溫拌瀝青技術在隧道施工中的應用

冀榮壽

（晉中公路分局壽陽公路管理段，山西壽陽 045499）

溫拌瀝青技術在隧道施工中的應用

冀榮壽

（晉中公路分局壽陽公路管理段，山西壽陽 045499）

介紹了乳化瀝青溫拌技術的原理及其優越的路用和環保性能，并結合溫拌瀝青混合料在隧道工程中的具體應用情況，闡述了乳化溫拌瀝青技術的優勢，指出采用該技術達到了節能減排的目的，具有推廣應用的價值。

溫拌瀝青技術，隧道，施工

0 引言

目前，在我國大多數的高速公路隧道施工中，由于熱拌瀝青優越的路用性能，大多數路面施工均采用該技術。但由于隧道溫度較低，空氣流動較慢，熱拌瀝青技術產生的瀝青煙含有有毒有害氣體，造成環境污染的同時，對施工人員的身心健康造成了損害。如何在保留熱拌瀝青混合料優良的路用性能的同時克服其缺陷成為我國公路建設者需要解決的一個問題。而冷拌瀝青技術的路用性能很難與熱拌混合料相比。根據國外同行的經驗，在隧道路面施工中采用溫拌技術，可顯著降低瀝青排放出的有害氣體，延長路面使用壽命。

1995年，溫拌瀝青混合料技術發端于歐洲，在世界發達國家特別是歐洲國家得到了大規模的應用。我國對于溫拌瀝青混合料技術的研發始于2005年。雖然起步較晚，由于其優越的環保和經濟效益，研究和開發迅猛，得到了大規模的應用，在具體的路面應用方面，處于相對領先地位。以山西省為例，2009年9月，太原市長治路進行了200 m的試鋪，隨后進行了推廣和應用。2009年11月，太原市并州東街成功鋪筑了300 m上面層AC-13試驗段。2010年，在太原市大王村進行了上面層溫拌技術的進一步的推廣鋪筑。2010年，在山西省忻阜高速公路隧道路面上采用了溫拌瀝青技術，取得了巨大成功。目前，溫拌瀝青混合料技術在北京、上海、山西、河南、河北等多個省市進行了鋪筑，成功應用于城市道路、高速公路和城市快速道路薄層鋪裝、低溫季節和高海拔地區施工、橋面超薄層、隧道鋪面等路面類型。以此相配合，多省市溫拌產品標準與地方標準進入或已經完成了制定程序，為溫拌瀝青混合料技術在我國的進一步推廣和應用提供了規范支持。

溫拌瀝青技術（WMA）是一種拌和溫度介于熱拌瀝青混合料（HMA）和冷拌瀝青混合料（CMA）之間，性能達到（或接近）熱拌瀝青混合料的新型瀝青混合料（見圖1）。在我國，溫拌瀝青混合料技術主要是應用乳化瀝青溫拌法（美國Meadwestvaco公司研發，簡稱EWMA），是將一種特殊的高濃度乳化瀝青替代普通熱瀝青進行混合料拌和的方法，所需設備和工序與熱拌瀝青混合料完全相同。本文結合工程實例經驗，介紹了EWMA溫拌瀝青技術在隧道施工中的應用。

1 乳化瀝青溫拌技術的原理

在我國，基本上采用表面活性平臺技術來實現溫拌效果。乳化瀝青溫拌混合料（Warm Mix）的原理:少量的表面活性劑、水與熱瀝青在拌和過程中共同作用，經拌和后實現彼此交織。表面活性劑富集于殘留微量水和瀝青的界面，三者共同作用，暫時性在膠結料內部形成性能比較穩定的結構性水膜。當溫度下降時，水膜的潤滑作用抵消瀝青粘度增大的作用，實現溫拌效果（如圖2所示）。

圖1 溫拌技術拌和溫度介于熱拌和冷拌之間

圖2 “益路”Evotherm表面活性劑

表面活性劑在溫拌瀝青混合料中所起的作用:潤濕作用，提高瀝青裹附集料的能力;降低水和瀝青的界面張力，在瀝青內部形成水微粒;阻止水進入集料——瀝青界面，提高混合料的抗水毀能力。

2 乳化瀝青溫拌混合料的路用及環保性能

2.1 溫拌改性瀝青制備工藝

制備溫拌改性瀝青時，先將表面活性劑（改性劑）加入溫度高于120℃的瀝青中，再通過機械攪拌一段時間（通常為30 min左右）后即可制得（見圖3）。

圖3 溫拌改性瀝青制備工藝

2.2 溫拌瀝青混合料的性能

在某高速隧道施工中，路面結構為水泥面板基層加鋪4 cm溫拌PR改性AC-16瀝青混凝土+6 mm溫拌PR改性AC-20瀝青混凝土，采用基于乳化平臺的溫拌法，使用已配置好的溫拌瀝青（70號基質瀝青∶DAT-H5=95∶5），溫拌PR改性AC-20油石比4.3%，PR摻量為0.45%;溫拌PR改性AC-16油石比4.9%，PR摻量為0.5%。

