温拌沥青混合料(WMA)技术应用研究

摘 要： 温拌沥青混合料（WMA）是一种节能环保的绿色混合料，近年来得到了道路工程界的广泛关注。本文全面介绍了WMA技术的发展历程，国内外研究应用状况，各国学者的研究成果以及国内WMA技术。并对表面活性、沥青降粘、沥青发泡和低能量沥青(LEA)技术等几种WMA技术的作用原理及技术性能等进行了综述。

关键词：温拌沥青混合料 应用现状技术原理技术特点

中图分类号：TU535文献标识码： A

热拌沥青砼路面是当今非常传统的路面结构形式，也是使用最为广泛、研究最为深入的一种混合料。然而，热拌沥青混合料路面因其沥青粘度较大，在施工过程中需要较高的温度条件（约145～175C），存在环境污染重，能耗大，沥青老化等缺点。近些年，各国都在努力研究通过技术手段降低沥青粘度，积极开发新型环保节能的沥青混合料，以求在较低的温度条件下（30～50C）进行沥青混合料施工，其中温拌沥青混合料(以下简称WMA)就是典型代表之一[1~3]。WMA是通过使用特定的技术或添加剂，使其拌和及施工温度与热拌沥青混合料相比可降低达30～50C，却具有和热拌沥青混合料基本相当的路用性能。

1.WMA技术研究应用现状

WMA技术是在能源紧缺、全球气候变暖的大背景下快速发展起来的路面材料新技术，它是一类拌合温度介于热拌沥青混合料和冷拌沥青混合料之间，性能达到或接近热拌沥青混合料的新型节能减排沥青混合料。

WMA技术首先起源于欧洲。Shell 公司和Kolo-veidekke 公司最早合作研发了WMA，并在1996 年进行了现场试验。但在研制和使用初期，是利用软沥青和乳化沥青来生产WMA，这样生产出来的WMA虽然在性能上能和热拌沥青混合料相媲美，但生产成本却高出热拌沥青混合料20%。为了降低成本，同时又不降低WMA的性能，Shell 公司和Kolo-veidekke 公司在1998 年开始用泡沫沥青和软沥青生产WMA(即WAM-Foam®)，并于1999 年和热拌沥青混合料进行了现场对比试验，经过1年的跟踪观测，使用性能良好。WAM-Foam®自2000年推出以来，经过几年的实际研究和改进，已成功地在欧洲(如瑞典、意大利等国)和美国进行了试验路的铺筑和研究。

在悉尼(Sydney)第一届沥青路面国际大会和巴塞罗纳(Barcelona)第二届欧洲沥青大会上，WMA技术得到了大规模的宣传和介绍。随后，日本、欧洲、澳大利亚等国开始大量使用WMA，2001-2003年WMA的总使用量达到约6万吨，并呈现显著加快发展的趋势。

作为公路大国的美国，在2002年美国国家沥青路面协会(NAPA)考察了欧洲(主要是德国和挪威)的WMA。2003年1月，在美国圣地亚哥召开的NAPA 年会上，邀请了欧洲有关公司的代表对WMA做了详尽的介绍，引起了美国政府有关部门和业界极大的兴趣。2004年3月，在美国纳什维尔召开的“沥青世界”会议上，WMA成功地进行了现场演示。同年，NAPA、美国联邦公路局(FHWA)以及一些厂商联合设立基金给美国国家沥青技术中心(NCAT)，专门用于WMA的研究。2006年3月美国第一次WMA技术工作组会议在NAPA 所在地召开，成员有来自NAPA、FHWA、NCAT、伊利诺依、德克萨斯和华盛顿的交通厅官员，以及美国各州公路及运输工作者协会(AASHTO)。该会议重在评估WMA，协调有关工作，进一步推广WMA概念等[4] 。

