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温拌沥青混合料综述

2009-05-25　　关键字：　　来源：中国石油石化工程信息网

[石油化工科技网2009年5月19日] 热拌沥青混合料(HMA)在高速公路建设中以其众所周知的良好使用性能受到世界众多国家的青睐。迄今为止，HMA是应用最为广泛、路用性能最为良好的一种混合料。但随着和谐社会的发展，热拌沥青混合料也暴露出很多自身不可调和的缺陷，主要表现在以下几个方面：(1)高温度的拌和及施工条件加速了混合料老化，降低了混合料路用性能；(2)较短的施工季节造成很大的机械、人员闲置，工期长；(3)混合料生产过程的有害气体排放对环境污染严重，损害操作人员健康；(4)能源消耗量大。

目前环境污染和能源枯竭已得到全球范围的关注。为保护生存环境，世界各国都对温室气体、有害气体以及固体粉尘等排放进行严格限制。沥青混合料的生产是道路工程中能量消耗与环境污染大户。德国研究数据表明，每生产1t热拌沥青混凝土需消耗8L燃料油。如拌和温度降低30～35℃，可节约燃料油2.4L/t，并可减少30%以上的CO₂等气体以及粉尘的排放量。

鉴于以上原因，世界各国投入了大量资金，研究如何充分利用资源、能源来发展沥青混凝土产业，温拌沥青混合料技术就是研究的主要集中方向之一。

1.温拌沥青混合料技术研究现状

所谓温拌沥青混合料(WarmMixAsphalt，简称WMA)就是通过一定的技术措施，降低沥青的粘度，使沥青能在相对较低的温度下进行拌和及施工，同时保持其不低于HMA的使用性能的沥青混合料技术，关键技术就是在不损伤HMA的路用性能的前提下如何降低沥青的拌和粘度。

