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溫拌瀝青混合料的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展
【摘要】隨著溫拌瀝青技術(shù)的應(yīng)用日趨成熟，溫拌瀝青技術(shù)的應(yīng)用范圍更為多元化，在城市道路工程(節(jié)能減排)、北方地區(qū)公路工程(低溫施工)、特殊公路工程(隧道路面)、特殊材料路面工程(橡膠瀝青)、特殊級(jí)配路面工程(密實(shí)型超薄罩面)等方面均得到了廣泛的應(yīng)用。本文對(duì)溫拌瀝青混合料的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展進(jìn)行了探討。
【關(guān)鍵詞】現(xiàn)狀;溫拌瀝青混合料;問(wèn)題
引言：
目前，隨著資源節(jié)約型及環(huán)境友好型社會(huì)的要求，熱拌瀝青混合料的應(yīng)用局限性越來(lái)越大，主要表現(xiàn)在以下幾方面：1)拌合及攤鋪溫度高，能耗高，施工過(guò)程中煙氣粉塵排放量大，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)人員的健康危害大;2)高溫使得瀝青初期老化比較嚴(yán)重，對(duì)混合料的路用性能和使用壽命不利;3)施工時(shí)需要較高溫度，因此不宜在冬季或低溫下施工，施工效率低。而冷拌瀝青混合料盡管能在常溫下拌合，能耗低并且環(huán)保，但其路用性能差，一般只用于路面養(yǎng)護(hù)。溫拌瀝青混合料能在較低的溫度下拌合，克服了熱拌瀝青技術(shù)的缺點(diǎn)，并且路用性能良好，因而得到了道路建設(shè)者的青睞。
一、溫拌瀝青混合料研究與應(yīng)用現(xiàn)狀
1、國(guó)外研究應(yīng)用現(xiàn)狀
20世紀(jì)80年代～90年代，工業(yè)化發(fā)展迅猛，溫室氣體排放量急劇增加，世界各國(guó)越來(lái)越意識(shí)到節(jié)能環(huán)保的重要性，溫拌瀝青混合料技術(shù)(WMA)就是在這種大背景下產(chǎn)生的。1995年，歐洲的Shell和Kolo-Veidekke公司首先研制出了WMA，并于1996年進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。早期的WMA路用性能良好，但生產(chǎn)成本較高。1998年，Shell和Kolo-Veidekke公司改進(jìn)了生產(chǎn)工藝，開(kāi)始用泡沫瀝青和軟瀝青來(lái)生產(chǎn)溫拌瀝青混合料，不僅保證了WMA的路用性能，而且降低了生產(chǎn)成本。隨后，歐洲和日本等國(guó)開(kāi)始學(xué)習(xí)和引進(jìn)WMA技術(shù)，并將其應(yīng)用于工程實(shí)踐，生產(chǎn)出了大量的WMA。與此同時(shí)，溫拌技術(shù)迅速發(fā)展，許多新的溫拌技術(shù)被開(kāi)發(fā)出來(lái)，溫拌技術(shù)日益成熟。2002年，美國(guó)道路工程方面的專(zhuān)家赴歐洲考察了WMA技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，次年在美國(guó)瀝青路面協(xié)會(huì)(NAPA)的年會(huì)上重點(diǎn)提出WMA，2004年美國(guó)第一條溫拌瀝青混合料路面建設(shè)成功。此后，溫拌技術(shù)的發(fā)展如雨后春筍，極其迅猛，歐洲和美國(guó)開(kāi)發(fā)出了多種溫拌瀝青混合料。迄今為止，WMA技術(shù)有三大體系，數(shù)十種溫拌瀝青混合料技術(shù)。
2、國(guó)內(nèi)WMA研究應(yīng)用
我國(guó)的溫拌技術(shù)起步較晚，主要是學(xué)習(xí)和引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用和創(chuàng)新。2005年，我國(guó)的第一條溫拌瀝青混合料試驗(yàn)路在北京鋪設(shè)成功。該試驗(yàn)路段是中美合資，采用的是乳化瀝青溫拌技術(shù)。此后，WMA技術(shù)在我國(guó)得到了迅速發(fā)展，各個(gè)省市開(kāi)始研究和應(yīng)用WMA。此外，我國(guó)還開(kāi)發(fā)出了改性瀝青溫拌技術(shù)，并于2006年成功鋪設(shè)了世界上第一條改性瀝青SMA溫拌試驗(yàn)路。隨著溫拌技術(shù)的日益發(fā)展，各省市也制定了一些溫拌技術(shù)的設(shè)計(jì)規(guī)范和施工規(guī)范，如河北省的《溫拌瀝青混合料施工技術(shù)指南》、青海省的《寒區(qū)溫拌瀝青混合料路面技術(shù)規(guī)范》等，這些規(guī)范都有利于WMA技術(shù)的推廣和實(shí)施。
二、溫拌瀝青混合料的性能特點(diǎn)
1、溫拌瀝青混合料技術(shù)的原理和制備方法
在高溫下，瀝青變得松軟，能夠發(fā)揮其膠結(jié)作用，將集料良好地裹附在一起，形成一個(gè)整體，在荷載作用下不致松散，而瀝青良好的流動(dòng)性和潤(rùn)滑作用又使混合料具有較強(qiáng)的變形能力，在荷載作用下集料不會(huì)被擠壓破碎。溫拌瀝青混合料就是采取若干技術(shù)措施(使用改性瀝青或者加入溫拌劑)，使得混合料能夠在較低溫度下拌合和攤鋪，瀝青能夠很好地裹覆在集料上，較好地發(fā)揮其粘結(jié)和潤(rùn)滑作用，同時(shí)保持混合料路用性能不低于HMA。歸納起來(lái)，目前國(guó)內(nèi)外WMA生產(chǎn)技術(shù)主要有三大類(lèi)：有機(jī)添加劑法、泡沫法、化學(xué)添加劑法。
