溫拌瀝青技術(shù)的發(fā)展概述

1、溫拌瀝青技術(shù)的發(fā)展概述來源：中國瀝青網(wǎng) 作者：宋科，何唯平，趙欣平，李明 發(fā)布日期：2012-11-28收藏【中國瀝青網(wǎng)新聞資訊】作者：宋科1，何唯平1，趙欣平1，李明2作者單位：1（深圳市海川實業(yè)股份有限公司 深圳 518040） 2（深圳海川新材料科技有限公司 深圳 518040）摘 要：溫拌瀝青技術(shù)以低碳節(jié)能等特點(diǎn)成為瀝青混凝土研究的熱點(diǎn)。論文綜述了溫拌瀝青技術(shù)發(fā)展歷程，并介紹了各種溫拌瀝青技術(shù)的特點(diǎn)，溫拌瀝青技術(shù)的應(yīng)用，以及溫拌技術(shù)目前面臨的問題。隨著我國道路建設(shè)的大力發(fā)展，溫拌瀝青技術(shù)必將是主要的發(fā)展方向之一，為我國乃至全球的經(jīng)濟(jì)綠色發(fā)展做出重要的貢獻(xiàn)。0 引 言根據(jù)生產(chǎn)溫度的不同，

2、瀝青混凝土技術(shù)分為熱拌技術(shù)、溫拌技術(shù)和冷拌技術(shù)，目前世界上絕大部分的瀝青路面建設(shè)采用的都是熱拌瀝青技術(shù)1。熱拌技術(shù)中瀝青混凝土的拌合溫度達(dá)到了160以上，甚至180，能耗很高，并且各種氣體粉塵的排放量也很高，造成環(huán)境的污染。冷拌技術(shù)是常溫條件下混合料的拌合技術(shù)，主要用于道路修補(bǔ)，用量很小2。溫拌瀝青技術(shù)是新興的瀝青路面技術(shù)，相比熱拌技術(shù)而言，瀝青混合料的生產(chǎn)及施工溫度均下降了1530，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時，降低了單位能耗及氣體粉塵排放。經(jīng)過實際比較，采用溫拌技術(shù)瀝青，CO2排放將會減少20%以上，其他煙塵的排放也將減少40%以上，同時將節(jié)約30%的能耗。溫拌瀝青混合料技術(shù)在國際上被認(rèn)為是瀝青混

3、合料拌合及施工工藝的一次革命性突破，有科學(xué)家預(yù)言它將有可能在510年內(nèi)取代傳統(tǒng)的熱拌瀝青混合料技術(shù)。(查看中國瀝青網(wǎng)全部圖片新聞圖1 瀝青混合料的拌合方式區(qū)分3總體而言，溫拌瀝青技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）降低生產(chǎn)成本；（2）減少瀝青老化，改善路用性能4；（3）減少氣體以及粉塵的排放量，降低環(huán)境污染、改善工人工作環(huán)境；（4）延長施工季節(jié)；（5）延長瀝青混合料拌和設(shè)備使用壽命，降低設(shè)備使用成本；（6）較快的路面開放交通5。隨著國家對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投資不斷加大，我國的公路建設(shè)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，到2009年底，全國公路通車?yán)锍踢_(dá)386.08萬公里，其中有鋪裝路面172萬公里，瀝青混凝土路面48.89

4、萬公里，約占鋪裝路面總里程數(shù)的28.5%6，與世界發(fā)達(dá)國家相比，我國的瀝青混凝土路面占公路總里程的比重偏低，美國擁有約200萬公里的瀝青混凝土路面，占到了公路總里程數(shù)的96%7，日本的高速公路中瀝青路面的比例也達(dá)到了94%以上8。瀝青公路的建設(shè)在我國將會得到了迅速的發(fā)展，占了已建成的高等級公路中的絕大部分，有資料表明，國內(nèi)近期在建、重建或大中修的高速公路有90%以上采用了瀝青路面。調(diào)查報告顯示，未來4年我國的道路瀝青用量將達(dá)到1000萬噸/年以上9，生產(chǎn)的瀝青混凝土將達(dá)到2億噸以上，如全部采用溫拌瀝青技術(shù)，將可節(jié)約燃油4.8億升，減少60萬噸CO2排放，具有重要的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境意義，是值得大力推廣

