1、溫拌技術在國內外的差異摘要：由于瀝青路面有行車舒適，維修方便等優點，我國已建的高等級公路和城市道路多采用瀝青路面。然而瀝青路面施工需要較高的溫度，會加劇污染氣體和粉塵的排放以及能源的消耗，會加快瀝青的老化速度，也會在一定程度上限制寒冷和高原地區低溫環境下瀝青路面施工。溫拌瀝青混合料技術可以適當的降低瀝青路面的施工溫度， 從而可以降低因高溫施工而造成的上述不良影響。本文介紹了溫拌技術的起源和發展歷程，針對發泡、物理降翰、表面活性平臺三個主流溫拌技術路線及其主要代表進行了概括性的介紹。國外以 NCAT 為代表,國內以交通部公路研究院為代表.溫拌研究應用均已經進人到相當深人的階段。由于國情的巨大差異

2、,國內國外的發展動力和發展方向還是有顯著不同。關鍵詞：溫拌技術；現狀；研究應用前言目前，我國高速公路建設已經初具規模，到十二五末，高速公路總里程將達到 12 萬公里，并且根據國家最新規劃，高速公路遠景規模為 15 萬公里；另外，隨著城市化進程的不斷深入，我國城市道路的建設規模也將進一步擴大。由于瀝青路面有行車舒適、噪音小以及維修起來方便等優點，我國已建成的和新建的高速公路與城市道路多采用瀝青路面。為了使瀝青混合料達到理想的拌和與碾壓效果，并保證良好的路用性能，在瀝青路面鋪筑時，我國一直采用的是熱拌瀝青混合料技術（HMA），然而，隨著社會的發展，人們認識的不斷提高，逐點發現熱拌瀝青混合料技術也產

3、生了一些不容忽視的問題。較高的施工溫度，加速了瀝青混合料的老化，導致混合料某些路用性能降低；較高的施工溫度使低溫季節和低溫地區的有效施工時間縮短， 容易造成機械、人員閑置，工期延長等問題；較高的施工溫度會加劇瀝青混合料生產過程中有害氣體和粉塵的排放，對環境和施工人員的健康造成不良影響；較高的施工溫度也加劇了能源的消耗。時代在發展，觀念在轉變，綠色、可持續已成為當今世界經濟發展的特點，節能、環保已經成為衡量一種應用技術成熟與否的一個關鍵性指標。很明顯，傳統的熱拌瀝青混合料技術已經不符合時代發展的理念，所以，需要研究出一種新的瀝青混合料鋪筑方法替代傳統的方法，溫拌瀝青混合料技術（WMA）就是在這種

4、情況下應運而生的。WMA 技術是一種混合料拌和溫度介于熱拌（150180）和冷拌（1040）之間的新興技術，其實質是通過一定的措施，降低生 產過程中瀝青結合料的高溫粘度，提高瀝青混合料的可工作性，使混合料能在相對較低的溫度下進行拌和、攤鋪與碾壓，從而實現良好的施工性能，同時又保證了瀝青路面的使用性能。用它替代傳統的熱 拌瀝青混合料技術有以下優勢：采用溫拌瀝青混合料技術后，瀝青和集料的加熱溫度，以及瀝青混合料拌和與壓實的溫度都有一定程度的降低，節省了燃油，降低了混合料生產成本。施工溫度的降低減少了有害氣體以及粉塵的排放，改善了操作人員工作環境。溫拌瀝青混合料可以利用傳統的熱拌瀝青混合料設備進行生

5、產，必要時只需對熱拌設備進行簡單的改造即可，避免了因更換設備而增加成本。相比于熱拌瀝青混合料，溫拌瀝青混合料的料溫與環境溫度的差距縮小，混合料在儲存過程中降溫速率變慢，混合料的存儲時間和運輸時間將明顯延長。此外，溫拌瀝青混合料卸車時，料車底部因低溫而產生粘結現象將有所改善。溫拌瀝青混合料完成碾壓后，其溫度已經處于較低水平，可以較快的開放交通，從而減少了施工對交通的干擾。溫拌技術發展的歷程瀝青混合料溫拌技術是近十年來.在能源緊缺、全球氣候變暖的大背景下.快速發展起來的具有革命性意義的瀝青鋪面技術。隨著石油能源消耗急劇增加,全球氣候在近五十年來明顯轉暖,且呈愈演愈烈的趨勢,由此導致的氣候異動和次生

