溫拌瀝青混合料的應用研究

高 銳，王永斌

（中國市政工程西南設計研究總院有限公司，四川 成都 610081）

0 引 言

溫拌瀝青混合料技術（WMA）于1995年正式誕生，1997年WMA的概念被正式提出。經過20多年的發展，目前路面施工中溫拌瀝青混合料技術已經得到了非常廣泛的應用。主流的溫拌技術體系分為三大類，對溫拌技術的研發、推廣及工程應用起到了極大的促進作用[1]。

與熱拌瀝青混合料拌和技術不同，溫拌瀝青混合料以不降低瀝青混合料的使用性能為前提，通過采取技術手段降低瀝青的黏度[2]，從而使拌合料的拌和與施工對環境的要求降低，即在較低的溫度條件下也能進行，尤其適用于冬季路面施工的情況。

與冷拌瀝青混合料相比，溫拌瀝青混合料在兼具節能環保特點的前提下，使用性能有很大提升。

熱拌瀝青混合料的拌和過程要在高溫下進行，消耗大量能源，同時在拌和過程中還會產生大量的固體廢物及粉塵。試驗證明，瀝青混合料生產過程中拌和溫度與CO2排放量成正比（見表1）。目前在國家大力推進節能減排以及緊抓環境保護的大環境背景下，溫拌瀝青混合料在工程中的應用就顯得尤為重要。

1 溫拌瀝青混合料的分類

1.1 降黏型溫拌瀝青混合料

降黏型溫拌瀝青混合料的原理是將瀝青或者瀝青混合料與少量熔點比瀝青高的化學成分進行摻和，從而提高瀝青在低溫時的黏度，而在高溫拌和時降低瀝青的黏度，使拌合料的工作性能有明顯改善，提高其性能，增大硬度。

表1 瀝青混合料拌和過程中溫度與CO2 排放量的關系

Sasobit作為一種最常用的添加劑，在溫拌瀝青混合料的拌和中應用非常廣泛。它不僅能降低瀝青混合料的拌和溫度，還能明顯提升其水穩性。但是會導致軟化點的提高及針入度的降低，并且低溫條件下的抗裂性能也有所欠缺。另一種常用的添加劑Asphaltan-B在功能上與Sasobit類似，其主要成分是一種熔點為99℃的硬蠟。它不僅可以降低拌和溫度，在提高混合料的可壓實性以及抗車轍能力方面也有著非常明顯的功效。降黏型溫拌瀝青混合料技術旨在通過添加劑達到降低拌和溫度的效果。

1.2 發泡型溫拌瀝青混合料

根據發泡原理的不同，可以將發泡型溫拌瀝青混合料分為兩種，即化學發泡型與機械發泡型。

化學發泡型的原理是通過在瀝青中添加親水材料，在加熱拌和過程中使水在高溫狀態下形成水蒸氣，擴散到瀝青中，進而導致瀝青體積快速膨脹，降低其黏度，以期達到降低其拌和溫度的效果。機械發泡型的原理則是通過將高溫液態瀝青、壓縮空氣以及水在發泡室中混合后進行拌和，形成泡沫瀝青，進而用泡沫瀝青生產瀝青混合料。

1.3 表面活性溫拌瀝青混合料

表面活性溫拌瀝青混合料的原理是通過瀝青、表面活性劑和水三者共同作用，在拌和過程極易分散而實現彼此之間相互交織，進而形成水膜，可抵消溫度降低時瀝青料增加的黏度，達到在低溫條件下拌和的目的。表面活性溫拌瀝青混合料兼具降黏型及發泡型兩者的優點。

2 溫拌瀝青混合料的優點

瀝青混合料的拌和是道路施工中最消耗能源的一道工序。作為一種需要在高溫環境下進行拌和、攤鋪碾壓的路面材料，熱拌瀝青混合料從生產到施工整個過程的能耗均居高不下，而且還伴隨著大量的廢氣以及粉塵的產生，不僅對環境有很大破壞，同時還會對施工人員的身體健康造成巨大威脅[3]。尤其在隧道這種空間受限的施工環境下，威脅會加倍放大。冷拌瀝青雖然具有一定的環保及能耗方面的優勢，但是由于穩定性不足等缺陷，一般情況下只用于路面的養護修補。溫拌瀝青混合料在能耗及環保方面均有優勢的前提下，穩定性等方面也不輸于熱拌瀝青混合料（見表2）。