我国从2005年开始引进WMA技术，并在近几年铺筑了一些试验路。2005 年11月，由交通部公路科学研究院、同济大学、北京路桥路兴物资中心和美国MeadWestvaco 公司合作在北京铺设了我国第一条WMA路面，标志着我国在温拌沥青路面的研发和应用上迈出了可喜的一步。该试验段采用乳化沥青温拌混合料，拌和及压实温度均保持在120℃左右，比相应的热拌沥青混合料降低约20℃。试验结果表明，乳化沥青温拌混合料的性能与热拌沥青混合料处于同一水平，在抗水损害、抗车辙性能方面甚至优于热拌沥青混合料。试验路的现场检测结果也表明温拌沥青路面具有良好的使用品质[5]。近年来，在天津、北京、陕西、黑龙江、云南、内蒙古、河南等省市地区又铺筑了一定量的WMA路面试验段，大都取得了较好的应用效果。

纵观国内外WMA技术的发展状况可知，经过十几年的研究和初步应用，国外发达国家对WMA的设计与施工已经有了较为成熟的经验和技术，这为我国开展相关研究工作提供了很好的借鉴作用。但同时，也应注意到作为一项新技术，其还有进一步完善和提升的空间。相信在不久的将来，随着社会和经济的发展，WMA的应用将会越来越广泛。

2.WMA技术原理：

WMA技术是通过专业的技术手段,让沥青结合料在较低的温度条件下较好的裹覆集料，并具有良好的粘结作用。使沥青能在相对较低的温度下进行拌和及施工，同时保持其不低于热拌沥青混合料的使用性能的沥青混合料技术。目前，WMA制备技术主要有以下几种：

(1)WAM-Foam®(WMA泡沫)

WAM-Foam®是由Shell和Kolo-Veidekke 公司联合开发的一种两阶段法生产WMA的技术。在第一阶段先将软质沥青与矿料在100～120℃左右拌和，使软质沥青完全裹附于矿料表面；在第二阶段将硬质沥青以泡沫沥青的形式喷入并迅速拌和。由于沥青发泡后体积增加数倍且粘度明显降低，因此可在温度较低的条件(90～110℃)下拌和均匀。

(2) Aspha-Min®(沥青―矿物法)

Aspha-Min®是一种人工合成的沸石(铝硅酸盐矿物)，是德国Eurovia Services 公司开发的一种产品，外观为非常细的白色粉末，内部为连通多孔结构，比表面积很大，可吸收其质量21%的水分，这些水分会在85～182℃时析出。在沥青混合料拌和过程中将Aspha-Min®加入进去，其挥发出的水蒸气使沥青体积膨胀形成泡沫沥青，这样可降低沥青的粘度，使沥青与矿料在较低温度下拌和均匀。

(3) 添加沥青降粘剂制备WMA

这项技术是将沥青降粘剂掺入到沥青混合料中，从化学角度来改变沥青的粘温曲线。使用降粘剂的可以降低沥青结合料的高温粘度，又没有降低沥青结合料的低温粘度。这样既可降低沥青混合料的拌和温度，且不影响其路用性能。

(4) 基于乳化沥青的WMA

这种技术是美国MeadWestvaco公司近几年正在研发的制备WMA的新途径，在美国称为Evotherm®。该方法是将一种特制的80℃左右的乳化沥青与加热到130℃左右的矿料直接拌和，其拌和与施工有较大的温度范围，混合料在100～120℃时可充分搅拌，在60～70℃条件下也有较好的碾压效果，施工所需设备和施工工序与热拌沥青混合料基本相同。

(5) 利用低能量沥青(LEA)技术得到WMA

此方法来自法国Fairco的LEA(Low Energy Asphalt)技术，是将湿冷的沙子(细集料)搅拌到120～160℃干燥的覆盖有热沥青的粗集料里，水汽从集料里逸出并激发出泡沫，泡沫化的沥青完全拌和并覆盖了集料，最终形成了WMA。它的摊铺碾压温度在70～90℃，而且易于操作，改进了操作工的生产条件，降低了约30%的能耗，减少了80%的尘埃，减少了一半的温室气体排放，因而它获得2006 年法国INTERMAT 创新奖，该技术需要专利许可[6]。

