RH 溫拌瀝青在低溫環(huán)境中的技術(shù)分析與應(yīng)用

■馬志新，陳 鋒 ■.新疆葉城公路管理局，新疆 葉城 844900;.南京航空航天大學(xué)，江蘇 南京 006

為了保證質(zhì)量和性能，瀝青混凝土路面在攤鋪時(shí)要將瀝青拌合料加熱到較高的溫度，《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》規(guī)定普通瀝青混凝土的攤鋪溫度在正常環(huán)境下不得低于135℃，低溫環(huán)境下不得低于150℃;改性瀝青的攤鋪溫度不得低于165℃［1］。施工溫度過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致瀝青老化嚴(yán)重，縮短瀝青路面的壽命［2］，但是由于季節(jié)和氣候的限制，瀝青混合料有時(shí)需要在低溫環(huán)境下進(jìn)行攤鋪?zhàn)鳂I(yè)。對(duì)瀝青來(lái)說(shuō)，隨著溫度的下降瀝青的黏度增加，混合料施工和易性大大降低，由此會(huì)導(dǎo)致瀝青路面壓實(shí)度不夠，水損害和車(chē)轍問(wèn)題過(guò)早地出現(xiàn)［3］。為了解決低溫與路面攤鋪質(zhì)量之間的矛盾，李賓等［4］通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)段的鋪設(shè)確定合理的碾壓施工方案，從而有效控制superpave 瀝青路面在低溫環(huán)境下的施工質(zhì)量。王黎明［5］的研究表明在0～10℃區(qū)間的典型低溫施工環(huán)境下，初壓溫度每增加10℃，4～6cm 鋪層的有效壓實(shí)時(shí)間能延長(zhǎng)約5min;初壓溫度相同的情況下，厚度每減少1cm，有效壓實(shí)時(shí)間減少約10min，因此通過(guò)技術(shù)改進(jìn)措施延長(zhǎng)有效壓實(shí)時(shí)間可以保證施工質(zhì)量。上述方法是通過(guò)減小壓實(shí)厚度或提高瀝青混合料的攤鋪溫度來(lái)保證路面的施工質(zhì)量和性能，這些方法會(huì)對(duì)路面的使用壽命產(chǎn)生不利的影響甚至?xí)黾油顿Y成本，采用RH 改性溫拌瀝青可以有效避免這些問(wèn)題的出現(xiàn)。

1 工程概況

國(guó)道219 線是一條連接新疆和西藏的重要的公路，海拔高度4300m，總長(zhǎng)度為2143km。該地區(qū)為寒冷干旱高原氣候區(qū)，年溫差和日溫差均較大，氣候環(huán)境較為復(fù)雜，可供工程施工的時(shí)機(jī)有限，而且普通瀝青混合料在氣溫低于5℃時(shí)，就不宜進(jìn)行施工。為確保工程進(jìn)度，本工程考慮采用RH 溫拌技術(shù)進(jìn)行路面施工。

RH 溫拌技術(shù)是交通部公路科學(xué)研究院在對(duì)國(guó)內(nèi)外溫拌技術(shù)研究與分析的基礎(chǔ)上自主開(kāi)發(fā)的。RH 溫拌技術(shù)通過(guò)在瀝青中加入RH 溫拌劑，使拌制的瀝青混合料可以在較低溫度下拌合、碾壓施工，可將拌合和施工溫度在普通熱拌瀝青混合料溫度的基準(zhǔn)上降低30℃左右，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn):(1)降低瀝青混合料施工溫度，即在較低溫度下拌合、攤鋪和碾壓溫拌瀝青混合料，實(shí)現(xiàn)瀝青路面施工的節(jié)能減排;(2)低溫條件下的瀝青路面施工技術(shù)，即熱拌溫壓技術(shù);(3)抑制隧道里施工瀝青路面時(shí)的煙氣，改善隧道里時(shí)的施工環(huán)境。