6、災害頻繁發生 ,如不及時采取措施, 將最終威脅人類生存。1997 年在歐盟、日本等主要發達國家的推動下.通過了京都議定書,要求在 2010 年.全球溫室氣體的排放量比 1990 年減少 5.2%。作為最主要的締約者,歐盟承擔了最大比例的消減任務。在政策面的強力推動下.溫拌瀝青技術在歐洲研發并迅速進人應用階段。2000 年第一屆國際瀝青路面大會,Harrison 和 Chrlstodulaki 首次報道該技術。膠結料降私型和瀝青發泡型兩大主流溫拌技術陸續研發成功并投人應用。2002 年,由美國瀝青路面協會（NCPA)主席帶隊,對溫拌技術在歐洲的應用狀況進行了考察。隨后,在聯邦公路管理局(FHWA

7、)組織下,成立了有全美瀝青技術中心(NCAT)、各州公路工作者協會(AASHTO)、NAPA 以及若干州運輸部參加的溫拌瀝青技術工作小組(WMATWG)。2003 年,表面活性平臺溫拌研發成功并首次應用。由此,三大主流溫拌技術體系宣告形成。此后,溫拌技術的發展猶如雨后春筍,在發達國家特別是歐洲發端并迅速投入應用階段。2004 年以后,以美國瀝青技術研究中心(NCAT)為代表的著名研究機構,選取 3 個具有代表性的主要溫拌瀝青技術 ,展開了的綜合性的室內外研究工作。2005 年,2 個溫拌試驗段嵌人了著名的NCAT 環道。2005 一 2006 年末,NCAT陸續提交了針對這 3 個技術的研究報

8、告。鑒于瀝青溫拌技術日新月異的發展,2007 年 5 一 6 月,美國組織了一個半官方的赴歐溫拌技術考察團 ,團員主要來自聯邦公路管理局(FHWA)、各州運輸部、NAPA、瀝青學會(AD 等,包括FHW 入主席等。行程覆蓋挪威、德國、比利時和法國。考察團明確了減低排放污染、節約能源、改善攤鋪壓實工作性、改善工人操作環境是溫拌技術發展的四大動力;明確溫拌技術的前提是路用性能必須達到現有路面技術標準?？疾靾F還制定了推動溫拌技術發展的技術路線和行動綱要。在歐美等發達國家,無論在技術層面,還是在政策層面,溫拌瀝青技術均成為了瀝青路面工業和對應管理機構的研究和關注熱點。我國對溫拌技術的研究和應用始于 2

9、005 年。2005 年,北京路橋路興物資中心和交通部公路科學研究所合作嘗試研究溫拌瀝青混合料,同年 9 月,在北京國道 110 輔線首次成功實施溫拌試驗路。以此為發端,溫拌技術應用步伐逐步加快。除了北京和上海,節能、減排在我國的絕大多數城市還沒有普遍落實到政策實施的層面。因此,盡管在溫拌節能、環保作用方面開展了一些研究,結果相當積極,但并不像歐美一樣成為決定性的動力。在我國溫拌被道路研究者主要用于解決熱拌實施中的問題.拓展熱拌無法或有困難覆蓋的應用領域。因此,在具體的道路路面應用技術方案方面.我國處于相對領先地位。截至 2007 年 12 月.已經在北京、上海、江蘇、河南、遼寧、河北、四川、

10、浙江8 個省區實施了逾 20 個項目,成功應用于城市道路、高速公路和城市快速道路薄層鋪裝、低溫季節和高海拔地區施工、橋面超薄層、隧道鋪面等路面類型。進人 2008 年,溫拌技術全面進入在隧道路面、超薄磨耗層以及低溫施工的商業應用階段。以此相配合,多省市溫拌產品標準與地方標準進人或已經完成了制定程序。溫拌技術發展的應用前景總結國內外的應用經驗，并結合我國現階段公路建設和溫拌技術應用的實際情況，發現溫拌技術至少有以下幾個方面應用前景：超薄瀝青面層相比于歐美國家，我國舊瀝青路面破損情況較為嚴重，所以罩面比較普遍。采用熱拌技術罩面時，超薄罩面降溫相對較快，有效的攤鋪操作時間較短，給處理施工縫等造成不便

