機(jī)械發(fā)泡溫拌瀝青技術(shù)在長(zhǎng)深至京滬高速連接線項(xiàng)目的應(yīng)用分析

摘? 要：以長(zhǎng)深至京滬高速連接線項(xiàng)目臨沂段為例，探討機(jī)械發(fā)泡溫拌瀝青技術(shù)的應(yīng)用。首先介紹該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用原理與特質(zhì)，立足于準(zhǔn)備工作、技術(shù)優(yōu)化措施兩個(gè)方面，總結(jié)械發(fā)泡溫拌瀝青技術(shù)在路段施工中的應(yīng)用要點(diǎn)，最后總結(jié)質(zhì)量檢查要求與對(duì)策，認(rèn)識(shí)到械發(fā)泡溫拌瀝青技術(shù)在長(zhǎng)深至京滬高速連接線項(xiàng)目臨沂段的作用，為今后高速公路項(xiàng)目施工積累經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：機(jī)械發(fā)泡溫拌瀝青技術(shù);長(zhǎng)深至京滬高速;連接線項(xiàng)目;臨沂段

中圖分類號(hào)：U442.5? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

以前高速公路施工中使用的熱拌瀝青混合料，要求施工溫度必須控制在150～180℃，隨著溫拌瀝青技術(shù)的創(chuàng)新，瀝青混合料施工溫度已經(jīng)降低到90～130℃，同時(shí)降低瀝青黏度，即使在低溫環(huán)境下也可以正常拌和瀝青混合料并組織施工，還能夠保持熱拌瀝青混合料效果。機(jī)械發(fā)泡溫拌瀝青技術(shù)可利用機(jī)械發(fā)泡設(shè)備，可以將熱瀝青、微量水與部分添加劑制成泡沫瀝青，增加瀝青比表面積與體積，提高瀝青黏度、降低和易性，施工溫度也會(huì)因此降低。正因如此，機(jī)械發(fā)泡溫拌瀝青技術(shù)在施工領(lǐng)域得到極大的重視，也成為高速公路施工的主要技術(shù)手段。下面圍繞長(zhǎng)深至京滬高速連接線項(xiàng)目臨沂段進(jìn)行分析。

1工程概況

長(zhǎng)深至京滬高速連接線項(xiàng)目路線全長(zhǎng)25.194公里，全線共設(shè)大橋3座，中橋5座，小橋11座，涵洞57道，與等級(jí)路平面交叉6處，新設(shè)菱形互通式立體交叉2處。沿線設(shè)置完善的安全設(shè)施。該項(xiàng)目計(jì)劃工期450日歷天，全過(guò)程監(jiān)理服務(wù)，包含工程施工準(zhǔn)備階段、施工階段、竣工驗(yàn)收與缺陷責(zé)任期階段在內(nèi)的整個(gè)監(jiān)理服務(wù)期內(nèi)的全部監(jiān)理服務(wù)內(nèi)容。此項(xiàng)目中的山東高速公路臨沂段，現(xiàn)場(chǎng)施工中采用機(jī)械發(fā)泡溫拌瀝青技術(shù)，降低了現(xiàn)場(chǎng)施工中的拌和溫度，二氧化碳排放量也有所減少，可以改善瀝青和易性。所以，下面圍繞機(jī)械發(fā)泡溫拌瀝青技術(shù)在項(xiàng)目中的運(yùn)用展開(kāi)討論。