5、應(yīng)用的工程技術(shù)。1 溫拌瀝青技術(shù)的發(fā)展歷程溫拌瀝青技術(shù)由Shell 公司和Kolo-veidekke 公司于1995年開始聯(lián)合開發(fā)，并于1996年首次進(jìn)行了現(xiàn)場試驗。1999年，在德國Schnstadt-Schwarzenborn的公路上鋪筑了第一條溫拌瀝青試驗路段，溫拌劑采用Aspha-min，經(jīng)過現(xiàn)場測算，節(jié)約30%的燃油。經(jīng)過8年的使用，路面狀況仍然很好。1999年在德國Flensungen 至Ruppertenrod 的 B49號公路的鋪筑采用了溫拌瀝青技術(shù)，溫拌劑為Aspha-min。當(dāng)時的施工條件為冬天，室外溫度低至0。通車8年后，路面情況仍然良好。在1997 年的德國瀝青論壇、2

6、000 年的悉尼第一次國際瀝青路面會議以及2000年的巴塞羅納第二屆歐洲瀝青國際會議上，溫拌瀝青技術(shù)得到了大規(guī)模的宣傳和介紹。隨后，歐洲、日本、澳大利亞開始大量使用溫拌瀝青技術(shù)。2001年溫拌瀝青混合料的使用量為8000噸10，至2008年，溫拌瀝青混合料的使用量超過了1千萬噸。在2003 年，美國開始引入溫拌瀝青技術(shù)。2004 年，NAPA 、美國聯(lián)邦公路局（FHWA ）以及一些廠商聯(lián)合設(shè)立基金給美國國家瀝青技術(shù)中心（NCAT ），專門用于溫拌瀝青技術(shù)的研究11,12,13。2006年3月美國第一次溫拌瀝青混合料技術(shù)工作組會議在NAPA 所在地召開，旨在進(jìn)一步推廣溫拌瀝青混合料技術(shù)。2008

7、年11月，第一屆國際溫拌瀝青會議在美國田納西州納斯威爾市舉行，超過700名來自全球各地的路面專家參加了本次會議。到2008年，美國就有超過36個州在新鋪設(shè)或進(jìn)行大修的路面使用了溫拌瀝青技術(shù)。第二屆國際溫拌瀝青會議于2011年10月在美國密蘇里州圣路易斯市舉行，大會主要討論了全球的溫拌瀝青技術(shù)的執(zhí)行情況，并就溫拌瀝青技術(shù)遇到的主要問題進(jìn)行了細(xì)致討論。 溫拌瀝青技術(shù)引入中國的時間較晚，2005年，中國首次在北京八達(dá)嶺高速進(jìn)行了溫拌瀝青路面的試驗路段鋪設(shè)，采用基于乳化瀝青的溫拌技術(shù)Evotherm 。經(jīng)檢測，混合料及路面的各項指標(biāo)均符合規(guī)范要求。國內(nèi)第二條（上海首條）溫拌瀝青混合料試驗路選在虹口區(qū)的

8、新市路14，路線長約500m ，厚3cm ，共攤鋪了260t 的AC-13溫拌瀝青混合料，瀝青混合料的生產(chǎn)拌合溫度為120，攤鋪溫度為95，碾壓完成后2小時即開放交通。2007年8月，東南大學(xué)與常州交通工程總公司合作在340 省道成功進(jìn)行了溫拌瀝青試鋪，使用了SAK 降粘劑和Evotherm 技術(shù)。2009年，北京長安街街道大修工程進(jìn)行了溫拌瀝青鋪筑，采用美國EvothermTM 技術(shù)。 2010年北京交通委開會通過溫拌瀝青混合料在北京應(yīng)用計劃。2010年北京實現(xiàn)30%使用溫拌瀝青混合料，2011年實現(xiàn)60%使用溫拌瀝青混合料，2012年將實現(xiàn)100%采用溫拌瀝青混合料技術(shù)，北京將成為全球第一

