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溫拌瀝青混合料在道路中的廣泛應(yīng)用與未來發(fā)展
瀝青混合料作為一種現(xiàn)今廣泛應(yīng)用于中國(guó)道路基建建設(shè)的重要材料，如今正向多品類、多功能的方向迅猛發(fā)展。瀝青作為我們昔日所稱謂的柏油馬路中的重要組成部分，它的歷史已經(jīng)相當(dāng)久遠(yuǎn)，當(dāng)時(shí)由它唱主角的黑色路面因?yàn)橐拇罅康牟裼汀⒅赜偷热剂希邷厣a(chǎn)施工過程中釋放有害氣體引起的環(huán)境惡化等諸多因素，80年代中期因?yàn)榇罅康膰?guó)產(chǎn)石油瀝青的成分不佳，提煉水平有限，進(jìn)口瀝青費(fèi)用巨大的原因，其作為主角地位逐漸被水泥砼所取代，隨著90年代初它的建設(shè)成本的進(jìn)一步增加與大量石礦關(guān)閉，它在建設(shè)中的份額（特別是二級(jí)道路以上的建設(shè)）是微乎其微。本人95年畢業(yè)后從事的吳紀(jì)路、春申路到99年的元江路都是水泥砼路面。
但默默退到臺(tái)后的瀝青道路并沒有就此消亡，大多數(shù)高速公路和郊縣的公路仍然是它做主角，其分部工期短，成型快，馬上能投入使用（養(yǎng)護(hù)齡期短），行車安全性高，不受環(huán)境左右（與汽車輪胎的摩阻力大且穩(wěn)定），行車噪音小，養(yǎng)護(hù)方便是不可替代的優(yōu)點(diǎn)。
到了21世紀(jì)，隨著瀝青面層施工機(jī)械化程度提升以及材料成本與水泥混合料的進(jìn)一步接近，它不知不覺重新登上我們市政的舞臺(tái)。
2000~2001年我公司承建的蓮花南路、顓興路都變成瀝青路面，此后10年間瀝青路面幾乎囊括了市政行業(yè)道路建設(shè)所有項(xiàng)目，許多原先的水泥路面也通過大中修立項(xiàng)變成了“柏油”馬路。
但此時(shí)的“柏油”馬路非比當(dāng)初，由于技術(shù)革命，各種新型的瀝青混合料層出不窮，有增加了sbs改性劑的改性瀝青；有增加了纖維材料作為瀝青穩(wěn)定劑的sma混合料；有摻加了海底天然瀝青巖石材料替代改性劑的bma天然瀝青混合料；有用于行車安全的排水降溫瀝青混合料；有用于特殊路段的彩色瀝青混合料。
首先，改性瀝青通過改性劑提高混合料眾多性能，現(xiàn)已在多數(shù)道路上得到了普遍使用。sbs改性瀝青目前占全球?yàn)r青需求量的61%之多，并且數(shù)字每年都在增長(zhǎng)。他的特點(diǎn)包括：
1. 保證了溫差較大的地區(qū)有很好的耐高溫、抗低溫能力；
2. 有較好的抗車轍能力，其彈性和韌性好；
3. 提高了路面的抗疲勞能力，特別是在大流量、超載嚴(yán)重的公路上具有良好的應(yīng)變能力，可減少路面的永久變形；
4. 粘結(jié)能力特別強(qiáng)，能明顯改善路面遇水后的抗拉能力，并極大地改善了瀝青的水穩(wěn)定性；
5. 提高了路面的抗滑能力；
6. 增強(qiáng)了路面的承載能力；
7. 減少路面因紫外線輻射而導(dǎo)致的瀝青老化現(xiàn)象（亞光表面）；
8. 減少因車輛滲漏柴油、機(jī)油和汽油而造成的破壞。
然后，同樣是最近得到普遍使用的sma混合料與普通瀝青混合料相比，是一種以瀝青、礦粉及纖維穩(wěn)定劑組成的瀝青瑪碲脂結(jié)合料，填于間斷級(jí)配的礦料骨架中，形成瀝青混合料。同樣具有抗滑耐磨、密實(shí)耐久、抗疲勞、抗車轍、減少低溫開裂的優(yōu)點(diǎn)，主要使用在高速公路、一級(jí)公路做抗滑表層。
但它的制作同樣需要繁雜的工序與嚴(yán)謹(jǐn)?shù)陌柚乒に嚕艘槍?duì)同批次組成材料反復(fù)試驗(yàn)得出標(biāo)準(zhǔn)配合比，拌制必須在瀝青拌和廠采用拌和機(jī)械拌制；纖維類摻加劑必須有計(jì)量正確可靠的摻加設(shè)備，采用的間歇式拌和機(jī)應(yīng)有防止礦粉飛揚(yáng)散失的密填充性能及除塵設(shè)備，并有檢測(cè)拌合溫度的裝置；瀝青混合料拌合時(shí)間，視混合料（顆粒狀纖維或純纖維等）情況相應(yīng)增減拌合時(shí)間，原則以纖維摻加劑均勻分布在混合料中又礦料顆粒全部裹覆瀝青結(jié)合料為度。
