论文部分内容阅读
【摘 要】目前，道路建设中大多数采用沥青路面，热拌沥青混合料（HMA）的路用性能已经得到理论和实践的检验，因而得到了广泛推广和使用。然而，随着社会的发展与进步，热拌沥青混合料自身的缺陷越来越不符合资源节约型及环境友好型社会的发展和生态的要求，而温拌沥青混合料能在较低的温度下拌合，克服了热拌沥青技术的缺点，并且路用性能良好，因而得到了道路建设者的青睐。
【关键词】温拌沥青混合料；现状；问题
引言
温拌沥青混合料是使用一种具有适当粘度的调和沥青，从而能在相对较低的温度下拌合、摊铺、碾压沥青混合料。相对于HMA，WMA的拌和温度降低了10-500C，摊铺和碾压温度降低了300C左右，而WMA的路用性能和HMA相比没有明显的降低；同时，由于WMA的生产温度较低而减少了能源消耗、降低了CO2等废气的排放量，减轻了沥青混合料拌合时的高温老化，增加了沥青路面的使用寿命。
一、温拌沥青混合料的性能特点
1、温拌沥青混合料技术的原理和制备方法
在高温下，沥青变得松软，能够发挥其胶结作用，将集料良好地裹附在一起，形成一个整体，在荷载作用下不致松散，而沥青良好的流动性和润滑作用又使混合料具有较强的变形能力，在荷载作用下集料不会被挤压破碎。温拌沥青混合料就是采取若干技术措施（使用改性沥青或者加入温拌剂），使得混合料能够在较低温度下拌合和摊铺，沥青能够很好地裹覆在集料上，较好地发挥其粘结和润滑作用，同时保持混合料路用性能不低于HMA。归纳起来，目前国内外WMA生产技术主要有三大类：有机添加剂法、泡沫法、化学添加剂法。表1总结了已经开发出来并得到推广的WMA制备技术。
2、温拌沥青混合料优点
（1）节能减排，低碳环保。
由于采用了较低的温度，在混合料生产和施工工程中将会节省大量的电能，煤料和燃油，CO2等温室气体排放量也大大减少，这既是减轻温室效应的有效措施，也符合生态社会和可持续发展的需求。另外，温拌沥青混合料在摊铺过程中，基本可以实现无烟作业，有毒有害气体排放明显减少，很大程度上保护了施工技术人员的身体健康。
（2）减轻沥青的老化程度，延长混合料使用寿命。
较低的温度降低了沥青的初期老化程度，提高了混合料的路用性能。
（3）延长施工季节，提高施工效率。
施工时温度降低，混合料与室外环境温差减小，可以延长施工季节及日施工时间。
（4）较低的温度能够较好地保护施工设备，延长其寿命，并较快开放交通。
二、温拌沥青混合料技术
1、沥青发泡技术
WMA-Foam两阶段温拌技术。WMA-Foam在拌和阶段使用软胶结料和硬胶结料两种硬度不同的沥青材料，硬胶结料是以泡沫沥青的形式加入的。根据要配制的调和沥青的针入度来确定软胶结料和硬胶结料的混合比率。如果有需要，结合料中还可以加入抗剥落剂，以减少水损坏。第一阶段，在100℃左右软胶结料与矿料拌和，初步覆盖矿料，矿料的加热温度为100-120℃。然后在90-120℃以泡沫形式加入硬膠结料进行充分拌和。硬胶结料加入到混合料中时，向加热的硬胶结料注入冷水而形成的快速蒸发会产生大量的烟雾使硬泡沫胶结料与软胶结料结合，从而达到所需组成和特性的沥青产品。
2、降粘技术
Sasobit降粘技术。Sasobit是具有高熔点的费托蜡，在欧洲被人们称作“沥青混合料压实助手”、“沥青流动改性剂”，它是一种细结晶体，它的熔点约为99℃，在超过116℃时，可以完全溶解于沥青胶结料中，使胶结料的粘度降低，从而降低了沥青混合料的摊铺和压实温度。温度低于熔点时，Sasobit在沥青胶结料中形成晶格结构，这是含有Sasobit沥青稳定性的基础，Sasobit还可以提高沥青混合料的抗车辙能力以及压实度。
3、表面活性技术
常见的是Evotherm系列温拌技术。Evotherm包含表面活性剂、配制粘结剂、含有较少残余水的乳液，在摊铺及压实的持续压力下剪切、压缩，微乳液形成滑移平面，有效地降低了粘结剂相的粘度，这种剪切诱导粘度允许沥青混合料在低温下摊铺和压实。
三、所存在的问题
