淺談溫拌瀝青混合料面層質量控制及優越性

蔣鳳麟

（徐州市豐縣交通運輸局，江蘇徐州 221700）

0 引言

為確保豐縣火車站2011年底建成通車，豐縣火車站與S321、S322連接線工程作為連接豐縣火車站的重要道路之一，它的建成通車具有重要意義。在溫度相對較低的情況下，為保證路面攤鋪質量，該工程采用溫拌瀝青混合料進行路面攤鋪，在工程質量控制與節能環保方面都達到了預期效果。

1 溫拌瀝青概述

溫拌瀝青混合料（Warm Mix Asphalt簡稱WMA）是一種環保型的瀝青混合料，可以使混合料能在相對較低的溫度下進行拌和、攤鋪和碾壓。就目前的技術水平而言，相對于熱拌瀝青混合料（簡稱HMA），在正常施工條件下，WMA的施工溫度可以降低20℃～40℃。WMA除了與普通HMA的路用性能基本一致外，還具有以下優點：節約能源；減少CO2、粉塵等有害物質的散發，從而降低對環境的破壞和對施工人員的健康危害；能夠延長設備的使用壽命；能更穩定地儲存更長的時間，有更好的靈活性和更長的工作壽命；降低瀝青結合料在生產過程中的氧化速率，減少熱老化程度，延長瀝青的使用壽命；擴大瀝青面層的施工適宜溫度區間，提高施工速度等。

2 工程實例

豐縣火車站與S321、S322連接線工程起于豐縣北環、豐縣東環交叉環島處，經豐沛鐵路火車站口的東廣場，并向東延伸，在K2+735處向南接S321，止于S322。新建一級公路，設計行車速度100 km/h，全線長9.72 km，路基寬度為26 m，行車道路面寬度為22.5 m。

2.1 配合比設計

溫拌瀝青混合料的配合比設計與熱拌瀝青混合料的設計方法基本一致，只是溫拌瀝青混合料室內成型方法與成型溫度不同，溫拌瀝青混合料配合比設計過程見圖1。溫拌添加劑摻量很小，故理論密度計算時可不考慮其影響（推薦采用實測法）。溫拌瀝青混合料與熱拌瀝青混合料馬歇爾試件空隙率相差不宜大于0.5%，否則應調整溫拌瀝青混合料成型溫度或改變溫拌劑摻量。

圖1 溫拌瀝青混合料配合比設計流程

（1）溫拌瀝青混合料配合比與熱拌瀝青混合料一致，固體溫拌劑的適宜摻量為混合料中瀝青用量的3%。

（2）進行目標配合比設計和生產配合比設計時，制備試件的混合料，需采用小型瀝青混合料拌和機拌和，以模擬生產實際情況。

（3）每組試件個數一律用6個。室內試驗時，添加集料的同時將固體溫拌劑投入拌鍋攪拌均勻即可。

2.2 施工準備

（1）瀝青路面施工前，應對下封層進行檢查，當質量符合要求時，方可開始施工。

（2）施工前應對進場的材料按批進行抽檢，以保證材料質量符合要求。

（3）施工前應對施工機具進行全面檢查、調整，以保證設備處于良好狀態，特別是拌和樓、攤鋪機的計量設備，如電子秤、自動找平裝置等必須進行計量標定的調校。

（4）應有充分的電源和備用設備，確保在一個施工工作日不致因停電或某一設備的故障，造成生產的中斷。

（5）各種礦料必須分類堆放，不同集料應分別放置在硬化場地的堆放場，防止被其它顆粒材料污染。

（6）木質素纖維的保管、存放、運輸過程中均不得受潮。

（7）溫拌添加劑應在陰涼、干燥的環境下密封存放。

（8）必須配備齊全施工機械和配件，做好開工前的保養、調試和試機，并保證在施工期間一般不發生有礙施工進度和質量的故障。瀝青面層應采用單幅全寬機械化連續攤鋪作業，對于單幅雙車道面層，應實施兩臺攤鋪機梯隊作業，以確保鋪面的質量，因而必須配備以下主要施工機械（一個施工點）。

a.間歇式瀝青混合料拌和機，產量額定值大于300 t/h，另配有80 t以上熱貯料倉。全部生產過程由計算機自動控制，配有良好的打印裝置。

b.瀝青混合料攤鋪機二臺。

c.10 t以上雙鋼輪壓路機5臺。

d.載重量15 t以上的自卸汽車不少于20輛。

（9）必須配備性能良好、精度符合規定的質量檢測儀器，并配備足夠的易損部件。主要儀器設備有：針入度儀、延度儀、軟化點儀、瀝青混合料馬歇爾試驗儀、馬歇爾試件擊實儀、試驗室用瀝青混合料拌和機、脫模器、瀝青混合料離心抽提儀（帶礦粉離心加速沉淀儀）或回流式全自動瀝青混合料抽提儀、標準篩（方篩孔）、集料壓碎值試驗儀、烘箱、試模（不少于10只）、恒溫水浴、冰箱、路面取芯機、路面彎沉儀、砂當量儀、真空最大理論密度儀。

