溫拌瀝青制備研究

丁 波

當前，節(jié)源、環(huán)保已成為全社會關(guān)注的熱點問題，同時也成為衡量一種應用技術(shù)成熟與否的關(guān)鍵指標因素。

溫拌瀝青混合料是指利用在瀝青中添加輔助材料，從而實現(xiàn)在120℃左右均勻瀝青和拌和級配骨料，獲得的成品瀝青混合料與170℃熱瀝青混合料性能相近，是一種新型的瀝青混合料。溫拌瀝青混合料技術(shù)的成功應用，實現(xiàn)了公路建設(shè)中資源成本的節(jié)約，同時也降低了對環(huán)境的污染，成為近年來瀝青路面材料領(lǐng)域又一項很有前景的新興技術(shù)。

除了低溫混合，溫拌瀝青混合料還有其他的優(yōu)勢，包括減少燃料燃燒時的散發(fā)，降低在工廠和施工現(xiàn)場產(chǎn)生的氣味，更容易鋪設(shè)和壓實。通過減少壓實溫度和環(huán)境溫度的差別，就可以在周圍溫度較低的條件下鋪設(shè)，同時也能延長鋪設(shè)季節(jié)。

溫拌瀝青混合料的拌合溫度介于熱瀝青混合料和冷瀝青混合料之間，成品混合料性能良好，節(jié)約能源和環(huán)保的特性十分明顯。溫拌瀝青混合料與熱拌瀝青混合料相比拌合溫度降低了50℃，CO2的排放將降低50%左右，生產(chǎn)1 t混合料將節(jié)省1 kg～1.5 kg燃油。近些年來，交通部對節(jié)能減排技術(shù)研究十分重視，現(xiàn)已將溫拌技術(shù)的研究納入西部交通科技項目計劃。據(jù)介紹，我國的溫拌瀝青混合料技術(shù)研究起步于2005年，根據(jù)國際上溫拌瀝青混合料技術(shù)的研究和應用實踐經(jīng)驗，我國將乳化瀝青溫拌法和有機添加劑溫拌法作為研究重點。

1 溫拌瀝青混合料的加工過程

在歐洲最廣泛使用的有三種:

1)溫拌瀝青混合料是在泡沫技術(shù)的基礎(chǔ)上研發(fā)出來的，主要使用有機觸變添加劑，在澳大利亞泡沫混合料可以貯存幾個月。

Aspha-Min○R在歐洲有銷售，是一種合成沸石。在瀝青混合料中加入這種材料的粉末，可以產(chǎn)生泡沫。從化學上來講，沸石是一種鋁硅酸鹽礦石，可以產(chǎn)生持久的泡沫效果。這種液相結(jié)合料起到混合劑和滑潤劑的效果，可以使混合物在較低溫度下使用。生產(chǎn)溫度可以降低到130℃～145℃。

2)溫拌瀝青混合料(Warm Mix Asphalt，簡稱 WMA)是一種高節(jié)能低排放環(huán)保型材料，由軟瀝青和硬瀝青組成的調(diào)和瀝青添加劑和礦料拌和而成。軟瀝青針入度較大，在100℃時具有一定的流動性;硬瀝青目前是以泡沫瀝青的形式加入。根據(jù)路面的要求，硬瀝青在25℃的針入度應在10～100之間作為結(jié)合料，這種調(diào)和瀝青粘度較低，因此，它能在相對較低的溫度下全面地覆蓋礦料，與礦料進行充分地結(jié)合，形成穩(wěn)定均勻的瀝青混合料。就目前的技術(shù)水平而言，WMA的拌合溫度一般保持在100℃～120℃，攤鋪和壓實路面的溫度為80℃～90℃，相對于HMA溫度降低了30℃左右。

在配制WMA時，首先是在100℃左右下軟瀝青與礦料拌和，初步地覆蓋礦料，礦料的加熱溫度在100℃～120℃。然后加入泡沫瀝青進行充分拌和。其礦料級配、混合料的配合比設(shè)計、拌合設(shè)備等可以完全參照熱拌瀝青混合料的相關(guān)方法與規(guī)定。