9、個全部采用溫拌瀝青混合料的城市。在高海拔、低氣溫施工條件下的四川映日路、青海德令哈公路的施工上，溫拌瀝青技術(shù)延長施工季節(jié)的優(yōu)勢得到了充分的體現(xiàn)。各地已經(jīng)出臺了多個涉及溫拌瀝青技術(shù)的地方標(biāo)準(zhǔn)，溫拌瀝青技術(shù)的國家標(biāo)準(zhǔn)也已經(jīng)立項，即將出臺。到目前為止，我國總共鋪設(shè)了幾十條溫拌瀝青的實驗路段，但還沒有整體工程應(yīng)用，總體而言，迄今溫拌瀝青混合料技術(shù)在我國整體上仍處于研究階段。2 各種溫拌瀝青技術(shù)介紹目前已了解到的技術(shù)或產(chǎn)品有幾十種之多15,16,17,18，但就其作用原理而言，不外乎三大類：（1）有機(jī)降粘型溫拌技術(shù)，使用有機(jī)降粘劑，降低熱瀝青拌和時的粘度，以蠟或蠟狀物為主；（2）發(fā)泡瀝青降粘溫拌技術(shù)，通

10、過水或有機(jī)發(fā)泡劑發(fā)泡瀝青來降低瀝青的粘度；（3）乳化分散瀝青降粘技術(shù)，通過乳化技術(shù)降低瀝青粘度。2.1 有機(jī)降粘型溫拌技術(shù)有機(jī)降粘型溫拌技術(shù)主要是使用有機(jī)化學(xué)產(chǎn)品作為添加劑，加入到瀝青或者混合料中，用以降低瀝青粘度，降低混合料拌合溫度19。有機(jī)降粘型溫拌劑加入混合料之后，在高溫條件下熔解入瀝青中，降低瀝青的粘度，相反在低溫條件下，可以增加混合料的強(qiáng)度。有機(jī)降粘型溫拌技術(shù)得到了廣泛的研究，相應(yīng)產(chǎn)生了多種溫拌劑，其中具有代表性的產(chǎn)品有：（1）Sasobit 11,20,21Sasobit 是有機(jī)降粘型溫拌劑最典型的代表，是南非Sasol Wax公司開發(fā)的產(chǎn)品，屬長鏈脂肪烴，其主鏈分子含有40115

11、個碳原子，由煤的汽化中利用Fischer-Tropsch （FT ）方法制得。呈片狀或粉狀，也有顆粒狀的，熔點(diǎn)約為100，在超過115時，能完全溶解于瀝青，降低瀝青粘度，使得混合料的拌合溫度降低。同時在低于Sasobit 熔點(diǎn)的條件下，Sasobit 在瀝青膠結(jié)料中呈現(xiàn)出晶格結(jié)構(gòu)，是瀝青路面具有更好的穩(wěn)定性和抗車轍能力。美國國家瀝青技術(shù)中心（NCAT ）對Sasobit 進(jìn)行了全面細(xì)致的評價，他們認(rèn)為Sasobit 具有明顯的降低Sasobit 是目前應(yīng)用量和應(yīng)用范圍最廣的溫拌劑，歐洲大部分國家以及美國、南非、馬來西亞、新西蘭都有應(yīng)用，并且多種石料類型和不同路面都有應(yīng)用，中國重慶的李家沱大橋、

