Evotherm溫拌SMA在公路養護中的應用

孫艷華，呂 鑫

(湖南省婁新高速公路建設開發有限公司，湖南婁底 417000)

0 引言

溫拌技術是國際上20世紀90年代后期發展起來的新技術，可以降低瀝青混合料生產過程中的能源消耗與CO2等氣體及粉塵排放量，同時保證溫瀝青混合料具有與熱拌瀝青混合料基本相同的使用性能和施工和易性。我國應用較早的一種溫拌技術是基于乳化瀝青分散技術的Evotherm溫拌瀝青混合料，這種瀝青混合料設計和施工方便，設備無需改造，使用性能良好，國內學者對Evotherm溫拌技術也多有研究［1～5］，研究成果表明 Evotherm 溫拌瀝青混合料較熱拌瀝青混合料，拌和與壓實溫度降低20℃ ～40℃，其使用性能基本與熱拌相當。

目前，我國公路發展已開始由新建為主向公路養護與維修并重過渡，其中路面的養護與維修對保證道路正常運營起到至關重要的作用。路面病害的多樣性，病害成因的復雜性，病害路段的分散性，施工安全性以及病害處置與維修要保證交通暢通等，加上以往道路工作者的重建輕養觀點，嚴重制約了我國道路養護技術的發展。本文從實際工程的角度出發，介紹Evotherm溫拌技術在衡棗高速公路上面層SMA—13瀝青混合料的銑刨重鋪中的應用情況，為以后解決添加抗車轍劑的SMA—13瀝青混合料難以攤鋪、壓實和局部滲水問題，提供技術支撐，保證瀝青路面的使用性能。

1 工程概況

衡陽－棗木鋪高速公路(簡稱“衡棗高速”)是國家高速公路網中泉州－南寧高速公路(簡稱“泉南高速”，編號G72)在湖南境內的一段，也是湖南省東西方向的公路運輸大通道，主線瀝青路面結構為4 cm厚改性瀝青SMA—13上面層+5 cm厚道路石油瀝青AC—20Ⅰ中面層+6 cm厚道路石油瀝青AC—25Ⅰ下面層 +稀漿封層和透層 +20 cm厚5.5%水泥穩定碎石基層+36 cm厚4%水泥穩定碎石底基層。隨著車流量的逐年增加，特別是重載和超載車輛的增加，使衡棗高速公路瀝青路面路段出現了一些病害，主要表現形式為車轍，通常出現在長大上坡路段。

通過現場調查，發現衡棗高速公路瀝青路面現有的路面強度能夠滿足目前交通流量的要求，瀝青路面產生了少數裂縫和坑槽，部分路段行車道輪跡帶出現車轍，特別是在長大縱坡路段，車轍病害較為嚴重，平均車轍深度超過2 cm，這對高速公路的行車安全和舒適性有較大的影響。衡棗高速公路僅表面層SMA—13采用改性瀝青，而中、下面層采用普通道路石油瀝青，特別是中面層僅采用普通道路石油瀝青對抗車轍是不利的，加上過境貨車、重車比例很大，超載十分嚴重，因此重載作用時間長，容易導致路面產生車轍病害。

2 技術難點

在瀝青路面維修養護施工時，由于養護工程存在點多、線長、面廣的特點，混合料運輸一般較遠，且路段與工程量比較分散，導致混合料運至現場后，普遍存在溫度較低、表層結殼現象，這樣會使混合料產生比較嚴重的溫度離析，從而致使路面碾壓不實、局部滲水，形成質量隱患。

2009年對衡棗高速部分長大上坡路段車轍深度超過2 cm的路段進行了銑刨重鋪，為提高混合料的高速穩定性，在重鋪的改性瀝青SMA—13混合料中添加了混合料質量3‰的路孚8000抗車轍劑，增加瀝青混合料的高溫穩定性［6］。由于混合料運輸距離較遠，且路段與工程量比較分散，添加抗車轍劑后，混合料比普通的SMA變得更粘更稠，導致混合料運至現場后，普遍存在溫度較低、表層結殼現象，使混合料產生了比較嚴重的溫度離析，從而致使路面碾壓不實、局部滲水，形成了質量隱患。