在施工中，對于溫拌PR改性AC-16及AC-20混合料，為使PR能夠更好的軟化變形（集料溫度為165℃，PR的軟化溫度為150℃），PR與集料干拌5 s～10 s后再加入溫拌瀝青。

從表1～表3可以看出，在試驗材料和試驗條件完全相同情況下，乳化瀝青溫拌混合料的路用性能好于熱拌瀝青混合料，主要指標均優于熱拌，特別是凍融劈裂比和動穩定度有明顯的提高，瀝青老化得到了明顯的減緩。

表1 溫拌和熱拌混合料性能對比1

表2 溫拌和熱拌混合料性能對比2%

表3 AC-20溫拌性能檢測

原因在于瀝青膠結料的水分起到的潤滑劑作用，使得混合料具有了良好的施工和易性，并且使其空隙分布地更加均勻（見圖4）。

圖4 溫拌和熱拌混凝土斷面空隙分布

從表4，表5可以看出，與熱拌技術相比，溫拌技術具有良好的環保效益和經濟效益，能夠有效降低有毒有害氣體的排放及燃油消耗。

表4 溫拌和熱拌混合料燃油消耗檢測

表5 國家環境分析測試中心分別在拌和樓檢測的氣體排放數據

溫拌瀝青混合料生產及鋪筑過程中溫度較低，由于降溫速率減緩，混合料的可壓實溫度范圍更寬，同時，大大提高施工的便利性，大大延長施工季節和日施工時間，適合夜間與低溫環境下的施工。

3 溫拌瀝青混合料在隧道中的應用

3.1 面層級配

根據石料品種和施工條件試驗確定乳化瀝青配方。

需要注意的是:最佳油石比需要熱瀝青混合料確定;不同的熱瀝青混合料需要考慮各自的特點。

3.2 出料溫度確定

參照國外經驗，設定混合料4.0%的空隙率目標，同時考慮到施工工藝、氣候及運輸等影響，出料溫度不宜低于135℃。

3.3 拌和

拌和時，溫拌濃縮液∶瀝青質量=5∶95。

需要注意的是:溫拌添加劑在瀝青開始噴灑2 s后再開始噴入，生產周期在1 min左右;溫拌濃縮液宜采用直投式添加裝置，以解決添加劑的穩定性問題。

3.4 運輸

采用大噸位運輸車進行裝料運輸，在車廂兩端以及頂部采取保溫措施（如覆蓋棉被等）。出料溫度應控制在135℃～140℃左右。

需要注意的是:為減少離析，車輛裝料時候采用“前、后、中”三次裝料。

3.5 攤鋪

由于受隧道拱高的影響，在進行攤鋪作業時，宜采用一臺伸縮攤鋪機進行全幅攤鋪，溫度控制在130℃～140℃左右。

需要注意的是:嚴格執行施工流程，攤鋪速度必須和拌和生產及運輸相配合，做到連續、穩定的攤鋪。

3.6 碾壓及檢測

需要注意的是:碾壓攤鋪溫度需要旋轉壓實或輪碾成型方法以空隙率為指標進行確定;為提高壓實度，復壓宜采用膠輪碾壓。

檢測事項:現場進行了取芯和滲水試驗，檢測其抗水損害及高溫穩定性能。

4 乳化溫拌瀝青技術應用于隧道施工的技術優勢

經國內外試驗研究及工程實例驗證，相比較熱拌瀝青混合料，具有以下技術優勢:

1）在不降低混合料的路用性能的前提下，降低拌和及碾壓溫度;

2）設計、施工及養護與熱拌混合料一致，無需添置新的設備;

3）具有良好的適應性，可適應不同石料、級配、瀝青的配比;

4）節省20%甚至更高的燃料消耗;

5）瀝青煙排放大幅降低，降低對環境的污染以及施工人員的損害;

6）減輕瀝青的熱老化，延長路面的使用壽命;

7）延長施工季節及日施工時間。

結合溫拌瀝青在我國隧道工程中的應用可以得知，將溫拌瀝青混合料應用于隧道路面，具有有毒有害氣體排放少、保護施工人員健康、延長路面使用壽命，達到節能減排的目的，具有重要的現實意義。

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［3］孫海明，趙波.溫拌瀝青混合料技術在瀝青道路中的應用［J］.魯東大學學報（自然科學版），2013（2）：99-100.

［4］梁勇.溫拌瀝青混合料在廣東高速公路中的應用研究［J］.山西建筑，2012，38（20）：129-130.

App lication of warm-m ixed asphalt technology in tunnel construction

JIRong-shou

（Shouyang Highway Administration Section，Jingzhong Highway Branch Bureau，Shouyang 045499，China）

The paper introduces emulsified warm-mixed asphalt technology and its highway application and environment-protecting performance.Combining with its specific application conditions in tunnel engineering，it describes advantages of emulsified warm-mixed asphalt technology，and achieves energy-saving and emission-reducing targets，which isworth promoting.

warm-mixed asphalt technology，tunnel，construction

TU535

A

1009-6825（2013）32-0097-03

2013-08-26

冀榮壽（1967-），男，工程師