另外sma成品料出料與施工溫度高于普通瀝青混合料，粘性大，接縫處理復(fù)雜造成其對(duì)運(yùn)輸與施工環(huán)境要求較高，往往用于有經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)單位，推廣困難。
如今減少空氣污染和碳排放是上海乃至全世界都非常迫切關(guān)注的焦點(diǎn)。溫拌瀝青混合料這種新材料、新技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生的，它無疑能滿足人們迅速增強(qiáng)的環(huán)境保護(hù)需求。
溫拌瀝青混合料是一種節(jié)能、環(huán)保的路面新材料，它的生產(chǎn)施工溫度介于熱拌瀝青混合料和冷拌瀝青混合料之間，就目前的技術(shù)水平而言，溫拌瀝青混合料（warm mix asphalt,wma）的拌和溫度一般保持在100~120℃，攤鋪和壓實(shí)路面的溫度為80~90℃，wma有不亞于hma（傳統(tǒng)熱拌瀝青混合料）一樣的力學(xué)性能、施工和易性和路用性能，但相對(duì)于hma生產(chǎn)施工溫度可以降低30℃~50℃，具有明顯的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益和環(huán)保作用。溫拌瀝青混合料始于20世紀(jì)90年代，尤其是《京都議定書》簽署后，溫拌瀝青混合料在歐洲和美國(guó)得到了深入的研究和應(yīng)用。
拌和溫度的降低首先對(duì)承包商來說意味著節(jié)省燃料成本，有研究結(jié)果表明較低的制備溫度能降低30%的燃料消耗。其次，較低的溫度還意味著對(duì)人體健康有害的各種散射、異味或溫室效應(yīng)氣體都會(huì)減少，這樣使用在散射控制上的瀝青設(shè)備成本降低30~50%。再次，散射少了，瀝青生產(chǎn)設(shè)備就可以安裝在空氣污染規(guī)定相對(duì)更嚴(yán)格的地區(qū)。這樣就縮短了運(yùn)輸距離，降低了成本。最后，混合料在較低的施工溫度下，減少了因溫度引起的老化現(xiàn)象，從而延長(zhǎng)了道路的使用壽命。
目前溫拌瀝青混合料主要有四種生產(chǎn)方式：（1）殼牌公司兩組分溫拌瀝青混合料wam-foam技術(shù)，它的結(jié)合料分兩階段加入，即先將軟瀝青與集料混合，然后加入發(fā)泡的硬質(zhì)瀝青；（2）德國(guó)aspha-min溫拌瀝青混合料技術(shù)，它利用沸石礦物的吸水性，加入到瀝青中發(fā)泡，從而降低瀝青黏度，可使混合料生產(chǎn)拌和溫度降低30℃左右；（3）利用德國(guó)sasolwax公司生產(chǎn)的降黏劑得到溫拌瀝青混合料，它通過加入sasobit，能顯著降低瀝青的高溫黏度，從而降低混合料拌和溫度；（4）美國(guó)維實(shí)偉克公司研究開發(fā)的基于乳化瀝青分散技術(shù)的evotherm溫拌瀝青混合料。evotherm溫拌瀝青混合料的設(shè)計(jì)方法和施工工藝基本上與熱拌瀝青混合料相同，只需用乳化瀝青代替熱瀝青，無需進(jìn)行設(shè)備改造。
目前在上海應(yīng)用的主要為evotherm溫拌技術(shù)和ec120摻拌技術(shù)，近幾年在a15、虹橋樞紐、滬崇蘇通道等多條高等級(jí)道路中得到了穩(wěn)定的應(yīng)用與發(fā)展。
溫拌瀝青混合料的主要特點(diǎn)是可以替代任何熱拌瀝青混合料，無論是普通瀝青混凝土還是改性瀝青混凝土。由于溫拌瀝青混合料更容易壓實(shí)，它的強(qiáng)度、高溫穩(wěn)定性等性能更勝一籌。表1、表2為ac-13普通瀝青溫混凝土和utac-10改性瀝青混凝土的性能。
表1 ac-13瀝青土混凝土的主要性能
表2 utac-10改性瀝青土混凝土的主要性能
從表1和表2可以看出，無論是采用非改性還是改性瀝青，溫拌瀝青混合料在相同擊實(shí)次數(shù)條件下的空隙率小于熱拌瀝青混合料，它的抗水損害性能明顯較高。
溫拌瀝青混合料帶來的效益主要體現(xiàn)在生產(chǎn)施工溫度低，可節(jié)約25%左右的能耗，同時(shí)減低有害氣體的排放量，其中減少溫室氣體（co2）46%，減少(co)63%，(nox )58%，減少(so2)41%，從而極大地減少了對(duì)生產(chǎn)施工一線人員和周圍居民的影響，對(duì)環(huán)境保護(hù)貢獻(xiàn)很大。表3為溫拌瀝青混合料的生產(chǎn)拌和溫度。