尽管WMA生产技术已经取得了显著进步，但仍然存在着多方面的不足。如降低沥青混合料拌合、摊铺、和碾压温度对集料粘附性的影响，添加剂对沥青混合料路用性能（抗水损害性能、抗车辙能力）的影响。目前在这些方面的相关研究比较少。
1、在温拌沥青混合料中使用熟石灰和液体抗剥落剂对沥青混合料抗水损害能力的影响。水损害通常不限于一个机制而是有很多过程结合在一起的结果。从化学的角度看，虽然沥青和骨料均没有净电荷，但是各组分都有非均匀分布电荷，它们都有吸引其他材料异种电荷的趋势。由添加剂导致的发泡过程使电荷再分配更复杂，从而可能影响混合料的水敏感性。特别是在混合物温度100-1400C时.，骨料不可能完全干，且含水的添加剂通常是钠铝硅酸盐晶体，这时结晶成细粉。这些水晶含有大量孔隙，可以吸收或释放水分子且没有损坏晶体结构，当和粘结剂同时添加到混合料中时，随着结晶水被释放，形成非常细的水雾，在粘结剂中引起体积膨胀，从而在低温情况下增加混合料的和易性和兼容性。Asphamin造成水的吸收和释放过程使电荷再分配更复杂，因此可能影响混合料的水敏感性。一般来说，虽然在粘结剂的混合阶段蜡不释放任何水分子，并且不影响混合料的水敏感性，但从化学角度看，骨料、粘结剂、蜡之间的反应并不清楚，特别是随着液态ASAs混合在粘结剂和石蜡中，然后和集料或waterbearing混合，在温度约110℃时，液体ASAs和WMA添加剂之间的化学反应可能发生，从而可能导致混合料之间粘结力的下降。液体ASAs和WMA添加剂之间的反应对混合料水损害的影响目前没有充分的研究。 2、目前虽然对Sasobit改性粘结剂和混合料进行了广泛的研究和室内试验，包括Sasobit改性粘结剂性能等级、粘度和老化特性以及SasobitWMA抗车辙性能、抗开裂和抗水损害性能的影响。然而，就材料类型和气候条件，如何在寒冷天气发挥WMA功能的研究非常有限。通常，Sasobit对低温开裂的影响将取决于混合料的具体条件。如何在较低温度下测试，通过较为完整的热裂解分析而获得其对WMA低温性能的影响，这需要在未来研究中解决。
3、在温拌沥青混合料生产技术中所用的调和沥青通常为软质沥青，它通常会对混合料的抗车辙性能带来一定的影响，也有部分研究将软质沥青和硬质沥青按一定比例配合使用，但目前在这方面的研究较少，且没有较为明确的规范来确定软质沥青和硬质沥青合理的配合比例。
4、对于沸石发泡技术，从理论上来讲，沸石释放水遇到高温沥青形成泡沫沥青，降低了混合料的粘度，增加了和易性。但其存在以下问题：（1）减小沥青粘结剂的老化，将导致路面早期的过度车辙；（2）较低的生产温度会导致在摊铺阶段，混合料掺杂更多的水分，如果包含在Advera中的沸石其水分未蒸发或被重吸收，这种情况会导致沥青和集料之间粘结力的降低，车辙会加剧。以水为基础的发泡技术在以后研究中应该不断完善。
四、研究趋势
未来沥青混合料温拌技术研究应该考虑以下几点，使此项技术日趋完善。
1、探究各种添加剂对沥青混合料路用性能的影响。如各种抗剥落剂与集料和沥青反应的微观机理导致的水损害等。
2、使用廉价产品来代替价格不断上升的液体沥青和石油产品。如国外新一代代固体无尘硫磺产品（Thiopave）的出现，产生了硫磺延长沥青，它不但降低了沥青用量，而且解决了早期的安全问题以及环境污染问题。这种新的添加剂不需要在工厂用热粘结剂预拌，在高温拌合情况下，部分硫磺熔解到粘结剂，降低了混合料粘度，其余部分则沉淀冷却为混合物和结晶沥青基质，包裹在集料周围，这些硫晶体强化了混合料，提高了其抗车辙的能力，它的拌合料生产温度为130℃左右。为了应对全球不断紧缺的沥青和石油资源，我们可以发展一些廉价的甚至更加环保的产品来发展温拌沥青混合料技术。
结束语
综上所述，温拌沥青混合料技术以其节能环保的优势和良好的路用性能得到人们的青睐，其应用前景十分广阔。今后，温拌沥青混合料技术在排水降噪，长大隧道工程，低温季节和寒冷地区等一些特殊功能沥青路面中的應用将会更加广泛。
参考文献：
[1]李德超.温拌沥青混合料技术综述[J].石油沥青，2008，（22）.
