【技术】浅谈温拌沥青混合料施工技术
摘要：温拌沥青混合料技术是一种新兴的绿色筑路技术，本文阐述了温拌沥青混合料技术的特点及作用机理，提出了温拌沥青混合料施工工艺的关键技术，指明了其现场施工技术控制要点，为进一步推广应用温拌沥青混合料技术提供了参考。
关键词：温拌沥青混合料，作用机理，施工工艺，技术控制
迄今为止，热拌沥青混合料（HMA）因其良好的使用性能受到世界众多国家的青睐。但随着社会经济和技术发展，热拌沥青混合料也暴露出诸多缺陷：（1）沥青老化导致混合料耐久性降低。（2）施工期受外界影响因素大。（3）热拌对人体健康危害较大。热拌沥青混合料的拌制和施工温度是相当高的，一般在160～180℃。在如此高的温度下，混合料拌制过程乃至摊铺时有害气体，对操作人员的呼吸系统也存在强烈的刺激，严重损害操作人员及附近居民健康。（4）能源消耗大，且热拌沥青混合料的生产成为道路工程中能量消耗与环境污染大户。
由于目前环境污染和能源枯竭已得到全球范围的关注，为保护生存环境，世界各国都对温室气体、有害气体以及固体粉尘等排放进行严格限制，在这种大趋势下，热拌沥青混合料技术亟待革新。在此期间，欧洲德、英等国家开展了温拌沥青混合料的研究，其目的是通过降低沥青混合料的拌和与摊铺温度，达到降低沥青混合料生产过程中的能耗与CO2等气体及粉尘排放量的目的，同时保证温拌沥青混合料具有与热拌沥青混合料基本相同的路用性能和施工和易性。在我国温拌沥青混合料的应用取得了一定进展，但对WMA沥青路面施工技术问题不够深入系统，仍停留在仅仅依靠经验的初级阶段。
1 温拌沥青技术特点及作用机理
1.1 温拌沥青混合料技术特点
所谓温拌沥青混合料(Warm
Mix Asphalt，简称WMA)，就是通过一定的技术措施，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HMA的使用性能的沥青混合料技术，也称为温拌沥青技术。其技术关键是在不损伤HMA路用性能的前提下如何降低沥青在较低温度下的拌和粘度。目前，国际主流温拌技术主要通过外加材料降低沥青混合料的高温粘度来实现。同时，先进的温拌沥青技术完全可以使温拌沥青混合料达到热拌沥青混合料的性能，但由于其较低的拌和及压实温度，使其与热拌沥青混合料相比还有许多优点：（1）降低拌和成本。（2）降低了沥青混合料生产能耗、减轻老化，改善路用性能。（3）减少有害气体以及粉尘的排放量，降低环境污染、改善工人工作环境质量。（4）延长施工季节，增加沥青路面施工的灵活性、便利性。（5）设备无需改造即可进行生产。（6）降温速率减缓，混合料的可压实时间显著延长，压实更有保障。（7）延长沥青混合料拌和设备使用寿命，降低设备使用成本。（8）较快的开放交通。
1.2 温拌沥青技术作用机理
温拌沥青技术的核心是：采用物理和化学一起作用的手段，改善沥青混合料的施工操作性，在完成混合料成型后，这些物理和化学添加剂并不对路面使用性能构成负面影响。由于温拌添加剂独特的功能，使得沥青在拌和的过程中得到充分的分散，在沥青内部形成独特的水膜润滑结构，很好地实现了在较低温度下的拌和及碾压功能。
温拌添加剂的主要成分是路用表面活性剂。分子结构由亲油集团(尾部)和亲水的极性集团(头部)。头部亲水、尾部亲油的特性，决定了表面活性剂在介质中向界面位置富集的特性和特殊的介质溶解状态。当直接投入温拌剂时实际上是表面活性剂水溶液，在水溶液状态下，表面活性剂首先向水和空气富集，形成球状的分子胶团。在温拌沥青混合料拌和过程中，胶团周围的水分迅速蒸发，而亲油尾部接触沥青的机会大大增加，胶团发生反转。亲水头部朝内，尾部融入沥青中，将未及蒸发的水分包裹在胶团内部，表面活性剂与水结合的反转胶团在沥青内部形成特殊的膜结构，表面活性剂与水结合的反转胶团在沥青内部形成特殊的膜结构，使得表面活性剂在沥青内部基本以单分子形式存在，其与水结合在沥青内部形式的膜结构数量却相当可观。这个具有润滑作用的膜结构会明显改善沥青对石料的裹覆能力、拌和工作性和压实密实过程，而同时并不显著影响胶结料的粘度。随着时间的延长，水微粒上的表面活性剂会向极性更强的集料表面移动。使水微粒在沥青中逐渐难以维系下去，当表面活性剂全部移至集料表面后，水微粒也随之从胶结料中分离出来。因此，在温拌沥青混合料路面完工后，混合料中原有的水微粒结构基本完全消失，难以进一步压密。
