2004（12）.[2]徐世法，彦彬，季节等-高节能低排放型温拌沥青混合料的技术现状与应用前景.公路，2005，（7）：195-198[3]马为民，曹亚东，严军等.Evotherm温拌沥青混合料技术在中国的应用.公路交通科技，2006，23（9):79-81[4]姜志青，李立寒等.道路建筑材料-北京：人民交通出版社，2006-5[5]秦永春，黄昌颂等.温拌沥青混合料技术及最新研究[J].石油沥青，2006（4）[6]JTJ052-2000,公路沥青路面施工技术规范[s].[7]李红勇.沥青混合料高温稳定性性能研究[J].山西建筑，2007，33（1.1）：350-351.[8]李德超.两种温拌混合料添加性能室内试验比较[J].石油沥青，2008，（2）；24-29.[9]郭红兵，陈拴发.Aspha-min温拌沥青混合料技术现状与路用性能[J].中外公路，2008,28-2.