2、溫拌瀝青混合料優(yōu)點(diǎn)
(1)節(jié)能減排，低碳環(huán)保。由于采用了較低的溫度，在混合料生產(chǎn)和施工工程中將會(huì)節(jié)省大量的電能，煤料和燃油，CO2等溫室氣體排放量也大大減少，這既是減輕溫室效應(yīng)的有效措施，也符合生態(tài)社會(huì)和可持續(xù)發(fā)展的需求。另外，溫拌瀝青混合料在攤鋪過(guò)程中，基本可以實(shí)現(xiàn)無(wú)煙作業(yè)，有毒有害氣體排放明顯減少，很大程度上保護(hù)了施工技術(shù)人員的身體健康。(2)減輕瀝青的老化程度，延長(zhǎng)混合料使用壽命。較低的溫度降低了瀝青的初期老化程度，提高了混合料的路用性能。(3)延長(zhǎng)施工季節(jié)，提高施工效率。施工時(shí)溫度降低，混合料與室外環(huán)境溫差減小，可以延長(zhǎng)施工季節(jié)及日施工時(shí)間。(4)較低的溫度能夠較好地保護(hù)施工設(shè)備，延長(zhǎng)其壽命，并較快開(kāi)放交通。
3、溫拌瀝青混合料的路用性能
(1)高溫性能�？管�(chē)轍性能是評(píng)價(jià)瀝青混合料高溫性能的重要指標(biāo)。室內(nèi)試驗(yàn)表明，在孔隙率基本相同的情況下，WMA的動(dòng)穩(wěn)定度比HMA的動(dòng)穩(wěn)定度提高10%左右，其高溫穩(wěn)定性?xún)?yōu)于熱拌瀝青混合料，具有良好的抗車(chē)轍性能。(2)低溫性能�；旌狭系牡蜏貜澢囼�(yàn)表明，WMA與HMA試件破壞時(shí)的應(yīng)變相差不大，二者低溫抗裂性無(wú)異。分析可知，加入溫拌劑后，溫拌劑摻量大小對(duì)瀝青混合料的低溫性能影響不大，混合料的低溫性能主要由瀝青本身決定。(3)水穩(wěn)定性。研究表明，加入溫拌劑后，瀝青裹附到集料表面，在水的作用下，混合料抗剝落能力增強(qiáng)。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)表明，無(wú)論是浸水馬歇爾實(shí)驗(yàn)，還是凍融劈裂實(shí)驗(yàn)，WMA的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都高于HMA，這說(shuō)明溫拌瀝青混合料的水穩(wěn)定性要優(yōu)于熱拌瀝青混合料。實(shí)驗(yàn)表明，在一定的范圍內(nèi)，溫拌劑摻量越多，溫拌瀝青混合料的水穩(wěn)定性越好。(4)疲勞性能。通過(guò)中點(diǎn)加載彎曲實(shí)驗(yàn)，得出不同應(yīng)力比下混合料試件破壞時(shí)的疲勞壽命次數(shù)，繪出混合料疲勞方程曲線。結(jié)果表明，溫拌瀝青混合料的疲勞曲線略高于同級(jí)配的熱拌瀝青混合料，說(shuō)明WMA的疲勞性能優(yōu)于同級(jí)配的HMA。
三、溫拌瀝青混合料現(xiàn)階段存在的問(wèn)題
溫拌瀝青混合料在應(yīng)用中主要存在的問(wèn)題有：
(1)初建成本較高。實(shí)踐表明，相對(duì)于熱拌瀝青混合料，由于溫拌劑的添加，溫拌瀝青混合料成本增加6%左右。(2)設(shè)計(jì)規(guī)范尚未制定。由于溫拌技術(shù)起步較晚，理論技術(shù)尚處于研究階段，除了制備方法不同，其設(shè)計(jì)和施工都是采用熱拌瀝青混合料的相關(guān)規(guī)范。為了使溫拌技術(shù)得到推廣，急需制定設(shè)計(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)等相關(guān)規(guī)范。(3)對(duì)原材料要求較高。雖然溫拌瀝青混合料具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，但其對(duì)原瀝青和集料的質(zhì)量要求很高，質(zhì)量稍差的碎石及尾礦砂等固體廢棄物應(yīng)用于WMA的研究還很少見(jiàn)。同熱拌瀝青混合料一樣，今后應(yīng)大力研究不同廢棄物在溫拌瀝青混合料中的應(yīng)用，這有利于道路建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。(4)其他問(wèn)題。如WMA在低溫條件下存在水損害現(xiàn)象、長(zhǎng)期路用性能有待評(píng)估、難以精確評(píng)價(jià)其節(jié)能環(huán)保性能等，這些問(wèn)題都需要進(jìn)一步的研究。
四、結(jié)語(yǔ)
溫拌瀝青混合料技術(shù)以其節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢(shì)和良好的路用性能得到人們的青睞，其應(yīng)用前景十分廣闊。今后，溫拌瀝青混合料技術(shù)在排水降噪，長(zhǎng)大隧道工程，低溫季節(jié)和寒冷地區(qū)等一些特殊功能瀝青路面中的應(yīng)用將會(huì)更加廣泛。
參考文獻(xiàn)：
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