溫拌瀝青混合料在隧道工程中的應(yīng)用研究

， 馮寶， ，

(1.東盟營造工程有限公司， 陜西 西安 710065； 2.西安公路研究院， 陜西 西安 710065)

溫拌瀝青混合料在隧道工程中的應(yīng)用研究

喻平1，馮寶平1，彌海晨2，郭彥強2

(1.東盟營造工程有限公司， 陜西 西安 710065； 2.西安公路研究院， 陜西 西安 710065)

結(jié)合實體工程，分析了溫拌瀝青技術(shù)在隧道工程中應(yīng)用的可行性，并對其應(yīng)用效果進行了研究，結(jié)果表明： 添加表面活性類溫拌劑制備的溫拌瀝青混合料與熱拌混合料相比，施工溫度降低30 ℃左右的情況下，兩者路用性能相當(dāng)；在長大隧道中，采用溫拌瀝青技術(shù)可以降低施工時的煙氣量50%以上；長大隧道瀝青路面施工時，推薦采用溫拌瀝青技術(shù)。

隧道工程; 溫拌瀝青混合料；表面活性類溫拌劑

0 前言

溫拌瀝青技術(shù)在不降低原有瀝青及混合料的性能的情況下，能夠顯著提高瀝青混合料的和易性，有效降低瀝青混合料的拌和及施工各個環(huán)節(jié)的溫度，降低煙塵排放，改善瀝青路面施工環(huán)境[1-3]。因此，近年來溫拌瀝青技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用。HH — XⅡ型溫拌劑屬表面活性類溫拌劑，是HH-X型溫拌劑的改進型，其顯著特點是不用添加設(shè)備，具有和瀝青相近的密度，可以與瀝青均勻混溶，同時具有抗剝落的功能[4-6]。本文結(jié)合黃延高速公路擴能工程的長大隧道瀝青路面的施工實際情況，對溫拌瀝青技術(shù)在隧道工程中的應(yīng)用進行了總結(jié)。

1 溫拌瀝青技術(shù)在隧道工程中應(yīng)用的技術(shù)可行性分析

1.1 工程概況

黃陵至延安高速公路擴能工程是國家高速公路包頭至茂名線G65在陜西境內(nèi)的重要組成路段，也是西安至延安高速公路擴能工程的一部分。該項目中駱駝峁隧道是整個項目的重點控制性工程之一，長約2.2 km，為雙向六車道大跨黃土隧道。路面結(jié)構(gòu)為6 cm AC — 20 SBS改性瀝青混凝土+4 cm ARG — 13橡膠瀝青混凝土(即斷級配橡膠瀝青混凝土)。

1.2 溫拌瀝青技術(shù)的必要性

長大隧道瀝青混凝土鋪筑施工具有作業(yè)環(huán)境溫度高、煙霧多、噪聲大、能見度低和空氣流通差等特點[7,8]，尤其是長隧道內(nèi)空間狹小，通風(fēng)不良，而常規(guī)瀝青混合料出廠溫度為165～175 ℃，高溫瀝青散發(fā)大量的氣體和煙霧，再加上作業(yè)現(xiàn)場運輸車輛、攤鋪機、壓路機等各類機械設(shè)備排放的尾氣，聚集在狹小的作業(yè)空間內(nèi)，施工人員一旦長時間超量吸入體內(nèi)，將引起中毒事故，嚴重影響一線工程人員的身體安全。

溫拌瀝青混合料技術(shù)與傳統(tǒng)的熱拌瀝青混合料相比，具有拌合和壓實溫度相對較低，減少了能源消耗和廢棄的排放，并具有較好的路用性能，是一種新型的節(jié)能環(huán)保型瀝青混合料鋪筑技術(shù)[9,10]。HH — XⅡ型溫拌劑可降低瀝青混合料拌合溫度20～40 ℃，在隧道瀝青混合料鋪筑中使用可顯著降低“瀝青煙”排放和溫室氣體排放，改善瀝青路面施工環(huán)境，同時可節(jié)省集料加熱的燃油消耗。

1.3 溫拌瀝青技術(shù)方案

駱駝峁隧道右線中面層瀝青混合料鋪筑擬全部采用溫拌混合料技術(shù)施工。添加溫拌劑不改變原有瀝青混合料結(jié)構(gòu)類型。具體實施方案為： 采用HH — XⅡ型溫拌劑，添加量0.7%(占瀝青質(zhì)量)，瀝青混合料拌合時瀝青溫度不變，集料溫度150 ℃(較傳統(tǒng)瀝青混合料拌合石料溫度降低30 ℃左右)，溫拌瀝青混合料出料溫度控制在140～150 ℃，較傳統(tǒng)瀝青混合料拌合溫度降低30 ℃左右。