表2 溫拌瀝青混合料與其他瀝青混合料對比

根據長久以來的實踐經驗可以看出，溫拌瀝青混合料在實際應用中具有以下優點：

（1）能耗以及環境污染程度降低。由于熱拌瀝青混合料的拌和以及攤鋪過程均需在高溫環境下進行，不僅會造成能量的大量消耗，還伴隨大量有害氣體及粉塵的產生，造成環境污染。而溫拌瀝青混合料的拌和以及攤鋪過程在較低的溫度下就可以進行，在降低能耗以及有害氣體的排放方面都有顯著功效。

（2）環境溫度對施工影響小，攤鋪完成后能夠更快地開放交通。溫拌瀝青混合料由于其自身的特點，攤鋪施工可在較低的溫度下進行，環境溫度對其施工的影響程度較小，在冬季也可以進行施工，特別適用于工期較緊又必須在冬季進行路面施工的工程項目。而且它能夠更快地冷卻，相比熱拌瀝青混合料，開放交通所需時間更短。

（3）減緩瀝青的老化速度，提高路用性能。根據長期試驗證明，拌和溫度越高，瀝青的老化速率就會相應越快。因此，在較低的溫度下拌和瀝青混合料，對延緩瀝青的老化有著很明顯的作用，使其更加耐用，提高穩定性。

3 溫拌瀝青混合料實際應用中存在的問題

雖然溫拌瀝青混合料經過長時間的發展和工程實踐應用，已經積累了不少經驗，逐漸形成了一套理論體系，但是仍然存在著一些問題有待解決。

3.1 缺少相關的規范及標準

在現階段溫拌瀝青混合料的配比設計均以熱拌瀝青混合料的配比為參考。它的設計要根據自身特點來進行，依據其特點以及使用時的外界條件來制定材料要求以及配合比的確定，同時對于其檢驗標準以及試驗方法也需進行專門研究。制定相應的規范及標準對于其推廣使用大有裨益。

3.2 原材料的采用范圍太小

現階段的溫拌瀝青混合料的原材料均采用的是物理力學性質很好的集料，所有關于它的研究均建立在采用該種集料的基礎上，而對于采用質量較差的集料的研究基本沒有。針對目前提倡的節能減排以及綠色環保的概念，如何將一些廢棄物變廢為寶，使其應用在工程建設中是今后發展的趨勢。擴大溫拌瀝青混合料原材料的采用范圍在降低工程成本、環境保護、綠色節能等方面均有著重大的實踐意義。

3.3 生產成本高

生產成本高是溫拌瀝青混合料推廣使用的重要阻力之一。溫拌瀝青混合料中要加入其它添加劑，由于其拌和工藝的不同，還需要有專門的拌和設備，因此前期成本高就成為了推廣使用溫拌技術的攔路石，這對于溫拌瀝青混合料的推廣及應用極為不利。

因此，對于溫拌瀝青混合料的研究方向要從經濟效益方面著手，降低成本，為其大力推廣提供強大動力。

3.4 功能單一

目前對于溫拌瀝青混合料性能的研究都是只針對其中的某一個方面，如抗疲勞開裂、高溫穩定性、水穩定性等，沒有統籌考慮同時實現幾種性能的提升。道路行業向著智能化、多功能化發展，溫拌瀝青混合料如果能夠同時提高幾項性能，它在將來的應用就會更加廣泛，擁有非常廣闊的發展空間以及龐大的市場需求。

3.5 長期路用性能研究不足

目前的研究表明，溫拌瀝青混合料在低溫下強度下降明顯，有水毀的可能性，這是由于其自身的拌和原因所導致的一種缺陷。由于在拌合過程中集料不完全干燥，表面有一層水膜，在低溫條件下集料中的水凝結成冰導致其自身結構的破壞。目前針對這種現象的解決辦法是在集料中摻入適量的消石灰，對其自身的性能有明顯的提升。目前針對溫拌瀝青混合料的長期路用性能的研究并不深入，這也成為溫拌瀝青混合料推廣使用的另外一個重要阻力。

4 結 語

在現階段提倡節能減排以及綠色環保的概念下，道路行業將向著智能化、多功能化發展。溫拌瀝青混合料借助其優于傳統瀝青混合料的優勢，在將來的應用會更加廣泛，擁有非常廣闊的發展空間以及龐大的市場需求。本文以溫拌瀝青混合料為研究對象，分析了目前常用的三種溫拌技術原理，通過與傳統的瀝青混合料進行對比研究，對溫拌瀝青混合料的優缺點進行了一定程度的分析，能夠對其在工程中的應用及以后的發展方向提供參考。