2機(jī)械發(fā)泡溫拌瀝青技術(shù)及應(yīng)用

山東高速公路臨沂段項(xiàng)目施工中運(yùn)用機(jī)械發(fā)泡溫拌瀝青技術(shù)，需要使用機(jī)械發(fā)泡設(shè)備，室溫條件下的水和經(jīng)過(guò)加熱的瀝青生成反應(yīng)，便可獲得泡沫瀝青。這種生成的泡沫瀝青相比原材料，物質(zhì)化學(xué)成分沒(méi)有發(fā)生變化，主要是改變了物理性質(zhì)。機(jī)械發(fā)泡溫拌技術(shù)操作比較簡(jiǎn)潔，發(fā)泡全過(guò)程使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行控制，保證精準(zhǔn)性和自動(dòng)性[1]。除此之外，實(shí)際發(fā)泡生產(chǎn)與已有其他工藝相比沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別，發(fā)泡瀝青生產(chǎn)也不會(huì)影響到熱拌瀝青混合料生產(chǎn)過(guò)程，不需要在瀝青混合料中加入溫拌劑，所以在高速公路項(xiàng)目建設(shè)中應(yīng)用非常便捷。技術(shù)本身具有經(jīng)濟(jì)性，無(wú)需增加多余的成本。發(fā)泡裝置遵循發(fā)泡機(jī)理，將微量水加入到熱瀝青當(dāng)中，所以生產(chǎn)僅涉及到發(fā)泡設(shè)備成本。如果與已經(jīng)摻加溫拌劑進(jìn)行對(duì)比，因前期機(jī)械發(fā)泡溫拌技術(shù)采取的是一次性投入方式，所以產(chǎn)量比較大，由此也會(huì)獲得比較理想的經(jīng)濟(jì)效益[2]。

根據(jù)長(zhǎng)深至京滬高速連接線項(xiàng)目中臨沂段實(shí)際情況，瀝青混合料拌和機(jī)使用發(fā)泡裝置，該設(shè)備包括控制系統(tǒng)、瀝青發(fā)泡管，原本采用的間歇式生產(chǎn)設(shè)備中安裝了瀝青噴管，在瀝青噴管上安裝瀝青發(fā)泡管，控制系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)瀝青噴射起止信號(hào)的收集，確定好水、瀝青比例后，同時(shí)灌入瀝青發(fā)泡管。瀝青發(fā)泡管的內(nèi)部冷水、熱瀝青之間快速發(fā)生汽化，使得體積增大，便會(huì)產(chǎn)生泡沫瀝青，拌缸中噴入泡沫瀝青后和集料拌和，從而制備獲得瀝青混合料。機(jī)械發(fā)泡瀝青混合料在項(xiàng)目中應(yīng)用，具有良好降溫效果[3]。通過(guò)對(duì)比了解到機(jī)械發(fā)泡溫拌技術(shù)和常規(guī)熱拌瀝青混合料技術(shù)的區(qū)別，即出料溫度不同。使用溫拌技術(shù)使得瀝青混合料的出料溫度降低，結(jié)合臨沂段工程項(xiàng)目要求，設(shè)置拌和時(shí)間分別為干拌與濕拌，時(shí)間是5s、28s，同時(shí)將熱拌、溫拌瀝青混合料的出料溫度設(shè)定為175℃、160℃，經(jīng)過(guò)拌和沒(méi)有花白料[4]。

3機(jī)械發(fā)泡溫拌瀝青技術(shù)應(yīng)用方案

3.1 準(zhǔn)備工作

按照臨沂段路段下面層、中面層、上面層瀝青材料，分別確定技術(shù)指標(biāo)，一般確定為基質(zhì)瀝青、改性瀝青。使用SBS改性瀝青，其本身呈現(xiàn)發(fā)泡效果、瀝青混合料抗水性需要通過(guò)添加劑進(jìn)行優(yōu)化，保證添加劑和瀝青之間的相容性，具體添加量不能超過(guò)瀝青質(zhì)量0.1%。此外，按照下、中、上面層實(shí)際情況可以確定混合料與集料級(jí)配，油石比分別是3.8%、4.3%、4.9%。

