溫拌瀝青混合料技術(shù)現(xiàn)狀及存在問題

溫拌瀝青混合料技術(shù)現(xiàn)狀及存在問題摘要溫拌瀝青混合料（WMA）與傳統(tǒng)的熱拌瀝青混合料（HMA）相比，因具有較低的拌合和壓實溫度，能源消耗低以及有害氣體排放量少等優(yōu)點而開始被重視。本文通過分析溫拌瀝青混合料幾種主要技術(shù)方法的原理和現(xiàn)狀，以及溫拌瀝青混合料在應(yīng)用過程中所存在的問題，來探究如何獲取路用性能優(yōu)良且具有環(huán)保性能的溫拌瀝青混合料。關(guān)鍵詞：溫拌瀝青混合料；技術(shù)方法；路用性能1引言傳統(tǒng)的熱拌瀝青混合料在拌合、攤鋪及碾壓過程中需要較高的溫度，因此在生產(chǎn)和施工過程中不僅需要消耗大量的能源，而且會排放大量的煙塵和有害氣體，污染環(huán)境，且對施工人員身體造成傷害，這與現(xiàn)在所提倡的綠色發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展是相悖的。而冷拌瀝青混合料所使用的原料為乳化瀝青，在制備過程中采用了高速剪切的制備工藝，致使瀝青產(chǎn)生分子鏈斷裂、性能變差等問題。盡管冷拌瀝青混合料在抗老化、低耗能、環(huán)保方面具有一定的優(yōu)勢，但其路用性能較差，因此只能用于瀝青路面的修補以及低交通量路面、中重交通量路面的下面層和基層。所以，為了有一種瀝青混合料兼具冷拌和熱拌瀝青混合料在拌合、攤鋪及碾壓過程中的優(yōu)良性能而研發(fā)了溫拌瀝青混合料。溫拌瀝青混合料是使用一種具有適當粘度的調(diào)和瀝青，從而能在相對較低的溫度下拌合、攤鋪、碾壓瀝青混合料。相對于HMA，WMA的拌和溫度降低了10-500C，攤鋪和碾壓溫度降低了300C左右，而WMA的路用性能和HMA相比沒有明顯的降低；同時，由于WMA的生產(chǎn)溫度較低而減少了能源消耗、降低了CO2等廢氣的排放量，減輕了瀝青混合料拌合時的高溫老化，增加了瀝青路面的使用壽命。2溫拌瀝青混合料技術(shù)2.1瀝青發(fā)泡技術(shù)：WMA-Foam兩階段溫拌技術(shù)。WMA-Foam在拌和階段使用軟膠結(jié)料和硬膠結(jié)料兩種硬度不同的瀝青材料，硬膠結(jié)料是以泡沫瀝青的形式加入的。根據(jù)要配制的調(diào)和瀝青的針入度來確定軟膠結(jié)料和硬膠結(jié)料的混合比率。如果有需要，結(jié)合料中還可以加入抗剝落劑，以減少水損壞。第一階段，在100°C左右軟膠結(jié)料與礦料拌和,初步覆蓋礦料，礦料的加熱溫度為100-120°C。然后在90-120C以泡沫形式加入硬膠結(jié)料進行充分拌和。硬膠結(jié)料加入到混合料中時,向加熱的硬膠結(jié)料注入冷水而形成的快速蒸發(fā)會產(chǎn)生大量的煙霧使硬泡沫膠結(jié)料與軟膠結(jié)料結(jié)合，從而達到所需組成和特性的瀝青產(chǎn)品。2.2降粘技術(shù)：Sasobit降粘技術(shù)。Sasobit是具有高熔點的費托蠟，在歐洲被人們稱作“瀝青混合料壓實助于”、“瀝青流動改性劑”，它是一種細結(jié)品體，它的熔點約為99C，在超過116C時，可以完全溶解于瀝青膠結(jié)料中，使膠結(jié)料的粘度降低，從而降低了瀝青混合料的攤鋪和壓實溫度。溫度低于熔點時,Sasobit在瀝青膠結(jié)料中形成晶格結(jié)構(gòu)，這是含有Sasobit瀝青穩(wěn)定性的基礎(chǔ)，Sasobit還可以提高瀝青混合料的抗車轍能力以及壓實度。2.3表面活性技術(shù)：常見的是Evotherm系列溫拌技術(shù)。Evotherm包含表面活性劑、配制粘結(jié)劑、含有較少殘余水的乳液，在攤鋪及壓實的持續(xù)壓力下剪切、壓縮，微乳液形成滑移平面，有效地降低了粘結(jié)劑相的粘度，這種剪切誘導(dǎo)粘度允許瀝青混合料在低溫下攤鋪和壓實。3所存在的問題盡管WMA生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)取得了顯著進步，但仍然存在著多方面的不足。如降低瀝青混合料拌合、攤鋪、和碾壓溫度對集料粘附性的影響，添加劑對瀝青混合料路用性能（抗水損害性能、抗車轍能力）的影響。目前在這些方面的相關(guān)研究比較少。3.1在溫拌瀝青混合料中使用熟石灰和液體抗剝落劑對瀝青混合料抗水損害能力的影響。水損害通常不限于一個機制而是有很多過程結(jié)合在一起的結(jié)果。從化學(xué)的角度看，雖然瀝青和骨料均沒有凈電荷，但是各組分都有非均勻分布電荷，它們都有吸引其他材料異種電荷的趨勢。