1.1国外研究进展

早在20世纪90年代，欧洲等地不少国家签署了《京都议定书》，这些国家承诺将大量地减少温室气体排放，热拌沥青行业也是其需减少排放的目标之一。在此期间，欧洲德、英等国家开展了温拌沥青混合料的研究，其目的是通过降低沥青混合料的拌和与摊铺温度，达到降低沥青混合料生产过程中的能耗与CO₂等气体及粉尘排放量的目的，同时保证温拌沥青混合料具有与热拌沥青混合料基本相同的路用性能和施工和易性。温拌沥青混合料首先是在欧洲由Shell公司和Kolo-veidekke公司于1995年联合开发，并于1996年进行了现场试验。在研制和使用初期生产成本较高。为了降低成本，同时又不降低WMA的性能，Shell和Kolo-veidekke在1998年开始用泡沫沥青和软沥青来生产温拌沥青，并制备温拌沥青混合料，这种温拌沥青混合料于1999年和热拌沥青混合料进行了现场对比试验，经过la的春、冬季跟踪观测，温拌沥青混合料的使用性能良好。因此，Shell和Kolo-veidekke在2000年的Eurobitume/Eu-roasphalt国际会议上第一次提出了温拌沥青混合料。随后，由于温拌沥青混合料具有节能、环保等优点，越来越得到人们的重视，其使用量也不断增加。日本和欧洲等国开始大量使用温拌沥青混合料，2001年温拌沥青混合料的使用量达8000t,2002年增长到15000t,2003年就高达30000t。从温拌沥青混合料使用量的大幅提高上，就可以看出温拌沥青混合料的发展趋势。作为公路大国的美国在2002年考察了欧洲的温拌沥青混合料技术，2003年1月在美国圣地亚哥召开的NAPA年会上，邀请了欧洲有关公司的代表做了详尽的介绍；至此，温拌沥青混合料在美国政府有关部门和业界引起了极大的兴趣，同年，NAPA、美国联邦公路局((FHWA)以及一些厂商联合设立基金给美国国家沥青技术中心(NCAT)专门用于温拌沥青混合料的研究。2006年3月美国第一次温拌沥青混合料技术工作组会议在NAPA所在地召开，旨在进一步推广温拌沥青混合料技术。截至2007年底，美国1/3以上的州都铺筑了不少的温拌沥青混合料实体工程。 1.2国内研究应用 2005年11月，由交通部公路科学研究院、同济大学、北京路桥路兴物资中心和美国Mead Westvac。公司合作铺设的我国第一条温拌沥青混合料路面在北京试铺成功，2006年夏，上海市政在虹口区新市路铺筑了上海第一条温拌沥青混合料试验路，温拌沥青混合料生产拌和温度约为120℃，摊铺温度约为95℃，生产施工过程中未产生难闻的气味，现场施工人员也未感觉到炙热，尤其是试验路沿线居民也没有受到较大的影响。试验路压实度和平整度良好，表面纹理构造粗糙均匀，施工后2h即开放了交通。近两年来，交通部公路科学研究院也开展了温拌沥青混合料的有关研究，并与各协作单位在国内8个省份铺筑了18条温拌沥青混合料试验路。另外，江苏省交通科学研究院也在正在开展温拌沥青混合料的相关研究。2007年，中原股份郑石高速在具茨山隧道内路面也初次采用了“高节能低排放无烟雾型温拌沥青混合料技术”。总体而言，迄今温拌沥青混合料技术整体上仍处于研究阶段。 2.温拌沥青混合料优点温拌沥青混合料完全可以达到热拌沥青混合料的性能，但由于其较低的拌和及压实温度，使其与热拌沥青混合料相比有许多优点。 (1)设备无需改造即可进行生产。温拌沥青混合料可基本上全部利用现有的热拌沥青混合料设备，以满足热拌沥青混合料的标准要求进行生产，且成品混合料性能良好，几乎完全具备和热拌沥青混合料一样的施工和易性和路用性能。 (2)降低拌和成本。由于拌和温度下降10～60℃，石料加热温度、沥青保温温度下降。燃油成本下降20%～50%。拌和和裹覆难度下降，拌和能耗和机械损耗也相应下降。 (3)降低了沥青混合料生产能耗、减轻老化，改善路用性能。温拌沥青混合料的拌和温度介于热沥青混合料和冷沥青混合料之间，拌和温度一般保持在100～120℃，摊铺和压实路面的温度为80～90℃，相对于热拌沥青混合料，温度降低了30℃左右，相当于生产1t混合料将节省1～1.5kg燃油，即与热拌沥青混合料相比可节约30%的能源消耗。研究显示，当温度高于100℃时，沥青温度每提高10℃，其老化速率将提高1倍，而温拌沥青混合料工作温度的降低，显著降低了沥青混合料的老化现象，从而可以增加路面的使用寿命。 (4)减少有害气体以及粉尘的排放量，降低环境污染、改善工人工作环境质量。单位混合料成品的燃油消耗减少，本身就会显著降低拌和过程当中的有害气体和温室气体的排放；由于拌和温度的下降，沥青混合料在拌和到现场压实的整个过程中产生沥青烟雾粉尘污染均会明显减少。在摊铺过程中，基本可以实现无烟尘作业。工人劳动条件显著改善，沥青路面对工人健康损害减轻；同时，混合料拌和沥青路面作业对道路沿线居民的生理影响也显著减少。 (5)延长施工季节，增加沥青路面施工的灵活性、便利性。由于料温与环境温度的差异缩小，温拌沥青混合料的储运过程中降温速率下降，允许储存时间和运输时间均显著延长。温拌沥青混合料卸车时料车底部因低温产生粘结和混合料粘料车现象也显著减少。降温速率减缓，混合料的可压实时间显著延长，压实更有保障；同时，更易于边角和补救位置的手工操作;温拌混合料对路表和环境温度的要求相对低，路面施工季节和日施工时间延长，比热拌更适合夜间施工。 (6)延长沥青混合料拌和设备使用寿命，降低设备使用成本。由于生产温度的降低，混合料生产过程中对钢铁制的生产设备的损耗也相应降低，可以延长设备使用期，降低成本;另外，温拌沥青混合料的生产备料或余料，均可灵活而有效地存储较长时间，增加了生产能力，降低了有关厂家的设备损耗；同样，沥青拌和厂家的产品使用范围也随之扩大，温拌沥青混合料一旦铺设完成，路面就可迅速投入使用，使工期提前。 (7)较快的开放交通。由于温拌混合料完成压实后，其温度已经处在较低水平，在碾压完成后可以较快的开放交通从而减少施工作业对交通的干扰。 3.温拌沥青混合料制备技术总的来讲，国内外温拌沥青混合料制备技术主要有5种方法。 &nbs

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