為了驗(yàn)證RH 溫拌改性技術(shù)用于解決瀝青路面低溫環(huán)境下施工的可行性，在工程大規(guī)模施工前進(jìn)行了試驗(yàn)段進(jìn)行技術(shù)驗(yàn)證，確定瀝青路面低溫環(huán)境下施工的相關(guān)工藝參數(shù)。試驗(yàn)段位于K361 +685～K362 +480 段，針對(duì)瀝青路面的上表面層(PA-13)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。試驗(yàn)段設(shè)計(jì)了兩段試驗(yàn)路，試驗(yàn)段1 采用RH 溫拌瀝青混合料攤鋪，試驗(yàn)段2 采用常規(guī)100 號(hào)B 級(jí)熱拌瀝青混合料攤鋪，其中試驗(yàn)段2 作為路面施工質(zhì)量對(duì)比路段。試驗(yàn)段1 全長(zhǎng)800m，嚴(yán)格按照RH 溫拌瀝青混合料的使用說(shuō)明進(jìn)行施工，其性能檢測(cè)和評(píng)定按照現(xiàn)場(chǎng)熱拌瀝青混合料的施工技術(shù)指標(biāo)、施工機(jī)械、施工技術(shù)方案確定。試驗(yàn)段2 全長(zhǎng)300m，按照我國(guó)現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范進(jìn)行試驗(yàn)段的鋪筑，主要是用于檢驗(yàn)RH 溫拌改性技術(shù)在青路面低溫環(huán)境下施工的可行性。

2 瀝青混合料的工程應(yīng)用情況對(duì)比

瀝青混合料拌合機(jī)采用無(wú)錫3000 型，每盤(pán)拌合質(zhì)量為2t，采用原拌合工藝。RH 溫拌改性劑根據(jù)使用說(shuō)明采用人工投放。瀝青混合料的碾壓工藝為:小型戴納派克初壓1 遍，英格索蘭120 振動(dòng)碾壓2 遍，戴納派克振動(dòng)碾壓2 遍。試驗(yàn)段的施工當(dāng)天溫濕度檢測(cè)情況為:13:30溫度為10.1℃，濕度為12.5%;16:10 溫度為7.3℃，濕度為11.9%;19:30 溫度為3.6℃，濕度為10.8%。

2.1 施工溫度檢測(cè)

常規(guī)100 號(hào)B 級(jí)熱拌瀝青混合料試驗(yàn)段位于K361 +080～K362 +320，該試驗(yàn)段表面層采用常規(guī)100 號(hào)B 級(jí)熱拌瀝瀝青混合料實(shí)青混合料施工工藝。RH 溫拌瀝青混合料試驗(yàn)段位于K361 +685～K362 +080和K362 +320～K362 +480，采用RH 溫拌改性劑直投干投改性施工工藝。兩種混合料的出廠溫度均控制在150℃左右，常規(guī)B 級(jí)熱拌瀝青混合料與RH 溫拌瀝青混合料的施工檢測(cè)數(shù)據(jù)分別見(jiàn)表1。

表1 兩種瀝青混合料溫度采集匯總

由表1 可知，兩種瀝青混合料的出廠溫度非常高，由于施工現(xiàn)場(chǎng)溫度較低且有風(fēng)，在攤鋪?zhàn)鳂I(yè)時(shí)瀝青混料的溫度下降非常快，造成了施工時(shí)瀝青混合料的各項(xiàng)溫度指標(biāo)均低于規(guī)范要求，復(fù)壓溫度低于馬歇爾室內(nèi)擊實(shí)溫度(130℃)。

2.2 馬歇爾試件室內(nèi)試驗(yàn)參數(shù)

110 號(hào)B 級(jí)瀝青混合料和RH 溫拌瀝青混合料的馬歇爾擊實(shí)溫度均采用烘箱恒溫2h 的“精確控制”方法，擊實(shí)溫度為130℃和110℃，雙面分別擊實(shí)75 和50 次［7］，其室內(nèi)試驗(yàn)參數(shù)如表2。

表2 兩種瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)參數(shù)

2.3 壓實(shí)度取樣檢測(cè)

瀝青混合料復(fù)壓時(shí)的溫度在110℃左右，遠(yuǎn)低于室內(nèi)擊實(shí)溫度130℃。根據(jù)以往的碾壓經(jīng)驗(yàn)表面層的壓實(shí)度很難達(dá)到規(guī)范要求，基于RH 溫拌改性劑對(duì)瀝青的降粘效果，使用RH 后有利于現(xiàn)場(chǎng)瀝青混合料的壓實(shí)度提高，壓實(shí)度檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)取樣結(jié)果如表3。