3 解決方案

為解決混合料溫度過低與離析、壓實不夠的問題，在室內試驗研究的基礎上，2010年，衡棗高速SMA—13銑刨重鋪時，在混合料中添了加瀝青質量的5%的Evotherm溫拌劑(降粘劑)，重新進行混合料配合比設計。

Evotherm是基于乳化平臺的一種溫拌技術，通過化學表面活性劑和水膜的共同作用降低了瀝青在高溫下的粘度，瀝青混合料在拌和時，化學表面活性劑和水膜形成獨特的顆粒分散在瀝青液體里面，化學劑的存在，降低了瀝青與水的界面張力，使微量的水分穩定地存在于瀝青中，水膜起到潤滑的作用，從而降低了瀝青的動力粘度，增加了瀝青在較低溫度下的和易性?；旌狭夏雺哼^程中，水膜結構受到破壞，此時水膜內部微量的水分排除出去，化學添加劑分子向石料與瀝青界面轉移，起到抗剝落劑的效果［7］。

從施工現場來看，2010年衡棗高速SMA銑刨重鋪施工就變得容易得多，沒有出現過運料車表層結殼、不能完全卸料、攤鋪不開的現象。

3.1 試驗材料

試驗用瀝青結合料采用SBS I—D級改性瀝青，其性質滿足JTG F40－2004《公路瀝青路面施工技術規范》［8］(以下簡稱 F40)規范表4.6.2 技術要求;集料采用攸縣玄武巖碎石，粗、細集料均滿足F40規范的一般要求;瀝青混合料中的礦粉采用石灰巖磨細礦粉，其質量滿足F40規范表4.10.1技術要求;SMA中纖維采用木質素纖維，摻量為混合料質量的0.4%;抗車轍劑采用路孚8000，摻量為瀝青混合料質量的0.3%;溫拌劑采用益路Evotherm，摻量為瀝青質量的5%。

試驗用瀝青混合料采用F40規范定義的SMA—13型細粒式瀝青瑪蹄脂碎石混合料，圖1所示為所用SMA—13瀝青混合料集料級配。

圖1 SMA－13瀝青混合料集料級配

3.2 混合料試件準備

瀝青混合料試件參照現行JTJ 052－2000《公路工程瀝青及瀝青混合試驗規程》［9］，根據使用性能試驗需要分別采用T0702“瀝青混合料試件制作方法(擊實法)”和T0703“瀝青混合料試件制作方法(輪碾法)”準備。瀝青混合料試件準備過程中，先將熱集料、纖維、抗車轍劑加入拌和鍋攪拌1 min，加入瀝青與Evotherm溫拌劑攪拌1 min，加入礦粉攪拌1 min，總時間為3 min，最后將混合料壓實成型試件。

改性瀝青混合料拌和與壓實溫度不能由瀝青粘度－溫度曲線關系得出，參考廠商建議和工程實踐，一般SBS改性瀝青混合料的拌和溫度控制在175℃ ～185℃，添加Evotherm溫拌劑后，拌和溫度與壓實溫度可以降低20℃ ～40℃，為了保證瀝青混合料的質量，同時考慮施工現場溫度散失較快，試驗室的拌和溫度與壓實溫度較普通改性瀝青混合料的降低20℃，拌和溫度按160℃控制，試件成型溫度按140℃控制。

3.3 配合比設計

Evotherm溫拌SMA—13瀝青混合料的配合比設計以現行規范為基礎，采用馬歇爾設計方法進行混合料配合比設計，混合料拌和溫度控制在160℃，試件成型溫度控制在140℃，設計空隙率為4%，最終試驗得出Evotherm溫拌SMA—13瀝青混合料的所對應的最佳油石比為6.3%。

Evotherm溫拌SMA—13型瀝青混合料在最佳油石比OAC=6.3%時，其各項體積指標與強度指標如表1所示，從表1可知，Evotherm溫拌SMA－13瀝青混合料拌和溫度與壓實溫度降低20℃，其混合料使用性能均能滿足設計與F40規范表5.3.3－3熱拌改性瀝青SMA混合料的技術要求，特別是高溫穩定性改善明顯，完全可以用于高速公路瀝青路面養護。

表1 SMA－13混合料試驗結果

4 Evotherm溫拌SMA混合料施工

2010年衡棗高速路面SMA銑刨重鋪施工，在汲取以往經驗教訓的基礎上，成功應用Evotherm溫拌技術，同時對施工方法做了進一步改進，解決了養護過程中添加抗車轍劑的SMA的溫度離析和難以壓實的問題。