12、渝南大道也應(yīng)用了Sasobit 溫拌劑。但應(yīng)用Sasobit 溫拌劑對瀝青混合料的成本增加較多。（2）Asphtltan-B22Asphaltan-B 是德國Romonta 公司的產(chǎn)品，是褐煤中甲苯提取物的副產(chǎn)品，主要成分為褐煤蠟，熔點(diǎn)約在99，其物理化學(xué)性能和使用性能均與Sasobit 相似，使用量也與Sasobit 相同。（3）Licomont BS100Licomont BS100是德國Clariant 公司的產(chǎn)品，是脂肪酸氨基化合物，由胺與脂肪酸反應(yīng)生成，由于其熔點(diǎn)較高，在141146之間，因此，對混合料的拌合溫度的降低作用有限。（4）SEAM 或Thiopave23,24SEAM 全

13、稱為硫磺瀝青混合料改性劑，是殼牌公司開發(fā)的產(chǎn)品，在使用中可使瀝青混合料的生產(chǎn)溫度和壓實溫度降低2030。但對SEAM 的研究主要是作為一種能夠部分替代瀝青并增強(qiáng)瀝青混合料高溫抗車轍能力的改性劑來研究，而對其溫拌性能的研究不多。（5）SLA-603減粘減阻劑25SLA-603減粘減阻劑是我國廣東省石油化工研究院研發(fā)的產(chǎn)品，主要成分是脂肪酰胺類化合物，外觀呈白色至黃色片狀物，熔點(diǎn)約為100。使用SLA-603作為溫拌劑，可使瀝青混合料的拌合與壓實溫度降低12左右。（6）EC12026,27EC120溫拌劑是深圳海川工程科技有限公司開發(fā)的有機(jī)降粘型溫拌劑，其結(jié)構(gòu)為長鏈脂肪族化合物，熔點(diǎn)在94114之

14、間，外觀形貌為片粒狀固體。EC120的摻加量為瀝青的3.55%左右，相當(dāng)于每噸混合料中加入量為1.82.5Kg，使用時無需對生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行任何改動。使用EC120溫拌劑，可使混合料的拌合溫度下降30左右。EC120溫拌劑已被應(yīng)用于國內(nèi)多條路面的鋪筑，如安徽合肥市亳州路，湖南常吉高速，江西武吉高速等。經(jīng)實際檢測，瀝青混合料及鋪筑路面的性能均符合JTGF40-2004公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范的要求。（7）其它UBM ，REVIX ，Cecabase RT945，Rediset WMX，3E LT，Ecoflex 等等2.2 發(fā)泡降粘型溫拌技術(shù)利用水將瀝青發(fā)泡，以達(dá)到降低瀝青粘度的目的，是發(fā)泡降粘型溫

15、拌技術(shù)的核心，這其中又分為泡沫瀝青技術(shù)和微發(fā)泡技術(shù)。泡沫瀝青技術(shù)主要是利用水的瞬間汽化來發(fā)泡瀝青，發(fā)泡倍數(shù)大，發(fā)泡周期短，采用泡沫瀝青技術(shù)需要配備特殊的生產(chǎn)裝置；微發(fā)泡技術(shù)中水分是緩慢釋放的，發(fā)泡倍數(shù)小，發(fā)泡周期長，可以長時間維持混合料的工作性，同時使用微發(fā)泡技術(shù)時，并不需要額外配備特殊的生產(chǎn)裝置。發(fā)泡降粘型溫拌技術(shù)的代表有：（1）WAM-Foam28WAM-Foam 技術(shù)是世界上第一個溫拌瀝青技術(shù)，由Shell （殼牌）石油公司和Kolo-Veidekke （科洛維德克）公司共同開發(fā)。WAM-Foam 技術(shù)的核心是兩階段生產(chǎn)瀝青混合料：第一步，將礦料與加熱到100120的軟瀝青在攪拌罐中充分