3.2技術(shù)優(yōu)化措施

機(jī)械發(fā)泡溫拌瀝青技術(shù)在正式應(yīng)用前必須組織瀝青發(fā)泡試驗(yàn)，試驗(yàn)過(guò)后檢測(cè)瀝青屬性關(guān)鍵數(shù)據(jù)，再做出最終決策[5]。試驗(yàn)室內(nèi)的瀝青發(fā)泡設(shè)備非常專業(yè)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)拌和設(shè)備發(fā)泡裝置的狀態(tài)，調(diào)整為不加氣狀態(tài)，開(kāi)始瀝青發(fā)泡試驗(yàn)。上、中、下面層泡沫溫拌瀝青混合料，需要分別圍繞高低溫、抗水性進(jìn)行試驗(yàn)，將試驗(yàn)結(jié)果和熱拌瀝青混合料對(duì)比并得出優(yōu)勢(shì)。因?yàn)樵囼?yàn)室馬歇爾成型實(shí)際擊實(shí)功比現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)功低，降低現(xiàn)場(chǎng)熱拌瀝青混合料溫度25℃左右，將其作為馬歇爾試驗(yàn)擊實(shí)溫度，混合料空隙率嚴(yán)重超出標(biāo)準(zhǔn)。由此可以在試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)用等體積法，觀察溫拌瀝青混合料已經(jīng)成型，此時(shí)便可以著手進(jìn)行密度、空隙率的控制。試驗(yàn)中溫拌瀝青混合料擊實(shí)溫度相比熱拌瀝青混合料較低，一般溫差在10℃，處于該溫度下的成型試件空隙率滿足現(xiàn)場(chǎng)溫度降低25℃之后的瀝青路面空隙率標(biāo)準(zhǔn)[6]。

提前選擇好3種瀝青試樣，試驗(yàn)條件要求溫度一致。因?yàn)楦男詾r青中加入添加劑，而且改性瀝青的半衰期普遍長(zhǎng)于3min，所以試驗(yàn)時(shí)可以忽略不計(jì)。隨之觀察相同加水量條件下三種瀝青試樣發(fā)泡參數(shù)，受溫度變化的影響，根據(jù)發(fā)泡結(jié)果得出以下結(jié)論：第一，當(dāng)提高了瀝青溫度、用水量后，將直接增加瀝青膨脹率、縮短半衰期。第二，溫度條件相同時(shí)將用水量上調(diào)，基質(zhì)瀝青膨脹率也會(huì)有規(guī)律的增長(zhǎng)，但半衰期的變化相反。改性瀝青膨脹率發(fā)生規(guī)律性變化，140℃、170℃用水量增加、半衰期縮短，觀察155時(shí)半衰期延長(zhǎng)[7]。第三，保證相同的用水量上調(diào)溫度，縮短了基質(zhì)瀝青半衰期，膨脹率變化沒(méi)有任何規(guī)律性，但改性瀝青恰好相反。膨脹率增加后，半衰期規(guī)律缺少一致性。第四，改性瀝青中加入添加劑，減小氣泡并增加密度，還有效延長(zhǎng)了半衰期，膨脹率對(duì)比普通改性瀝青也有所減小，優(yōu)化了發(fā)泡效果。

根據(jù)三種瀝青試樣發(fā)泡試驗(yàn)得出的結(jié)果，總結(jié)最理想的基質(zhì)瀝青發(fā)泡溫度、用水量，即145℃、2.2%。改性瀝青發(fā)泡溫度、用水量是160℃、3.2%，總結(jié)得出膨脹率和半衰期分別≥4和≥10。改性瀝青摻加添加劑后，發(fā)泡溫度和用水量分別是160℃、2.5%。瀝青試樣發(fā)泡效果經(jīng)過(guò)綜合對(duì)比之后，需要同時(shí)滿足基質(zhì)瀝青膨脹率（≥6）與半衰期（≥10）、改性瀝青膨脹率（≥4）半衰期（≥10）的規(guī)定。

按照上述實(shí)驗(yàn)已經(jīng)確定的瀝青發(fā)泡溫度、最佳用水量，可以著手準(zhǔn)備瀝青混合料，并且對(duì)路用性能進(jìn)行全面檢測(cè)。臨沂段路面的三個(gè)面層中，混合料性能試驗(yàn)得出最終結(jié)果，如表1、2、3。根據(jù)表中數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，機(jī)械發(fā)泡溫拌瀝青混合料、熱拌瀝青混合料的性能具有非常高的相似性，前者殘留穩(wěn)定度較高、凍融劈裂強(qiáng)度低，在摻加添加劑后，可以起到改善凍融劈裂強(qiáng)度的效果，也相應(yīng)地提高了抗水性。