根據(jù)有關(guān)WMA的室內(nèi)試驗以及實際工程的應用，發(fā)現(xiàn)溫拌瀝青混合料與普通熱拌瀝青混合料HMA的路用性能基本一致。與HMA相比，其主要特性表現(xiàn)為:a.能夠減少燃料的消耗，與HMA相比大約能節(jié)約30%，從而節(jié)約能源;b.WMA能夠減少CO2、粉塵等有害物質(zhì)的散發(fā)，從而降低對環(huán)境的破壞和對施工人員的健康危害;c.能夠簡化混合料的生產(chǎn)程序，延長設(shè)備的使用壽命，而且其生產(chǎn)和攤鋪壓實的設(shè)備采用普通熱拌混合料的設(shè)備即可(可能需要做些很小的調(diào)整)，減少成本;d.能更穩(wěn)定地儲存更長的時間，便于儲存性生產(chǎn)。

WMA由美國Shell和挪威Kolo Veidekke公司于1995年聯(lián)合研制成功，在2000年國際會議上首次發(fā)布后，日本和歐洲等國開始大量使用WMA，2001年WMA的使用量達 8 000 t，2002年增長到15 000 t，2003年就高達30 000 t。從WMA使用量的大幅提高上就可以看出WMA的發(fā)展趨勢。WMA是一種新型的混合料，尚存在著不少技術(shù)和應用問題，如選擇軟瀝青和硬瀝青的技術(shù)標準，如何確定軟瀝青和硬瀝青的合適比例來配制調(diào)和瀝青，調(diào)和瀝青的微觀性能分析等等，這些都有待于今后深入研究。

3)觸變有機添加劑。添加了能夠改變溫度—粘性彎度的低熔點有機添加劑，這是建立在20世紀90年代蠟添加劑發(fā)展的基礎(chǔ)上。時至今日，已經(jīng)有兩種有機添加劑成功使用，分別是合成固體石蠟和低分子量酯化合物。這兩種添加劑的熔點大約是99℃，在其熔點以上產(chǎn)生的大量液體降低了粘度。固體石蠟是Sasobit○R，Sasol Wax的一種產(chǎn)品，產(chǎn)于南非。酯化合物是Asphaltan B○R，由德國Romonta GmbH公司生產(chǎn)，是褐煤的甲苯提取物的副產(chǎn)品。

2 國內(nèi)外最新發(fā)展趨勢——乳化瀝青溫拌混合料(EWMA)

EWMA由美國Meadwestvaco公司提出，它是將一種摻加了特殊化學添加劑的高濃度乳化瀝青替代普通熱瀝青進行混合料拌和，其拌合溫度為100℃～120℃。截至2005年年底，全球已經(jīng)鋪筑了8段EWMA試驗路。乳化瀝青型溫拌瀝青混合料的使用，使得混合料的拌合溫度較熱拌瀝青混合料降低了30℃～50℃，如此產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。經(jīng)國內(nèi)、國外試驗研究發(fā)現(xiàn)，乳化瀝青溫拌混合料具有如下技術(shù)優(yōu)勢:

1)在不犧牲瀝青混合料路用性能的前提下，拌合溫度可降低至100℃～130℃、碾壓溫度可降低至70℃～120℃;2)混合料的設(shè)計、拌和及施工工藝與熱拌混合料一致，無需添置新的設(shè)備;3)具有良好的適應性:不同石料，不同級配，不同瀝青;4)減少燃料消耗，節(jié)省20%～30%;5)減少瀝青煙的排放，降低對環(huán)境的污染和對施工人員健康的損害;6)減輕熱拌過程中瀝青的老化，延長瀝青路面的使用壽命;7)延長施工季節(jié)。

乳化瀝青型溫拌瀝青混合料的設(shè)計、生產(chǎn)、施工完全可以參照熱拌瀝青混合料，沒有增加任何特殊要求。與其他幾種溫拌技術(shù)相比，乳化瀝青溫拌技術(shù)具有以下特征:

1)對瀝青膠結(jié)料沒有特殊的要求。泡沫瀝青技術(shù)則要求有合適的硬瀝青和軟瀝青;2)不需要改造現(xiàn)有的設(shè)備。泡沫瀝青的生產(chǎn)需要特殊的泡沫機械，價格較貴，而且需要對拌和樓的設(shè)備進行大的改造。水沸石的添加也需要對拌和樓進行改造;3)路用性能與熱拌技術(shù)相當。有機蠟的添加對改善混合料的高溫性能有很大幫助，然而卻犧牲了混合料低溫性能;4)降溫幅度更大。通過調(diào)整配方，可改進和提高的空間更大。