16、拌合，使軟瀝青完全裹覆礦料表面；第二步，將一定量的冷水注入到熱的硬瀝青中，產(chǎn)生的蒸汽使得硬瀝青迅速發(fā)泡，硬瀝青被發(fā)泡后，體積迅速增大，粘度明顯降低，然后將泡沫化的硬瀝青噴入經(jīng)軟瀝青預(yù)裹覆的集料中，拌和均勻既得到瀝青混合料成品。采用WAM-Foam 技術(shù)可將混合料的拌合溫度降低至100120，攤鋪碾壓溫度降低至8090，可節(jié)約30%的能耗，減少30%的CO2和5060%的灰塵排放。但是采用此技術(shù)需要特殊的泡沫化及噴射裝置，增加了成本。同時瀝青的發(fā)泡性能受到諸多因素的影響，如瀝青的溫度，發(fā)泡時的水量，瀝青的噴射壓力，瀝青被反復(fù)加熱會導(dǎo)致老化問題等等，瀝青混合料的水穩(wěn)定性也是在實際生產(chǎn)中經(jīng)常遇到的問

17、題。（2）Low Energy Asphalt (LEA18LEA 是法國LEACO ，F(xiàn)airco 和EiffageTP 的技術(shù)。LEA 的操作過程中，將濕冷的沙子和填料加入到120160干燥的裹覆了熱瀝青的粗集料中，水分遇熱逸出并激發(fā)瀝青泡沫，泡沫化的瀝青由于粘度下降，在拌合條件下進(jìn)一步裹覆集料，最終得到瀝青混合料成品。LEA 的生產(chǎn)溫度在90100之間，攤鋪與碾壓溫度均小于90，甚至在雨天也能進(jìn)行施工。與熱拌技術(shù)相比，可節(jié)約50%以上的能源，減少80%的灰塵，減少約50%的CO2排放。由于LEA 技術(shù)實現(xiàn)簡單，節(jié)能減排效果明顯，因而獲得了2006年法國INTERMAT 創(chuàng)新獎。（3）As

18、pha-min12,29,30Aspha-min是德國Eurovia Services 公司的產(chǎn)品，是一種人工合成的硅鋁酸鹽類沸石，外觀呈白色粉末或約50目的松散顆粒。由于沸石材料具有較大的孔隙率和高的比表面積，可吸收約占總質(zhì)量21%的水分，這部分水分可在85182熱條件下以極細(xì)的狀態(tài)釋放出來，當(dāng)遇到熱瀝青時，Aspha-min受熱釋放出來的水分使瀝青產(chǎn)生泡沫，降低粘度，最終能在相對低的溫度條件下拌合均勻。Eurovia 公司推薦的Aspha-min用量為混合料總質(zhì)量的0.3%，不需改變混合料原有的級配。與熱拌技術(shù)相比，添加Aspha-min可使拌合溫度和壓實溫度均下降約30。由于Aspha-

19、min特殊的結(jié)構(gòu)性質(zhì)，水分能在長達(dá)67小時的時間內(nèi)逐漸釋放，保持混合料的施工長久性。此外，使用Aspha-min不需改變現(xiàn)有的熱拌設(shè)備，操作上也與熱拌技術(shù)相同。由于簡單的生產(chǎn)工藝及良好的應(yīng)用性能表現(xiàn)，Aspha-min獲得了多項大獎，如：法國“Prix de lInnovation Vinci”(2001, “Certificat Innovation Autoroutire ”(2005, “Prix Innovation de la FNTP ”(2005 and “Grand Prix de l Innovation du SMCL ” (2005；德國“Gefahrstoffschut

20、z-Preis ”(2002。（4）Advera WMA31Advera WMA 是美國PQ 公司的產(chǎn)品，同Aspha-min一樣，Advera WMA 也是一種硅鋁酸鹽類沸石，外觀呈白色粉末狀，含水1821%。PQ 公司建議Advera WMA 的添加量為混合料總質(zhì)量的0.25%，添加方式也與Aspha-min相似，其作用原理與作用效果也與Aspha-min相似，都屬于微發(fā)泡作用。Advera WMA是在美國國內(nèi)應(yīng)用較多的溫拌產(chǎn)品，僅2007年一年，用量就達(dá)到了18000噸，生產(chǎn)了720萬噸瀝青混合料。（5）Low Carbon Asphalt Pavement（LCAP ）LCAP 是中國