2.3 溫拌瀝青混合料添加方式

添加集料的同時將固體溫拌劑投入拌鍋攪拌均勻，盡量采用自動稱量添加設備，也可以采用人工投放方式，但用量必須控制準確，固體溫拌劑摻量為瀝青用量的3%（外摻法，質量比）。如果為人工投放，可預先準備好每盤料用量的容器，提高投放效率，也可預先稱量好拌和樓每盤料所需固體溫拌劑用量，分成小袋直接投放。

2.4 瀝青混合料的運輸

（1）采用數字顯示插入式熱電偶溫度計（必須經常標定）檢測瀝青混合料的出廠溫度和運到現場溫度。插入深度要大于150 mm。在運料卡車側面中部設專用檢測孔，孔口距車箱底面約300 mm。

（2）拌和機向運料車放料時，汽車應前后移動，分三堆裝料，以減少粗集料的分離現象。

（3）瀝青混合料運輸車的運量應較拌和能力和攤鋪速度有所富余，攤鋪機前方應有五輛運料車等候卸料。

（4）運料車應用完整無損的蓬布覆蓋，用來保溫防雨或避免污染環境。

（5）連續攤鋪過程中，運料車在攤鋪機前10～30 cm處停住，不得撞擊攤鋪機。卸料過程中運料車應掛空檔，靠攤鋪機推動前進。氣溫較低時，運料車卸料時應保持篷布覆蓋。

2.5 瀝青混合料的攤鋪

（1）連續穩定的攤鋪，是提高路面平整度最主要的措施，宜采用兩臺攤鋪機梯隊攤鋪，以提高攤鋪層均勻性和壓實度。攤鋪機的攤鋪速度應根據拌和機的產量、施工機械配套情況及攤鋪厚度，按2～3 m/min予以調整，通常不超過3 m/min，容許放慢到1～2 m/min，做到緩慢、均勻、不間斷地攤鋪。不應任意快速攤鋪幾分鐘，然后再停下來等下一車料。切忌停鋪用餐，爭取做到每天收工停機一次。

（2）用機械攤鋪的混合料未壓實前，施工人員不得進入踩踏。一般不用人工不斷地整修，只有在特殊情況下，需在現場主管人員指導下，允許用人工找補或更換混合料，缺陷較嚴重時應予鏟除，并調整攤鋪機或改進攤鋪工藝。

（3）由兩臺攤鋪機聯合作業實施攤鋪，前攤鋪機過后，攤鋪層縱向接縫上應呈斜坡，后面攤鋪機應跨縫10～15 cm攤鋪。兩臺攤鋪機距離不應超過10 m。

（4）攤鋪機應調整到最佳工作狀態，調試好螺旋布料器兩端的自動料位器，并使料門開度、鏈板送料器的速度和螺旋布料器的轉速相匹配。螺旋布料器的料量應高于螺旋布料器中心，使熨平板的擋料板前混合料在全寬范圍內均勻分布，并在每天起步前就應將料量調整好，再實施攤鋪，避免攤鋪層出現離析現象。隨時分析、調整粗細料的均勻，檢測松鋪厚度是否符合規定。攤鋪前應將熨平板預熱至規定溫度（不低于100℃），攤鋪時熨平板應采用中強夯等級，使鋪面的初始壓實度不小于85%。攤鋪機熨平板必須拼接緊密，不許存有縫隙，防止卡入粒料將鋪面拉出條痕。

（5）要注意攤鋪機接料斗的操作程序，以減少粗細料離析。攤鋪機集料斗應在刮板尚未露出、尚有約10 cm厚的熱料時，下一輛運料車即開始卸料，做到連續供料，并避免粗料集中。

（6）攤鋪遇雨時，立即停止施工，并清除未壓實成型的混合料。遭受雨淋的混合料應廢棄，不得卸入攤鋪機攤鋪。

2.6 瀝青混合料的碾壓

（1）溫拌瀝青混合料的碾壓應采用鋼輪壓路機，應遵循緊跟、慢壓、高頻、低幅的原則進行。初復壓鋼輪壓路機不少于4臺，鋼輪碾壓遍數不低于4遍，碾壓段長度控制在20～30 m為宜，可參照表1確定。

表1 建議溫拌瀝青混合料碾壓方案

（2）在初壓和復壓的過程中，宜采用同類壓路機并列成梯隊壓實，不宜采用首尾相接的縱列方式。采用振動壓路機壓實路面時，壓路機輪機的重疊寬度不應超過20 cm，當采用靜載壓路機時，壓路機的輪跡應重疊1/3～1/4碾壓寬度。不得向壓路機輪表面噴涂有污染的油水混合液，需要時可噴涂清水或含有隔離劑的水溶液，噴灑應呈霧狀，以不粘輪為度。禁止使用柴油和機油的水混合物噴涂。