3.WMA的技术特点：

WMA相对于热拌混合料，WMA具有以下技术特点：

（1）节能环保：

沥青混合料拌和温度的降低，可节省燃油消耗。据有关资料测算，WMA生产能降低源消耗约20-30%左右。同时，较低的施工温度可大大减少拌和场与施工现场周围有害气体、烟雾及粉尘等的产生，减少对环境的污染，改善了施工现场的环境质量，减少了对周边居民以及作业工人的生理影响。

（2）施工适用性增强：

由于料温与环境温度的差异缩小，WMA的储运过程中降温速率下降，允许储存时间和运输时间均显著延长,使得在低温季节和寒冷地区施工沥青混合料成为可能。同时，铺好后冷却到可通车温度的时间较快，缩短了开放交通的时间。

WMA的适用范围非常广泛，不仅适用于密级配沥青混凝土、沥青玛蹄脂碎石、开级配排水式沥青磨耗层等类型的沥青混合料，对于再生沥青混合料、彩色沥青混合料、大粒径沥青混合料、浇注式沥青混合料等也都能适用。

（3）无特殊的设计、设备及工艺要求：

混合料的设计、拌和及施工工艺与热拌混合料基本一致。WMA的拌合、摊铺及碾压设备，均可利用热拌沥青混合料设备，不需进行专门的改造工作。同时，由于生产温度的降低，混合料生产过程中对钢铁制的生产设备的损耗也相应降低，有效延长了设备使用寿命。

（4）路用性能优良：

WMA成品混合料性能良好，几乎完全具备和热拌沥青混合料一样的施工和易性和路用性能。且因工作温度的降低，减轻了沥青混合料老化，有效延长了路面的使用寿命。

（5）长大隧道路面铺装：

在长大隧道施工热拌沥青混合料路面，在施工过程中易造成洞内施工环境恶劣，尤其温度高、空气流通困难等，严重影响施工人员的正常作业。而WMA技术是长大隧道沥青路面铺装非常好的解决方案，无烟尘和较低施工温度的WMA，有效改善工人操作环境，保护施工人员的生理健康。

4. 结语：

（1）WMA技术起源于欧洲，我国在2005年也开始了相应的研究工作。目前该项技术还处于应用研究阶段，随着社会经济的不断发展，WMA技术产生的环境经济效益将会更加显著，必将会有更加广阔的发展应用前景。

（2）WMA技术是通过专业的技术手段，使沥青能在相对较低的温度下进行拌和及施工，同时保持其不低于热拌沥青混合料的使用性能的沥青混合料技术。

（3）相对于传统的热拌沥青混合料，WMA具有环保节能、施工适用性强、施工便利性好等主要优点。尤其对于长大隧道沥青路面铺装施工，其温度较低、烟尘较少的优点具有明显的针对性。

参考文献

[1] Matthew Corrigan. Warm Mix Asphalt Technology . AASHTO Standing Committee on Highways Technical Meeting , September 16 , 2005.

[2] Carl Robertus, Olle R. Larsen . New Technology in the Hot Mix Asphalt Industry - WAM Foam making asphalt pavements at lower temperatures . Shell and Kolo Veidekke PPT Reports.

[3] 王民，张锋，李玉龙，吴光蓉.Sasobit 改性剂对浇注式沥青混合料性能的影响.中外公路，2007.8，27(4).

[4] Brian D. Prowell . Warm Mix Asphalt Technologies : Reports.

[5] 秦永春，黄颂昌，徐剑，徐长奎，苏玉昆.温拌沥青混合料技术及最新研究.石油沥青，2006.8, 20(4).

[6] 钱军.温拌沥青铺就环保节能之路.交通世界(建养.机械)，2006(09).