表3 兩種瀝青混合料的壓實(shí)度

RH 溫拌瀝青混合料和110 號(hào)B 級(jí)瀝青混合料的出廠溫度控制在了規(guī)范要求的范圍之內(nèi)(150℃～160℃)，而施工溫度檢測(cè)數(shù)據(jù)(見(jiàn)表1和表2)表明施工作業(yè)時(shí)的攤鋪溫度和復(fù)壓溫度均遠(yuǎn)低于規(guī)范要求，RH溫拌瀝青混合料復(fù)壓時(shí)的溫度甚至比常規(guī)110 號(hào)B 級(jí)瀝青混合料還低10℃。由表3 可知RH 溫拌瀝青混合料和常規(guī)110 號(hào)B 級(jí)瀝青混合料室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的體積指標(biāo)十分接近，說(shuō)明RH 溫拌瀝青混合料的體積指標(biāo)滿足要求。現(xiàn)場(chǎng)取樣測(cè)得RH 溫拌瀝青混合料和常規(guī)110 號(hào)B 級(jí)瀝青混合料平均壓實(shí)度(見(jiàn)表4)分別為93.3%和96.2%，RH 溫拌瀝青混合料的壓實(shí)度良好，且比110 號(hào)B 級(jí)瀝青混合料壓實(shí)度有較大提高。

3 主要經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益分析

本項(xiàng)目應(yīng)用RH 溫拌低溫施工技術(shù)，其主要增加成本來(lái)自溫拌改性劑材料的增加;同時(shí)，對(duì)隧道施工段落的溫拌溫鋪技術(shù)，可以減少相應(yīng)部分燃油消耗。通過(guò)表4 對(duì)該溫拌技術(shù)的成本進(jìn)行測(cè)算。

表4 兩種瀝青混合料每公里(單幅)的成本對(duì)比

從表4 測(cè)算可以看出，表面層采用AC-13 混合料，RH 溫拌改性混合料的造價(jià)比普通混合料每1000m 增加約2.5 萬(wàn)元。但是由于項(xiàng)目完工提前，施工單位由此節(jié)省的臺(tái)班費(fèi)和工地消耗性開(kāi)支將非常巨大。同時(shí)，工程提前通車(chē)對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的運(yùn)營(yíng)管理也是十分有益的。

4 結(jié)語(yǔ)

RH 溫拌瀝青混合料在試驗(yàn)段的應(yīng)用比較成功，雖然施工現(xiàn)場(chǎng)的低溫環(huán)境(溫度低于10℃)造成了RH 溫拌瀝青混合料的攤鋪和復(fù)壓溫度都遠(yuǎn)低于規(guī)范要求，但在施工工藝不變的原始情況下，試驗(yàn)段上面層的壓實(shí)度依然能夠滿足相關(guān)技術(shù)要求。采用RH 溫拌改性技術(shù)確實(shí)會(huì)造成前期的投資成本略有增加，考慮到RH 溫拌瀝青混合料可以在低溫環(huán)境下施工，這樣可以大大縮短工期，總體上可以減少工程的造價(jià)。因此在高海拔低溫環(huán)境進(jìn)行瀝青面層的施工作業(yè)時(shí)，可以采用相關(guān)技術(shù)。

［1］中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).JTG F40—2004 公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范.北京:人民交通出版社，2004.

［2］秦勇春，黃頌昌，蘇玉昆，孫立軍.溫拌瀝青混合料中瀝青在施工階段的老化程度［J］.同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009(09).

［3］呂得保.瀝青混合料施工溫度控制［D］.吉林:吉林大學(xué)，2011.

［4］李賓.天水過(guò)境高速公路Superpave 瀝青路面低溫施工技術(shù)研究［J］.公路交通科技，2011(09).

［5］王黎明.瀝青混合料低溫鋪筑熱擴(kuò)散過(guò)程及改進(jìn)技術(shù)研究［D］.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2013.

［6］朱暉，馬瑞.RH 改性瀝青流變特性研究［J］.公路交通科技，2014(05).

［7］中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).JTG E20-2011 公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程.北京:人民交通出版社，2011.