浅谈温拌沥青混合料研究现状

【摘要】鉴于HMA在生产过程中不仅消耗大量的能源，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，严重影响周围的环境质量和施工人员的身体健康，所以，研究一种绿色和环保的沥青混...

摘 要：本文对温拌沥青混合料（WMA）的形成背景与研究现状作了分析，对其发展历程及存在问题进行阐述，目的是为其能够紧密地与我国实际相结合，从而更好地服务于公路交通事业。

关键词：温拌沥青；发展历程；存在问题；公路交通

中图分类号：TU52 文献标识码：A

1 WMA形成背景

（1）资源环境

鉴于HMA在生产过程中不仅消耗大量的能源，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，严重影响周围的环境质量和施工人员的身体健康，所以，研究一种绿色和环保的沥青混合料来取代HMA的重要性就逐渐显现出来，使其既能保持和HMA一样的使用品质，又能充分地节约能源和保护环境。

（2）国际导向

据试验测试：在沥青混合料的生产过程中，温度每升高10℃，每吨混合料将多产生0.9Kg的CO2排放量。以2009年为例，沥青耗用量1256万吨，油石比按5%统计，由此计算出所生产的混合料为各个温度所对应的CO2排放量如表1所示。

由表1中不难看出，如果将沥青混合料的拌和温度从150℃降低至140℃，仅道路建设一项就能降低CO2排放量242万吨，效果显著。

（3）沥青性能影响

拌和温度升高不仅带来了环境问题，而且还会引起混合料性能方面的问题。这主要是由于沥青使用性能受到影响所导致的。较高的拌和温度容易使沥青中的轻质油分挥发，这不仅增加了沥青消耗，同时还加速了沥青老化，使沥青变脆，进而影响混合料的低温及水稳定性能。

2 WMA发展及研究历程

温拌沥青混合料的发展过程可划分为两个阶段：

第一阶段：发展初期

这一时期主要用软沥青与乳化沥青来生产温拌沥青混合料。这种生产工艺虽然使温拌沥青混合料在性能上可以与热拌相媲美，但其生产成本却高出了20%。

第二阶段：发展中期（降粘剂研发期）

为了降低成本，同时又不降低WMA的使用性能，Shell和Kolo—veidekke在1998年开始用泡沫沥青和软沥青来生产温拌沥青，并制备WMA。2004年，欧洲沥青会议上，又引入了合成沸石添加剂技术。从此，温拌沥青混合料在欧洲及澳大利亚得到推广，并与2005年相继研发了低熔点有机降粘技术及乳化温拌沥青降粘等技术。

发泡技术用作温拌主要是因为水的参与，水释放引起结合料的体积膨胀，产生沥青泡沫，从而达到温拌的目的。然而这种技术存在着一个主要的缺点：其使用寿命、集料的均匀程度、粘结料之间的黏附能力以及对路面的影响都不好掌控，另外这种技术也易加速设备的腐蚀。

低熔点有机降粘技术的代表产品是Sasobit。其熔点大约为99℃，超过116℃时，可以完全溶解于沥青胶结料中，使沥青胶结料的粘度降低。当温度低于熔点时，Sasobit在沥青胶结料中形成晶格结构，这是含有Sasobit改性沥青稳定性的基础。在使用温度下，Sasobit改性沥青的抗车辙能力增强，这是对比于其它添加剂一个突出的优点。

这种改性虽然能做到低温粘度升高，但Sasobit是一种晶体蜡，熔点低，以致其低温指标并不理想。所以要选用低熔点的有机降粘剂，最关键的不仅仅是观察其后期粘度是否能够重新恢复增长，更重要的是还是粘度恢复增长的方式。可以预测，这将是温拌沥青今后研究的重点，也为沥青及混合料的低温性能提供了保障。

乳化沥青温拌沥青混合料是采用一种特殊的乳化沥青替代热沥青来实现的。虽然这种乳化沥青较低的粘度使其有可能在较低温度下与石料拌和均匀，但是乳化技术中水分参与量高达95%，疏导如此多的水分会使沥青混凝土中空隙增大，起不到防水作用，大量的水分存于石料界面使得沥青与石料之间亦不能形成良好的粘附。另外，大量水蒸气的产生会加速沥青设备的锈蚀，无形中增加生产成本。

综上所述，国外在对温拌混合料研究过程中，存在的问题可以总结为以下几个方面。

（1）除低熔点有机降粘外，其它两种温拌技术中都需有水分参与，水分对设备造成损坏，工艺的改进也需要对沥青设备进行必要的调整。

（2）温拌技术下的大多产品成本偏高，以性能较好的Sasobit为例，其市场价格约为2～3万/吨，这一价格使得很多业主单位望而却步。

（3）温拌沥青混合料从最初的现场测试到现在只有3～8年的时间，其长期性能以及耐久性能否达到与HMA的一样的路用性能尚没有一个确切的答案。

（4）美国沥青技术中心（NCAT）报告指出，温拌沥青混合料的一个缺陷是在低温条件下强度下降明显，这说明了在低温条件下温拌沥青混合料存在水损害现象，这主要是由于集料不完全干燥，集料表面膜的水导致水损害。

（5）如何在降低生产温度与使用抗剥离剂使之达到一个充足的抗潮湿性能之间寻求一个平衡还面临着挑战。

3国内WMA研究进程

（1）翻译外国文献，对研发的添加剂产品进行介绍，从宏观角度论述产品的优点以及产品的优越性。

（2）在国外温拌产品的基础上进行改性。如利用综合修正技术向Sasobit中加入一种人造橡胶（如SBS），形成聚合体，以保持沥青低温时的弹性。

（3）以试验路为主，从05年开始，相继在北京、上海及部分省道上进行试验摊铺。

（4）开发自己的温拌产品，如广东省石油化工研究院研制的SLA-603减粘减阻剂：其熔点通常在100℃左右，在沥青中掺加4%或5%后，可使PJ及ES沥青混合料的拌和与压实温度下降12℃左右。

几年的应用实践表明，现在比较流行的温拌产品并没有收到达到理想的使用效果：有的产品在国外能够降低混合料拌和温度30℃，而在中国只能降低10～15℃，这可能是因为专利保密所导致的，一些技术并未真正开放；另外，一些温拌沥青的性能指标有了明显的下降：以现在比较认可的Sasobit改性沥青为例，性能对比见东南大学工程结构与材料试验中心出具的报告表2及表3。

从表2可以看出，随着Sasobit掺量的增加，其低温延度不断下降，沥青变脆；表3中，当加入了Sasobit温拌剂后破坏劲度模量升高，幅度达9%。可以看出，无论从沥青还是混合料试验均说明了沥青的低温性能发生了衰减。

这些温拌产品之所以在国外比较流行，主要是因为在国外高速公路大型建设期已过，所研发的温拌技术主要选择用在市政道路而非高速公路，而我国正处于高速公路的建设期，使用中更加关注的是如何延长施工工期，而并非环保。

结语

我国正处于高速公路建设期，价格因素是道路建设的重要因素，需要充分衡量拌和温度与成本增加二者的权重。这与国外情况不同，在绿色环境面前，价格已不是首要考虑因素。国内公路建设既要考虑环保，但更重要的是成本节约。

无论从操作机械还是人员配置，国内均相对落后。试图通过改变施工机械或复杂操作流程来提高温拌沥青的使用效果是不可能的，所以相对于基于乳化平台的温拌沥青来讲，Sasobit温拌沥青因其工艺简单而且不用更换设备才更具中国市场。

参考文献

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