[2]刘至飞，吴少鹏.温拌沥青混合料现状及存在问题[J].武汉理工大学学报，2009，（31）.
【关键词】温拌沥青混合料；现状；问题
引言
温拌沥青混合料是使用一种具有适当粘度的调和沥青，从而能在相对较低的温度下拌合、摊铺、碾压沥青混合料。相对于HMA，WMA的拌和温度降低了10-500C，摊铺和碾压温度降低了300C左右，而WMA的路用性能和HMA相比没有明显的降低；同时，由于WMA的生产温度较低而减少了能源消耗、降低了CO2等废气的排放量，减轻了沥青混合料拌合时的高温老化，增加了沥青路面的使用寿命。
一、温拌沥青混合料的性能特点
1、温拌沥青混合料技术的原理和制备方法
在高温下，沥青变得松软，能够发挥其胶结作用，将集料良好地裹附在一起，形成一个整体，在荷载作用下不致松散，而沥青良好的流动性和润滑作用又使混合料具有较强的变形能力，在荷载作用下集料不会被挤压破碎。温拌沥青混合料就是采取若干技术措施（使用改性沥青或者加入温拌剂），使得混合料能够在较低温度下拌合和摊铺，沥青能够很好地裹覆在集料上，较好地发挥其粘结和润滑作用，同时保持混合料路用性能不低于HMA。归纳起来，目前国内外WMA生产技术主要有三大类：有机添加剂法、泡沫法、化学添加剂法。表1总结了已经开发出来并得到推广的WMA制备技术。
2、温拌沥青混合料优点
（1）节能减排，低碳环保。
由于采用了较低的温度，在混合料生产和施工工程中将会节省大量的电能，煤料和燃油，CO2等温室气体排放量也大大减少，这既是减轻温室效应的有效措施，也符合生态社会和可持续发展的需求。另外，温拌沥青混合料在摊铺过程中，基本可以实现无烟作业，有毒有害气体排放明显减少，很大程度上保护了施工技术人员的身体健康。
（2）减轻沥青的老化程度，延长混合料使用寿命。
较低的温度降低了沥青的初期老化程度，提高了混合料的路用性能。
（3）延长施工季节，提高施工效率。
施工时温度降低，混合料与室外环境温差减小，可以延长施工季节及日施工时间。
（4）较低的温度能够较好地保护施工设备，延长其寿命，并较快开放交通。
二、温拌沥青混合料技术
1、沥青发泡技术
WMA-Foam两阶段温拌技术。WMA-Foam在拌和阶段使用软胶结料和硬胶结料两种硬度不同的沥青材料，硬胶结料是以泡沫沥青的形式加入的。根据要配制的调和沥青的针入度来确定软胶结料和硬胶结料的混合比率。如果有需要，结合料中还可以加入抗剥落剂，以减少水损坏。第一阶段，在100℃左右软胶结料与矿料拌和，初步覆盖矿料，矿料的加热温度为100-120℃。然后在90-120℃以泡沫形式加入硬膠结料进行充分拌和。硬胶结料加入到混合料中时，向加热的硬胶结料注入冷水而形成的快速蒸发会产生大量的烟雾使硬泡沫胶结料与软胶结料结合，从而达到所需组成和特性的沥青产品。
2、降粘技术
Sasobit降粘技术。Sasobit是具有高熔点的费托蜡，在欧洲被人们称作“沥青混合料压实助手”、“沥青流动改性剂”，它是一种细结晶体，它的熔点约为99℃，在超过116℃时，可以完全溶解于沥青胶结料中，使胶结料的粘度降低，从而降低了沥青混合料的摊铺和压实温度。温度低于熔点时，Sasobit在沥青胶结料中形成晶格结构，这是含有Sasobit沥青稳定性的基础，Sasobit还可以提高沥青混合料的抗车辙能力以及压实度。