11、。若采用溫拌技術，可以有效的解決上述問題，保障超薄瀝青面層及時有效的實施。瀝青混合料集中廠拌再生在循環經濟、可持續發展和節約型社會的大背景下，瀝青路面的再生利用是大勢所趨，溫拌瀝青技術是很有前途的廠拌再生料應用技術方案。采用溫拌技術，首先，瀝青和集料的加熱溫度降低，膠結料的進一步老化減輕；其次，再生料的添加比例得到顯著的增加，提高了舊料的回收率，降低了面層成本。可見，溫拌集中廠拌再生技術， 使再生料在面層中的規?；瘧枚嗔艘环N更有效和更可靠的選擇。長大隧道路面施工一直以來，長大隧道瀝青路面施工中如何排除煙塵都是一個技術難點，許多長大隧道因此轉而選擇水泥路面，但水泥路面又帶來了行車噪音大和維修困

12、難等問題。溫拌瀝青技術是一個恰當的長大隧道瀝青路面施工方案，無煙塵的溫拌瀝青混合料將免去施工中因通風而增加的成本，完全改變工人操作環境，并克服水泥路面的缺點。此外， 溫拌瀝青混合料有較好的抗水損害能力，這將能保證路面抵抗隧道中無冰凍的單純性潮濕環境。低溫季節和寒冷地區的瀝青路面施工溫拌瀝青混合料的料溫低，在同樣的環境溫度條件下，下降同樣溫度幅度的時間是熱拌的兩倍，同時，溫拌瀝青混合料的可壓實溫度范圍比熱拌混合料要寬。在低溫季節或寒冷地區瀝青路面施工時， 溫拌技術這樣的優勢可以顯著延長瀝青路面年度、月度和日作業時 間，從而使公路建設的投資回報周期縮短，人力和物力成本下降。人口密集地區城市道路罩面

13、城市道路通常有白天交通量大，夜間交通量小的特點，因此， 城市道路維修和養護多在夜間進行。溫拌瀝青混合料在夜間施工具有比熱拌瀝青混合料明顯好的施工工作性，更短的開放交通時間間隔和更長的有效壓實時間都有利于提高夜間城市道路罩面施工質量。此外，采用溫拌瀝青技術使得道路罩面在白天兩個交通高峰之間實施成為可能。通過上述分析發現，溫拌瀝青混合料技術有極大的社會經濟效益和廣闊的應用前景，用它替換傳統的熱拌瀝青混合料技術是大勢所趨，正因為如此，國內外研究者對溫拌技術投入了大量的研究。多年來，經過國內外學者大量的研究，相繼出現了多種溫拌技術，如Sasobit 有機添加劑溫拌技術、Aspha-min 沸石溫拌技術

14、、Evotherm 表面活性溫拌技術以及泡沫瀝青溫拌技術等。雖然出現了多種類型的溫拌產品， 但是應用最為廣泛的還是Sasobit 、Evotherm 以及Aspha-min 產品，這是因為這三種產品的添加方式相對簡單，降溫效果良好，更為重要的是瀝青混合料的路用性能能得到一定的保證，但是，通過這些年的研究和應用發現并非如此。Sasobit 溫拌劑會對瀝青混合料的低溫抗裂性能造成一定的負面影響，不利于在北方低溫地區使用；Evotherm 產品使混合料的抗水損害性能相對變弱，不利于在潮濕多雨地區使用； Aspha-min 溫拌劑會對瀝青混合料的高溫抗永久變形性能造成一定的負面影響，不利于在高溫地區使

15、用?？梢姡?目前出現的溫拌劑產品并沒有非常完美的，所以在溫拌劑開發方面還有比較大的空間，鑒于此，本課題通過試驗室研究，開發一種溫拌瀝青添加劑，并檢驗其應用性能，對溫拌技術的發展有推動意義。溫拌技術的主要技術路線溫拌瀝青技術快速發展的另一個表現是新技術層出不窮 ,截止到2007 年底.已經進人初步應用階段的溫拌技術已經超過 10 種。按照其工作機理,溫拌技術可以歸納為三大主要技術派別。瀝青發泡法該方法的基本原理是在混合料拌和過程中或者瀝青進人拌和 鍋/筒之前導人水,誘發瀝青發泡,通過發泡形成的瀝青膜結構來實現 較低溫度下對集料的裹覆,以及降低瀝青混合料操作溫度。Aspha 一Min、WAM 一F

16、oam、LEA 和AStec 的綠色雙滾筒等均可以歸入此類。按照發泡方法的不同.又可分為拌和過程細微發泡和拌和前機械發泡兩種類型。作為最早的溫拌技術之一,WAM 一 Foam 技術由殼牌國際石油公司和挪威 Kol-Veidekke 公司共同開發,現與 BP 共同擁有。其基本原理是分階段加人瀝青。將常用瀝青人為分為硬質瀝青和軟質瀝青兩個成分。兩種瀝青分兩階段通過各自的管路加人拌和鍋。首先將軟質瀝青注人.在較低的集料溫度條件下,軟質瀝青仍然可以實現對石料的充分裹覆;在此基礎上,通過泡沫發生裝置注人硬質瀝青 .發泡后的硬質瀝青在相對低溫條件下仍然具有較好的工作性。該溫拌過程無需添加任何添加劑.降溫幅