4機(jī)械發(fā)泡溫拌瀝青技術(shù)質(zhì)量檢測(cè)建議

臨沂段路面三個(gè)面層中，瀝青混合料出料抽檢得出的出料溫度，對(duì)比熱拌瀝青混合料發(fā)現(xiàn)前者較低，溫差在20℃左右，但具有較好的裹附性，無(wú)花白料。施工中采用壓實(shí)工藝，攤鋪溫度、熱拌瀝青混合料對(duì)比，前者溫度地域后者20℃。

檢測(cè)三個(gè)面層路面的滲水系數(shù)，全部接近0，沒(méi)有明顯的滲水問(wèn)題。檢測(cè)壓實(shí)度時(shí)，三個(gè)面層路面均采取鉆芯取樣方法獲取壓實(shí)度，符合平均壓實(shí)度≥92的規(guī)定。所有面層壓實(shí)度，任意一點(diǎn)存在問(wèn)題將會(huì)對(duì)壓實(shí)度數(shù)據(jù)點(diǎn)分布造成影響。計(jì)算得出下、中、上三個(gè)面層平均壓實(shí)度，分別是96.1%、95.3%、94.8%。所以，機(jī)械發(fā)泡溫拌瀝青技術(shù)在長(zhǎng)深至京滬高速連接線項(xiàng)目中的運(yùn)用，臨沂段路面施工溫度即便只有20℃，也可以保證良好的壓實(shí)度。

5結(jié)語(yǔ)

綜上所述，因?yàn)闄C(jī)械發(fā)泡溫拌瀝青混合料的成品料內(nèi)部沒(méi)有水分殘留，發(fā)泡過(guò)程中摻加微量水，隨后生產(chǎn)環(huán)節(jié)攪拌、運(yùn)輸、碾壓，會(huì)使之前摻加的水分全部消耗。機(jī)械發(fā)泡得到泡沫瀝青，可以用于不同粗集料拌和，粗集料也不需要加熱處理，同時(shí)也省略了瀝青乳化這一流程，無(wú)需加入溫拌劑，不僅十分便捷，還具有非常高的效益。

參考文獻(xiàn)

[1]姜朝煒，王維營(yíng)，羅永仙，等.不同條件下瀝青機(jī)械發(fā)泡效果分析[J].石油瀝青，2021，35（3）：31-34.

[2]羅永仙.溫拌瀝青混合料技術(shù)在隧道瀝青路面施工中的應(yīng)用[J].黑龍江交通科技，2021，44（6）：141+143.

[3]李凱強(qiáng)，陳群玉，程建偉.機(jī)械發(fā)泡法制備粉煤灰基保溫材料[J].建材與裝飾，2019（11）：51-52.

[4]趙寶寶，錢(qián)曉明，錢(qián)幺，等.水性聚氨酯機(jī)械發(fā)泡涂層的響應(yīng)面法優(yōu)化制備[J].紡織學(xué)報(bào)，2018，39（7）：95-99.

[5]張斐斐，劉潔，曲建波，等.PCDL型水性聚氨酯的機(jī)械發(fā)泡性能[J].應(yīng)用化工，2018，47（9）：1862-1865.

[6]米軼軒，王志，張國(guó)慶.加熱老化對(duì)機(jī)械發(fā)泡瀝青發(fā)泡特性的影響研究[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2018，14（2）：94-95.

[7]李紅梅，申峰，吳金橋，等.機(jī)械發(fā)泡式低密度泡沫水泥漿的實(shí)驗(yàn)研究[J].鉆采工藝，2016，39（4）：26-28+2-3.

收稿日期：2021-08-05

作者簡(jiǎn)介：張德川（1971—），男，山東臨沂人，本科，高級(jí)工程師，研究方向：工程機(jī)械。