（3）壓路機應以均勻速度碾壓。壓路機適宜的碾壓速度隨初壓、復壓、終壓及壓路機的類型而別，可參照表2通過試鋪確定。

表2 壓路機碾壓速度（單位：km／h）

（4）溫拌瀝青路面攤鋪后應抓緊碾壓，由專人負責指揮協調各臺壓路機的碾壓路線和碾壓遍數，使攤鋪面在較短時間內達到規定壓實度。壓路機折返應呈梯形，不應在同一斷面上。

（5）對松鋪厚度、碾壓順序、碾壓遍數、碾壓速度及碾壓溫度應設專崗檢查。溫拌瀝青路面應嚴格控制碾壓遍數，在壓實度達到馬歇爾密度的98%以上，或者路面現場空隙率不大于6%后，不再作過度碾壓。如碾壓過程中發現有瀝青瑪蹄脂上浮或石料壓碎、棱角明顯磨損等過碾壓的現象時，應停止碾壓。

（6）路面壓實完成24 h后，方能允許施工車輛通行。

2.7 施工接縫處理

（1）縱向施工縫：采用兩臺攤鋪機成梯隊聯合攤鋪方式的縱向接縫，應采用斜接縫。在前部已攤鋪混合料部分留下10～20 cm寬暫不碾壓作為后高程基準面，并有5～10 cm的攤鋪層重疊，以熱接縫形式在最后作跨接縫碾壓以消縫跡。如果兩臺攤鋪機相隔距離較短，也可做一次碾壓。上下層縱縫應錯開15 cm以上。

（2）橫向施工縫：全部采用平接縫。用3 m直尺沿縱向位置，在攤鋪段端部的直尺呈懸臂狀，以攤鋪層與直尺脫離接觸處定出接縫位置，用鋸縫機割齊后鏟除；繼續攤鋪時，應將攤鋪層鋸切時留下的灰漿擦洗干凈，涂上少量黏層瀝青，攤鋪機熨平板從接縫處起步攤鋪；碾壓時用鋼輪壓路機進行橫向壓實，從先鋪路面上跨縫逐漸移向新鋪面層。

3 溫拌瀝青混合料的優點

3.1 溫拌瀝青混合料的特點

根據工程實例及國內相關的研究結論，從不同的角度匯總溫拌瀝青混合料的特點。

（1）環保。溫拌瀝青混合料的拌和溫度低，其在拌和過程中和攤鋪過程中的有害氣體排放會大大減少。

（2）節能。根據有關資料，瀝青混合料拌和溫度從160℃～170℃降至135℃～145℃，可降低能源消耗25℃左右。

（3）減輕瀝青老化程度。瀝青從熱拌時160℃拌和，儲運下降到溫拌時140℃拌和，儲運(溫度甚至更低)，瀝青老化的程度可大大降低。

（4）性能優良。根據目前初步的試驗結果，乳化瀝青溫拌混合料的路用性能可完全達到熱拌瀝青混合料的性能，對于部分指標，溫拌瀝青混合料的性能甚至更優。這里面一是有老化減輕的因素，二是有乳化瀝青獨特性質所起到的作用。

（5）完全利用目前熱拌瀝青混合料的拌和設備和攤鋪設備，不需要進行改造。

（6）由于降低了攤鋪溫度，可延長施工季節。目前溫拌瀝青混合料的拌和溫度已降至140℃，攤鋪溫度為125℃左右。

3.2 溫拌混合料節能

結合溫拌瀝青混合料的優點及該工程實例闡述該工程的節能情況。

（1）由于溫拌瀝青混合料的拌和溫度低，在拌和過程中和攤鋪過程中CO、SO3、NOx等有害氣體排放量明顯減少，且攤鋪過程中無青煙現象產生。具體如下：CO排放減少約2／3；SO3減少40%；NOx類減少近60%。

（2）由于瀝青混合料拌和溫度降低，使得其在拌和過程中的能源（柴油）消耗減少，能源消耗量減少10%左右。

（3）該工程添加溫拌劑瀝青混合料共計2 600 m3，根據相關資料每方瀝青混合料排放有害氣體及能源消耗情況統計見表3。

表3 每方瀝青混合料排放有害氣體及能源消耗情況統計表

從表3中可以看出添加溫拌劑后瀝青混合料有害氣體排放量明顯減少，節能效果非常明顯。

4 結語

與熱拌瀝青混合料相比較，溫拌瀝青混合料的拌合溫度及攤鋪溫度可大大降低，同時又保持了良好的路用性能，不僅可以節省大量的原材料，創造更高的經濟效益，還可減少對環境的污染。溫拌瀝青混合料的應用響應了國家保護環境的大趨勢，必將在今后的等級公路施工中得到廣泛應用。