17、度可以超過 30。但是,由于涉及較大規模的設備和拌和樓庫區改造, 以及硬質瀝青和軟質瀝青在市場上的難得性,WAM 一 Foam 技術的應用并不多見。Aspha 一 Min 是德國 EuroviaServieesGmbH 的技術,技術核心是一種含有 18 寫結合水的硅酸鋁礦物(沸石)。該種沸石結構存在大量可以容納大分子群的孔隙,而且這些孔隙互相連通。在瀝青混合料拌和過程中,加人 0.3%沸石。在高溫作用下.結合水會釋放出來.從而產生連續的細微發泡作用。這一細微發泡作用 ,不僅幫助瀝青完成對集料的裹覆,其緩釋作用還會保證瀝青混合料在較低溫度下的拌和及壓實工作性。該技術需要安裝單獨的,向拌和鍋添加沸

18、石粉末的裝置, 但不需要對拌和樓系統進行大的改造。通常的操作溫度降低幅度在30以下。該技術開發較早,2002 年 NAPA 考察后引進美國,擁有較高知名度 ,研究已經相當充分。 LEA(Low energy asphalt)技術開發較晚,2005 年才開發成功。但是由于其降低溫度和節能的幅度較大,其問世后受到普遍關注。其技術路線(間歇式拌和樓)如下:瀝青事先與化學添加劑混合;熱瀝青與 130左右粗集料首先在拌和鍋拌和,至完全裹覆。向拌和鍋加人濕砂/濕石屑.繼續拌和過程中同時發泡,細料向粗集料奪取瀝青,直到最后拌合均勻。濕砂/濕石屑引人的水量較大,而且其出料溫度在90,瀝青混合料含水量較高,比較

19、于需要基本烘干水分的熱拌和其他溫拌,能耗降低。這些水一方面能夠起到潤滑和增加工作性的作用,但在完成碾壓后可能會有其他影響。對于LEA 的評估及其應用定位的研究,目前還在進行中。ASTEC 設備公司,基于其廠拌熱再生連續式雙滾筒拌和樓,在瀝青添加口增加發泡噴嘴排桿,開發了名為“綠色雙滾筒”的溫拌技術。據 ASTEC 報道,該技術在 30%舊料再生的情況下,可以將施工溫度降低 15 一 30。膠結料降黏型熱拌瀝青混合料的施工工作性取決于瀝青的高溫黏度,而其抗變形能力與瀝青的在夏季路面使用溫度條件下黏度相關。添加有機添加劑使得瀝青高溫黏度下降但同時夏季溫度下豁度不變化甚至提高 , 可以說是溫拌技術最

20、樸素的技術思路。該技術路線最具代表性的是SASOBIT 和REDISET。Sasobit 是德國SasolWax 公司的產品,原為抗車轍添加劑,后因其具有一定的降低施工溫度的作用,也被用作溫拌添加劑。眾所周知,天然石蠟是對瀝青高溫性能有害的成分,主要原因是軟化點和熔點偏低,與夏季正午路面溫度接近。Sasobit 是由煤氣采用“費一托工藝”生產出的長鏈石蠟,分子鏈具有如 40-115 個或者更多碳原子組成，遠高于天然石蠟(22-45 個碳原子),因此軟化點明顯提高。Sasobit 會在 116的時候轉化為液態,Sasobit 加人瀝青(約 3%)后,會明顯降低瀝青高溫豁度,同時提高瀝青軟化點。瀝

21、 青混合料的生產溫度可以降低較少。但是,蠟在與石料私結和低溫性能方面存在問題.所以也不能一味提高 Sasobit 的用量來達到更高的降溫效果。AkzoNobel 公司的溫拌添加劑REDISET,采用的也是降低瀝青私度的成分.但同時還含有抗剝落成分,一定程度彌補了膠結料與石料赫結的缺陷。降鉆技術路線最大的問題來自降赫添加劑用量的矛盾。用量少很難達到大的降溫效果,但用量增大,雖然能夠取得好的降溫效果 ,但對膠結料材料性質改變過大,往往產生意想不到的副作用。.表面活性型表面活性型技術路線的特點是 .少量的表面活性添加劑 (0.5%一1%)、水與熱瀝青在拌和過程中共同作用.借助拌和的強大分散能力實現彼