由添加劑導(dǎo)致的發(fā)泡過程使電荷再分配更復(fù)雜，從而可能影響混合料的水敏感性。特別是在混合物溫度100-1400C時?，骨料不可能完全十，且含水的添加劑通常是鈉鋁硅酸鹽品體，這時結(jié)品成細粉。這些水晶含有大量孔隙，可以吸收或釋放水分子且沒有損壞晶體結(jié)構(gòu)，當和粘結(jié)劑同時添加到混合料中時,隨著結(jié)品水被釋放，形成非常細的水霧，在粘結(jié)劑中引起體積膨脹，從而在低溫情況下增加混合料的和易性和兼容性。Asphamin造成水的吸收和釋放過程使電荷再分配更復(fù)雜,因此可能影響混合料的水敏感性。一般來說，雖然在粘結(jié)劑的混合階段蠟不釋放任何水分子，并且不影響混合料的水敏感性，但從化學(xué)角度看，骨料、粘結(jié)劑、蠟之間的反應(yīng)并不清楚，特別是隨著液態(tài)ASAs混合在粘結(jié)劑和石蠟中，然后和集料或waterbearing混合，在溫度約110°C時，液體ASAs和WMA添加劑之間的化學(xué)反應(yīng)可能發(fā)生，從而可能導(dǎo)致混合料之間粘結(jié)力的下降。液體ASAs和WMA添加劑之間的反應(yīng)對混合料水損害的影響目前沒有充分的研究。3.2目前雖然對Sasobit改性粘結(jié)劑和混合料進行了廣泛的研究和室內(nèi)試驗，包括Sasobit改性粘結(jié)劑性能等級、粘度和老化特性以及SasobitWMA抗車轍性能、抗開裂和抗水損害性能的影響。然而，就材料類型和氣候條件，如何在寒冷天氣發(fā)揮WMA功能的研究非常有限。通常，Sasobit對低溫開裂的影響將取決于混合料的具體條件。如何在較低溫度下測試，通過較為完整的熱裂解分析而獲得其對WMA低溫性能的影響，這需要在未來研究中解決。3.3在溫拌瀝青混合料生產(chǎn)技術(shù)中所用的調(diào)和瀝青通常為軟質(zhì)瀝青，它通常會對混合料的抗車轍性能帶來一定的影響，也有部分研究將軟質(zhì)瀝青和硬質(zhì)瀝青按一定比例配合使用，但目前在這方面的研究較少，且沒有較為明確的規(guī)范來確定軟質(zhì)瀝青和硬質(zhì)瀝青合理的配合比例。3.4對于沸石發(fā)泡技術(shù)，從理論上來講，沸石釋放水遇到高溫瀝青形成泡沫瀝青，降低了混合料的粘度，增加了和易性。但其存在以下問題：①減小瀝青粘結(jié)劑的老化，將導(dǎo)致路面早期的過度車轍;②較低的生產(chǎn)溫度會導(dǎo)致在攤鋪階段，混合料摻雜更多的水分，如果包含在Advera中的沸石其水分未蒸發(fā)或被重吸收，這種情況會導(dǎo)致瀝青和集料之間粘結(jié)力的降低，車轍會加劇。以水為基礎(chǔ)的發(fā)泡技術(shù)在以后研究中應(yīng)該不斷完善。4研究趨勢未來瀝青混合料溫拌技術(shù)研究應(yīng)該考慮以下幾點，使此項技術(shù)日趨完善：4.1探究各種添加劑對瀝青混合料路用性能的影響。如各種抗剝落劑與集料和瀝青反應(yīng)的微觀機理導(dǎo)致的水損害等。4.2使用廉價產(chǎn)品來代替價格不斷上升的液體瀝青和石油產(chǎn)品。如國外新一代代固體無塵硫磺產(chǎn)品（Thiopave）的出現(xiàn)，產(chǎn)生了硫磺延長瀝青，它不但降低了瀝青用量，而且解決了早期的安全問題以及環(huán)境污染問題。這種新的添加劑不需要在工廠用熱粘結(jié)劑預(yù)拌，在高溫拌合情況下，部分硫磺熔解到粘結(jié)劑，降低了混合料粘度，其余部分則沉淀冷卻為混合物和結(jié)品瀝青基質(zhì)，包裹在集料周圍，這些硫晶體強化了混合料，提高了其抗車轍的能力，它的拌合料生產(chǎn)溫度為130°C左右。為了應(yīng)對全球不斷緊缺的瀝青和石油資源，我們可以發(fā)展一些廉價的甚至更加環(huán)保的產(chǎn)品來發(fā)展溫拌瀝青混合料技術(shù)。參考文獻：YongleLong，YanLuandRonghuiZhang，PerformanceResearchononeKindofLowMeltingPointEPModifiedWarmAsphaltMixture[J].CivilEngineeringandUrbanPlanning2012（CEUP2012）ASCE2012.何偉平，趙欣平.一種溫拌瀝青混合料及其制備方法[P].中華人民共和國國家知識產(chǎn)權(quán)局,CN101302348A.裴建中，高文陽，劉靖.中溫瀝青混和料及其制備方法[P].中華人