2 温拌沥青混合料施工工艺的关键技术
由于温拌技术的不同，对我国使用的间歇强制式拌合厂要进行相应的改造工作。
（1）添置新设备。对于有机添加剂类温拌技术，为了确保添加剂用量准确，需确保安装温拌添加剂输送装置，对温拌添加剂加以控制。
（2）调整燃烧器及烘干滚筒。如果燃烧不充分，不能雾化，导致燃烧器的效率降低，最终会影响沥青混合料的拌合效率。检查空气通道是否畅通，防止被灰尘堵塞，降低热传递效率。同时，要选用合适的燃烧器和燃烧类型，使用回收的机油作为燃料，可能会使集料或沥青混合料受到污染。
（3）拌合机械的控制。按照所使用温拌技术的要求，在规定的温度范围内加热沥青，防止沥青的老化。确保沥青供给装置能够为拌和机持续、稳定地供应沥青。由于温拌沥青混合料的拌合温度低，集料中的水分不会完全烘干，这可能会增加温拌沥青混合料的水损坏，影响沥青混合料的路用性能。因此，应尽可能减少集料的含水量，尽可能的使集料能够进行充分的加热、烘干，使集料的含水量达到相关的要求。
（4）运输机械的控制。实际施工时应该根据拌合场与施工现场的运距，合理调整拌合能力及摊铺能力，做到拌合、运输、摊铺的连续性。
（5）摊铺机械的控制。摊铺机应根据拌合设备的产量、运输车辆配备情况及摊铺层厚度、宽度确定一个均匀的摊铺速度。整个摊铺过程要保持连续、稳定。
（6）压实机械的控制。压实前，要控制好摊铺层的压实厚度。压实过程应保持连续、慢速、均匀，避免压路机在沥青混凝土路面上调头、急刹车。
3 温拌沥青混合料施工技术控制
3.1 温拌剂喷洒量控制
采用原有热拌沥青混合料的热料仓生产配比设计以及沥青用量。温拌沥青混合料现场拌和时，温拌浓缩液与沥青质量按照设计比例，温拌添加剂在沥青喷洒后2s喷入，根据拌合能力及时调整喷入速度，使得喷入时间控制在8～l0s以内，应保证温拌浓缩液的喷洒应在沥青喷洒前完成，在沥青喷洒结束后延后3s添加矿粉。对于矿粉应该保证在沥青喷洒结束之后，温拌剂喷洒前加入。温拌剂加入的过程是通过温拌添加剂添加装置与拌合锅的沥青添加电信号建立联系，温拌添加剂和沥青同步喷洒到拌和锅，保证添加剂喷洒到沥青喷洒液面上，并且自动配合拌合楼的拌合循环作业，实现对拌合锅足量、准确、稳定地添加温拌添加剂。
3.2 温拌沥青混合料的拌和温度范围控制
温拌沥青混合料低温施工推荐的温度范围如表1所示。沥青为ＡＨ－70#，温拌剂为Evotherm温拌液。
表1 温拌沥青混合料的施工温度
3.3 温拌沥青混合料的运输控制
考虑到温拌料在冬季施工时降温速度很快，因此，温拌料运输时应采取保温措施；应该保证拌合与摊铺的速度达到平衡，不能出现混合料到施工现场时上车的混合料还没有摊铺完，混合料的等待时间不超过5h；应采取温度控制措施，随时掌握压实温度；还应保证在摊铺时运输车辆在上料时与摊铺机的同步，避免空挡卸料。
3.4 温拌沥青混合料的摊铺控制
温拌沥青混合料摊铺温度控制在120℃左右，摊铺速度控制在2m／min，从摊铺现场来看，摊铺出的沥青混合料应整体铺面均匀，碾压时混合料无推移现象。如果由于现场运料车数量不足，运料道路崎岖，在摊铺过程中偶尔会出现停机待料的现象，也应摊铺出的沥青混合料整体铺面均匀，减少温度离析等问题。
3.5 温拌沥青混合料的碾压控制
压路机应以慢而均匀的速度碾压，压路机的碾压路线及碾压方向不应突然改变而导致混合料推移。碾压区的长度应大体稳定，两端的折返位置应摊铺机前进而推进，横向不得在相同的断面上；碾压轮在碾压过程中应保持清洁，应及时清除粘在轮上的沥青混合料。钢轮压路机碾压前，可以在钢轮上涂防黏剂，不可用柴油代替；轮胎压路机在碾压开始前，应保持轮胎的温度，可适当烘烤，也可先到高温区碾压；施工过程中若有时间不长的间断，也可对轮胎进行加设围裙的保温措施保温。严禁压路机在未碾压路段调头、转向或长时间停留；在当天成型的路面上，应封闭交通，不得允许各种车辆通行及停放，不得污染沥青混凝土路面。
4 结语
本文对温拌沥青混合料施工中的几个关键问题进行了阐述，进一步明确了温拌沥青混合料的作用机理，阐明了温拌沥青混合料的施工关键技术，研究表明温拌技术是一项环保节能的筑路技术，有着广阔的应用前景。