22、此融合。表面活性劑富集于殘留微量水和瀝青的界面 ,三者共同作用,暫時性地在膠結料內部形成較為穩定的結構性水膜。由于水膜潤滑作用不受溫度影響,溫度下降時,水膜潤滑作用能夠很大程度抵消瀝青豁度增大的作用,從而實現溫拌效果。這一技術路線到目前為止主要的產品是Evotherm。2003 年,作為全球主要的乳化劑供應商,美國Meadwestvac。公司基于其路面用表面活性技術平臺開發了Evotherm。2003 年 11 月,該技術首次在南非實施試驗段。此后,該技術在全球不斷積累應用經驗的基礎上,經過了 1 次工藝革新,2 次產品升級,技術趨于成熟。2007 年底開始,技術應用全面轉人規?；A段。200

23、3 年-2007 年上半年.Evotherm 技術采用的是乳化瀝青添加模式.即將添加劑首先作為乳化劑生產一種高殘留物 (70%)乳化瀝青.將該乳化瀝青通過瀝青管路投放到拌和鍋進行拌和。該方式最大的好處是水、瀝青、添加劑在乳化瀝青已經達到了充分的混合。然而,盡管項目實施都很成功. 但乳化瀝青的保溫(80)和與現有熱瀝青管路的配合 .在實際施工中遇到了巨大的困難,而且過大的水量也極大地降低了節能效果。另外, 由于添加劑首先要求有乳化作用.瀝青首先要求能乳化,也限制了材料對路用性能的適應性。2007 年開始,采用了直投式添加模式。直接用添加劑配制一定濃度的乳化劑水溶液,在瀝青和集料拌和過程中噴人該溶

24、液(添加劑通過簡易的獨立系統送人拌和鍋 ),經充分攪拌后生產溫拌混合料。直投式的采用,極大地增大了添加劑供應的便利性,同時由于引入的水量僅相當于乳化瀝青模式的 10%一 20%.節能效果更加明顯。對材料和瀝青幾乎沒有選擇性。對設備和材料的適應性 ,使得Evotherm 與現有瀝青混合料技術體系實現了無縫鏈接。Evotherm 的混合料操作溫度比同型號熱拌瀝青混合料.普遍下降 30 一 60。直投式添加模式的采用為添加劑本身的技術升級帶來了技術空間。乳化瀝青模式的添加劑要求乳化能力強,需要調強酸強堿,無法很好兼顧添加劑水溶液的穩定性、瀝青對石料裹覆以及瀝青對石料的赫結等工程特性。直投式添加方式采

25、用后不久,添加劑即升級為穩定中性水溶性型, 完全解決了添加劑的穩定性問題。這樣直投式模式溫拌完全成為了交鑰匙項目。2008 年初,添加劑成分進行了抗剝落加強。對于采用后兩代添加劑的溫拌混合料,已經沒有了添加抗剝落劑的必要。3 國內外溫拌技術的研究隨著各個國家對于溫拌瀝青技術的日益重視 ,瀝青溫拌應用技術的研究和開發也日益成為道路技術界的關注熱點。美國國家瀝青路面協會(NAPA) 資助 國家瀝青技術中 心 (NCAT), 針對 Aspha 一min,Evotherm 和 Saso-bit,開展了綜合性應用研究,研究報告在 2006 年陸續形成,是目前為止對于溫拌技術最系統的室內研究。NCAT 室

26、內研究的基本結果如下:(l)為了評價各種溫拌瀝青混合料在不同溫度時的壓實性能 ,采用了振動壓實設備成型試件,在 4 個溫度下進行了試件的成型。Evotherm 可以降低孔隙率 1.5% 左右:Sasobit 可以降低孔隙率 0.9% 左右;Aspha-min 可以降低孔隙率 0.8%左右。瀝青路面分析儀(APA)進行車轍試驗。從實驗結果可以看出 , 采用溫拌瀝青混合料并不會降低瀝青混合料抗車轍性能 ,總體抗車轍能力還有一定程度的增強。花崗巖、石灰巖兩種石料,3 種瀝青與熱拌對比 TSR 試驗顯示.Sasobit 和Asphla-min 混合料的抗水損壞能力較低,而即使在同時添加了抗剝落劑的情況下,Saso-bit 和 Asphla-min 仍然出現了水損壞拐點。針對花崗巖進行三種溫拌技術加熱拌的浸水漢堡車轍的結果顯示, 只有Evotherm 的浸水漢堡車轍沒有出