溫拌瀝青混合料拌和控制要點：

1) 按溫拌劑添加量0.7%(占瀝青質(zhì)量)，足量添加溫拌劑。

2) 嚴格控制石料溫度和瀝青混合料拌和溫度。

2 溫拌混合料配合比設(shè)計及性能

2.1 溫拌混合料配合比設(shè)計及試件成型

按JTG F40的規(guī)定確定熱拌瀝青混合料配合比后，在拌和過程中降低集料加熱溫度約至150 ℃，溫拌瀝青混合料取樣及試件成型按以下規(guī)定進行：

1) 按照JTG E20的規(guī)定進行取樣，同時測定溫度，取樣量至少為試驗需要量的3倍。

2) 在樣品運輸過程中，采取保溫措施，保證混合料溫度下降不得超過20 ℃。

3) 將取回的樣品立即放入烘箱。樣品成堆倒至搪瓷盤中，烘箱溫度設(shè)定為出料溫度，恒溫2 h。

4) 按JTG E20的規(guī)定成型試件。

2.2 溫拌混合料性能

溫拌混合料與同期施工的熱拌混合料性能對比結(jié)果見表1和表2。

表1 中面層AC—20熱拌與溫拌SBS改性瀝青混合料路用性能試驗結(jié)果對比類別油石比/%馬歇爾試件孔隙率/%殘留穩(wěn)定度/%凍融劈裂/%車轍動穩(wěn)定度/(次·mm-1)工程項目中的指標(biāo)要求4～5≥90 ≥85 ≥5000熱拌混合料4．364．5 92．3 89．8 6538試驗結(jié)果溫拌混合料4．274．4 94．2 86．4 6714

表2 上面層ARG—13熱拌與溫拌橡膠瀝青混合料路用性能試驗結(jié)果對比類別油石比/%馬歇爾試件孔隙率/%殘留穩(wěn)定度/%凍融劈裂/%車轍動穩(wěn)定度/(次·mm-1)工程項目中的指標(biāo)要求3．0～4．5≥90 ≥85 ≥8000熱拌混合料6．393．7 92．4 89．5 10294試驗結(jié)果溫拌混合料6．4 3．6 91．6 90．5 9986

由表1和表2的試驗結(jié)果可見：

1) 在拌和溫度降低30 ℃左右的情況下，中面層AC — 20熱拌與溫拌SBS改性瀝青混合料和上面層ARG — 13熱拌與溫拌橡膠瀝青混合料路用性能基本相當(dāng)，說明添加0.7%(占瀝青質(zhì)量)HH-XⅡ型表面活性類溫拌劑，可以達到溫拌效果。

2) 在熱拌混合料中添加了0.4%的抗剝落劑的情況下，溫拌混合料的水穩(wěn)性與熱拌混合料的水穩(wěn)性相當(dāng)，說明HH — XⅡ型表面活性類溫拌劑具有改善瀝青混合料水穩(wěn)性的功能。

3 溫拌混合料路面施工

3.1 溫拌混合料各環(huán)節(jié)溫度

溫拌混合料各環(huán)節(jié)溫度檢測結(jié)果見表3和表4。

由表3和表4可見: 本次施工中，溫拌混合料和熱拌混合料相比，各環(huán)節(jié)溫度總體降低了30 ℃左右。

3.2隧道路面施工瀝青煙氣對比

隧道路面施工瀝青中煙氣主要來自于高溫產(chǎn)生的瀝青煙，鋼輪碾壓時灑水蒸發(fā)產(chǎn)生的氣，各種工程機械燃油產(chǎn)生的煙。由于煙氣來源影響因素多，單純靠設(shè)備檢測，無法準確區(qū)別。因此，本工程中關(guān)于隧洞施工過程中煙氣對比主要采用了隨機調(diào)查的形式，該形式和儀器測量相比，雖然不精準，但是能從更宏觀的感受方面給予施工過程中瀝青煙氣情況進行評價，調(diào)查結(jié)果見表5。對比段為一處長約為500 m的隧道。

表3 中面層AC—20熱拌與溫拌SBS改性瀝青混合料施工溫度控制對比序號工序溫度/℃溫拌混合料熱拌混合料測量部位1改性瀝青加熱溫度165～175165～175瀝青加熱罐2集料加熱溫度150～165180～195熱料提升機3混合料拌和溫度140～150170～175運料車4混合料出廠廢棄溫度———≤160或≥195運料車5攤鋪溫度≥130≥160攤鋪機6碾壓開始溫度≥120≥160攤鋪層內(nèi)部7碾壓終了溫度 ≥70≥110碾壓層表面8開放交通 ≤50 ≤50路表溫度