表3 溫拌瀝青混合料的生產(chǎn)拌和溫度
通過實(shí)驗(yàn)室研究和實(shí)踐鋪筑，溫拌瀝青混合料的低溫抵御破壞應(yīng)變、空隙率等各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求，路面使用性能良好。它施工和易性好，易于碾壓，較高的覆蓋率與粘附力，可用于預(yù)養(yǎng)護(hù)超薄瀝青罩面（厚度小至2cm）；它在生產(chǎn)施工過程中大大降低了難聞氣味、有毒有害煙塵的釋放量，改善了施工作業(yè)環(huán)境，對(duì)生產(chǎn)施工人員身體健康影響小，也減少了對(duì)沿線居民生活的影響，特別適合用于人口密集城區(qū)快速罩面以及長(zhǎng)隧道瀝青面層的施工與養(yǎng)護(hù)；它要求的施工溫度低，可在環(huán)境溫度較低情況下達(dá)到較好的壓實(shí)度，適合于大風(fēng)中的橋面施工、夜間施工或冬季施工。另外，由于溫拌對(duì)瀝青老化影響程度小，適應(yīng)于大摻量瀝青混凝土的再生利用。
綜上所述，相對(duì)于熱拌瀝青混合料生產(chǎn)能源消耗大，煙霧粉塵、碳排放嚴(yán)峻的現(xiàn)況，溫拌瀝青混合料的表現(xiàn)完全符合節(jié)能減排、保護(hù)生態(tài)的科學(xué)發(fā)展觀，十分契合上海世博所倡導(dǎo)的城市讓生活更美好的和諧主題。
說到溫拌瀝青混合料對(duì)環(huán)境的貢獻(xiàn)，接下來必須講講對(duì)于環(huán)境有最直接利益的新成員——再生瀝青混凝土。早在80年代初投入的瀝青舊料的再生技術(shù)研究，隨著技術(shù)進(jìn)步與國(guó)外引進(jìn)的先進(jìn)設(shè)備到來發(fā)生質(zhì)的變化后，一改以往再生利用率不高，高溫穩(wěn)定性、抗裂性、抗水損害性能等指標(biāo)欠佳，只能用于低等級(jí)道路或黑色碎石類的襯墊部位的情況，其再生產(chǎn)品的馬歇爾穩(wěn)定度和動(dòng)穩(wěn)定度不輸給新拌混合料（見表4），劈裂強(qiáng)度與劈裂模量也有較大的提高（見表5）。
表4 ac-25再生瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度和動(dòng)穩(wěn)定度
表5 再生瀝青混合料的劈裂試驗(yàn)結(jié)果
隨著摻量比例的增加該兩項(xiàng)指標(biāo)在低溫與常溫狀態(tài)下反比接近新拌混合料并在性能上有所改善，其原理是由于摻加了再生劑，它為老化瀝青增加了活性，特別在低溫狀態(tài)下保持了延展性，提高了成品的低溫抗裂性能。
瀝青的再生技術(shù)創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益直接體現(xiàn)在節(jié)約了砂、石、瀝青材料總量和廢料的運(yùn)輸費(fèi)、堆棄費(fèi)。隨著舊料摻配率（30~50%）的提高，生產(chǎn)單位混合料的費(fèi)用不斷下降，刨去翻挖、破碎等的增加成本，比新拌混合料節(jié)約了15%~25%。這種重復(fù)利用資源的模式比先前所講的溫拌瀝青作業(yè)更直接契合了環(huán)境保護(hù)的主旨，產(chǎn)生了巨大的社會(huì)效益。從我單位2008年的合同來看，多數(shù)相關(guān)瀝青道路大中修項(xiàng)目都明確提出了瀝青面層再生利用這一條，可見再生瀝青混合料將在良好的政策環(huán)境中進(jìn)一步長(zhǎng)足地發(fā)展下去。
結(jié)語(yǔ)
隨著長(zhǎng)江三角洲上海經(jīng)濟(jì)中心的地位保持和政府對(duì)城市基建、市政設(shè)施進(jìn)一步投入，新瀝青混合料面層作為主角一定會(huì)在綠色環(huán)保、節(jié)能減排的方向上繼續(xù)走下去，相信在不久的將來，廢舊橡膠減噪sma瀝青路面（本文未涉及）與排水降溫瀝青路面等課題的工藝與成本壁壘總將會(huì)打破，屆時(shí)復(fù)合型的瀝青材料更加能使道路與人、交通、環(huán)境的完美結(jié)合。
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