21、深圳海川工程科技有限公司及海川博士后工作站共同研發(fā)的溫拌劑，其成分也屬于硅鋁酸鹽，含有2025%的水分。LCAP 溫拌劑的工作原理屬于微發(fā)泡原理，水分在100左右以極細(xì)的狀態(tài)持續(xù)釋放，與瀝青作用使之發(fā)泡降粘，使瀝青可以在相對較低的溫度條件下具有可拌合性。使用LCAP 可使瀝青混合料的拌合和使用溫度下降30左右，節(jié)約30%的能耗，減少30%以上的CO2和SO2排放，減少70%以上的氮氧化合物排放，減少25%以上的粉塵排放，減少50%以上的VOC 排放。此外在生產(chǎn)LCAP 溫拌劑的過程中采用天然礦物資源作為原料，并不涉及石油煤炭等能源資源，從原料本身就啟動了低碳環(huán)保鏈條，是值得大力推廣的溫拌瀝青技

22、術(shù)。（6）其它法國Screg 公司的ECOMAC 技術(shù)；荷蘭BAM 公司的LEAB 技術(shù)和LEAC 技術(shù)；歐洲Nynas 公司的LT Asphalt技術(shù)；美國Astec Industries公司的Double-Barrel Green技術(shù)等。2.3 乳化瀝青溫拌技術(shù)乳化瀝青溫拌技術(shù)最初是由美國MeadWeatvaco （美德維實偉克）公司發(fā)明，稱為EvothermTM 技術(shù)13。EvothermTM 技術(shù)的開發(fā)經(jīng)歷了兩個階段，相應(yīng)也開發(fā)出了兩代產(chǎn)品32,33：第一階段，是將高濃度的乳化瀝青（固含量約為70%）替代普通熱瀝青進(jìn)行混合料的拌合，其拌合溫度為100130，壓實溫度下降至70120，在

23、該技術(shù)的實現(xiàn)過程中，采用乳化瀝青代替熱瀝青，利用乳化瀝青中乳化劑來提高瀝青與集料的裹覆能力、混合料的施工和易性，乳化瀝青中含有大量的水分，當(dāng)遇到加熱后的集料，乳化瀝青迅速破乳，水分以蒸汽形式釋放，在拌合生成之后的混合料中并不含過多的水分；第二階段，不再直接使用乳化瀝青，而是將表面活性劑濃縮溶液直接加入拌合鍋中與瀝青和集料拌合，其拌合溫度也為100130。乳化瀝青技術(shù)生產(chǎn)和施工的設(shè)備與工藝與熱拌技術(shù)基本相同34,35,36。第一條采用EvothermTM 技術(shù)的路面與2002年在南非鋪設(shè)，2002年至2006年，美國國內(nèi)采用EvothermTM 技術(shù)生產(chǎn)的瀝青混合料達(dá)到50萬噸。2005年EvothermTM 技術(shù)進(jìn)入中國，得到大力推廣，目前中國大部分溫拌瀝青路面都采用的是EvothermTM 技術(shù)37。但是EvothermTM 技術(shù)也有其自身的缺點(diǎn)，首先是只能采用乳化瀝青或者需要在混合料中添加水份，增加了工藝過程，成本相應(yīng)有大幅度的增加；其次，混合料生產(chǎn)溫度控制需要嚴(yán)格，否則會造成混合料成品中的水分過高，影響應(yīng)用性能。3 溫拌瀝青技術(shù)存在的問題越來越多的國家開始關(guān)注溫拌瀝青技術(shù)，越來越多的路面也開始應(yīng)用溫拌瀝青技術(shù)，但這項技術(shù)畢竟剛剛興起，必然還存在諸多問題