表4 上面層ARG—13熱拌與溫拌橡膠瀝青混合料施工溫度控制對比序號工序溫度/℃溫拌混合料熱拌混合料測量部位1改性瀝青加熱溫度165～175180～190瀝青加熱罐2集料加熱溫度150～170180～200熱料提升機3混合料拌和溫度150～155180～185運料車4混合料出廠廢棄溫度≤170或≥195運料車5攤鋪溫度≥130≥160攤鋪機6碾壓開始溫度≥120≥150攤鋪層內(nèi)部7碾壓終了溫度 ≥90≥130碾壓層表面8開放交通 ≤50 ≤50路表溫度

表5 隧道路面施工瀝青煙氣減小情況調(diào)查個調(diào)查人員類型總?cè)藬?shù)煙氣減小量70%以上煙氣減小量50%～70%煙氣減小量小于50%攤鋪機操作手211壓路機操作手642輔助工人10541管理人員422

由表5可見： 本次施工中煙氣減小量宏觀調(diào)查結(jié)果應(yīng)在50%以上。

根據(jù)施工單位技術(shù)人員介紹，以往隧道內(nèi)瀝青路面施工中，由于熱拌混合料施工過程中煙氣大，大約每2～4 h輪換一批具體操作人員。本次施工中煙氣較小，可以承受，即使工人不采取防護措施，也可以和正常路段一樣每4～8 h正常輪換一次。

本次施工過程中，進行了現(xiàn)場跟蹤觀察，除壓路機灑水蒸發(fā)產(chǎn)生的明顯水汽外，基本看不見明顯的瀝青煙。

綜合以上幾方面的觀察結(jié)果，綜合比選，認為采用溫拌瀝青技術(shù)后，綜合煙氣排放量減少50%以上，可以和隧道外路段一樣正常施工，達到了溫拌瀝青混合料的預(yù)期目的。

3.3 拌和站燃油損耗對比

熱拌混合料拌合和溫拌瀝青混合料拌和站燃油損耗情況對比結(jié)果見表6。

表6 熱拌混合料拌合和溫拌瀝青混合料拌和站燃油損耗情況對比混合料類型拌制1000t混合料燃油消耗/t燃油節(jié)省/%AC—20熱拌6020溫拌48ARG—13熱拌63206溫拌50

由表6可見: 溫拌混合料與熱拌混合料相比，拌和過程中集料加熱燃油消耗約節(jié)省20%。

4 路面質(zhì)量檢測

路面施工完成后，對熱拌混合料拌合和溫拌瀝青混合料拌路面進行了檢測，對比結(jié)果見表7和表8。

表7 熱拌與溫拌瀝青混合料路面滲水試驗結(jié)果對比(mL·min-1)序號路面類型檢測結(jié)果平均值要求值1-1中面層熱拌453，393，587，733，353，220，307，580，547，307，353，680，300，640，693，753，680，740，220，400497≤1001-2中面層溫拌80，110，60，80，70，120，100782-1上面層熱拌40，133，87，73，27，67，107，73，80，67，87，60，13，60，20，73，27，47，87，1362≤502-2上面層溫拌60，120，0，30，100，50，78，100，046

表8 熱拌與溫拌瀝青混合料路面現(xiàn)場取芯壓實度、厚度試驗結(jié)果對比路面類型馬歇爾密度壓實度/%理論密度壓實度/%厚度/mm設(shè)計值實測值平均設(shè)計值實測值設(shè)計值實測值平均中面層熱拌9899．699．299．398．998．999．29495．194．794．894．494．460606061596260中面層溫拌98100．4100．3100．398．699．99496．195．995．994．2606160716163上面層熱拌9899．399．199．599．299．099．49495．795．595．895．695．440403841394039．6上面層溫拌9899．598．999．699．099399．29495．995．496．095．595．7404140434239404198．7?95．2

由表7和表8的檢測結(jié)果對比可見： 溫拌瀝青混合料和熱拌瀝青混合料路面現(xiàn)場檢測性能基本相當(dāng)，均能達到設(shè)計要求。

5 結(jié)語

1) 添加0.7%(占瀝青質(zhì)量)HH — XⅡ型表面活性類溫拌劑，制備的溫拌瀝青混合料與熱拌混合料相比，施工溫度可以降低30 ℃左右，路用性能相當(dāng)，可以改善水穩(wěn)性。

2) 在長大隧道中，通過現(xiàn)場觀察和調(diào)查，溫拌混合料與熱拌混合料相比，可以降低施工時的煙氣量50%以上。拌和過程中集料加熱燃油消耗約節(jié)省約20%。

3) 溫拌瀝青混合料和熱拌瀝青混合料路面基本相當(dāng)，均能達到設(shè)計要求。

4) 長大隧道瀝青路面施工時，推薦采用溫拌瀝青技術(shù)。

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1008-844X(2017)03-0185-04

U 454

A

2016-12-08

陜西省交通科技項目(13-32T)

喻 平(1976-)，男，高級工程師，主要從事高速公路施工及項目管理等工作。