SMA混合料添加纖維時應采用專門纖維投放設備，并保證纖維能均勻地分散到拌和鍋內;Evotherm溫拌劑專用添加設備應與瀝青泵聯動，以保證在瀝青噴射開始后2～3 s開始噴射溫拌劑，并在瀝青噴射完成前噴射完溫拌劑，以保證溫拌劑與瀝青均勻混合而不是噴射到集料或礦粉上。

SMA混合料的拌和時間應比普通瀝青混合料的拌和時間適當延長，當同時添加木質素纖維、聚脂纖維、抗車轍劑時，集料與木質素纖維、抗車轍劑等添加劑的干拌時間不少于20 s，濕拌時間不少于50 s。

改性瀝青的加熱溫度一般應控制在160℃～170℃，礦料加熱溫度應控制在170℃ ～180℃，Evotherm溫拌 SMA—13混合料出廠溫度控制在155℃ ～165℃之間。

運料車采用雙層覆蓋，同時加蓋保溫氈、棉被和帆布蓬，并且覆蓋物四周均固定，防止其在車輛行駛過程中被風吹動，保證運料車運到現場時，其混合料的溫度滿足攤鋪和壓實的要求。混合料到達攤鋪現場測溫為150℃，滿足現場壓實的要求。

5 施工路段檢測

為了全面評估Evotherm溫拌劑使用性能，課題組對2009年和2010年混合料技術指標與現場試驗進行對比，結果如表2所示。

從表2的試驗與檢測結果來看，混合料在室內的設計結果基本一致，但由于2010年混合料中摻有瀝青質量的5%的Evotherm溫拌劑，Evotherm兼有抗剝落劑的作用，使混合料的水穩定性有所提高，現場壓實度提高到了98.8%，滿足了≥98%的技術要求，現場滲水系數與平整度均有較大的提高，達到了理想的效果。

表2 SMA－13混合料技術指標與現場檢測結果

6 結語

本文從實際工程的角度出發，介紹Evotherm溫拌技術公路養護中的應用，成功解決添加抗車轍劑后的SMA—13瀝青混合料難以攤鋪、壓實和局部滲水問題，保證瀝青路面的使用性能。室內試驗和現場檢測結果表明:

1)Evotherm溫拌瀝青混合料使用性能可以很好地滿足F40規范表5.3.3－3熱拌改性瀝青SMA混合料的技術要求。

2)相對普通熱拌瀝青混合料，Evotherm溫拌SMA瀝青混合料高溫穩定性改善顯著，水穩定性能也有所提高。

3)Evotherm溫拌瀝青混合料的施工和易性好，成功解決了公路養護過程中添加抗車轍劑后的SMA—13瀝青混合料難以攤鋪、壓實和局部滲水問題，并且施工方便，可以在瀝青路面養護中推廣應用。

［1］陳志一，孫見林，龐立果，等.不同添加劑對溫拌瀝青混合料路用性能的影響［J］.中外公路，2007，27(6):168－170.

［2］歐陽偉，王連廣，楊彥海.基于乳化技術的溫拌瀝青混合料應用研究［J］.中外公路，2008，28(4):218 －220.

［3］張 鎮，劉黎萍，湯 文.Evotherm溫拌瀝青混合料性能研究［J］.建筑材料學報，2009，12(4):438－441.

［4］馬衛明，曹亞東，嚴 軍，等.Evotherm溫拌瀝青混合料技術在中國的應用［J］.公路交通科技，2006，23(9):79－81.

［5］尹應梅，張榮輝.Evotherm溫拌SBR改性瀝青高溫性能研究［J］.公路工程，2010，35(4):39－41.

［6］張 銳，黃曉明，趙永利，等.加入新型添加劑的瀝青混合料路用性能研究［J］.公路交通科技，2006，23(11):27 －30.

［7］陶卓輝，杜群樂，黃文元.Evotherm溫拌瀝青混凝土工作原理及低溫施工研究［J］.公路交通科技，2008，25(4):115－117.

［8］JTG F40－2004，公路瀝青路面施工技術規范［S］.

［9］JTJ 052－2000，公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程［S］.