3、表面活性技术
常见的是Evotherm系列温拌技术。Evotherm包含表面活性剂、配制粘结剂、含有较少残余水的乳液，在摊铺及压实的持续压力下剪切、压缩，微乳液形成滑移平面，有效地降低了粘结剂相的粘度，这种剪切诱导粘度允许沥青混合料在低温下摊铺和压实。
三、所存在的问题
尽管WMA生产技术已经取得了显著进步，但仍然存在着多方面的不足。如降低沥青混合料拌合、摊铺、和碾压温度对集料粘附性的影响，添加剂对沥青混合料路用性能（抗水损害性能、抗车辙能力）的影响。目前在这些方面的相关研究比较少。
1、在温拌沥青混合料中使用熟石灰和液体抗剥落剂对沥青混合料抗水损害能力的影响。水损害通常不限于一个机制而是有很多过程结合在一起的结果。从化学的角度看，虽然沥青和骨料均没有净电荷，但是各组分都有非均匀分布电荷，它们都有吸引其他材料异种电荷的趋势。由添加剂导致的发泡过程使电荷再分配更复杂，从而可能影响混合料的水敏感性。特别是在混合物温度100-1400C时.，骨料不可能完全干，且含水的添加剂通常是钠铝硅酸盐晶体，这时结晶成细粉。这些水晶含有大量孔隙，可以吸收或释放水分子且没有损坏晶体结构，当和粘结剂同时添加到混合料中时，随着结晶水被释放，形成非常细的水雾，在粘结剂中引起体积膨胀，从而在低温情况下增加混合料的和易性和兼容性。Asphamin造成水的吸收和释放过程使电荷再分配更复杂，因此可能影响混合料的水敏感性。一般来说，虽然在粘结剂的混合阶段蜡不释放任何水分子，并且不影响混合料的水敏感性，但从化学角度看，骨料、粘结剂、蜡之间的反应并不清楚，特别是随着液态ASAs混合在粘结剂和石蜡中，然后和集料或waterbearing混合，在温度约110℃时，液体ASAs和WMA添加剂之间的化学反应可能发生，从而可能导致混合料之间粘结力的下降。液体ASAs和WMA添加剂之间的反应对混合料水损害的影响目前没有充分的研究。 2、目前虽然对Sasobit改性粘结剂和混合料进行了广泛的研究和室内试验，包括Sasobit改性粘结剂性能等级、粘度和老化特性以及SasobitWMA抗车辙性能、抗开裂和抗水损害性能的影响。然而，就材料类型和气候条件，如何在寒冷天气发挥WMA功能的研究非常有限。通常，Sasobit对低温开裂的影响将取决于混合料的具体条件。如何在较低温度下测试，通过较为完整的热裂解分析而获得其对WMA低温性能的影响，这需要在未来研究中解决。
3、在温拌沥青混合料生产技术中所用的调和沥青通常为软质沥青，它通常会对混合料的抗车辙性能带来一定的影响，也有部分研究将软质沥青和硬质沥青按一定比例配合使用，但目前在这方面的研究较少，且没有较为明确的规范来确定软质沥青和硬质沥青合理的配合比例。
4、对于沸石发泡技术，从理论上来讲，沸石释放水遇到高温沥青形成泡沫沥青，降低了混合料的粘度，增加了和易性。但其存在以下问题：（1）减小沥青粘结剂的老化，将导致路面早期的过度车辙；（2）较低的生产温度会导致在摊铺阶段，混合料掺杂更多的水分，如果包含在Advera中的沸石其水分未蒸发或被重吸收，这种情况会导致沥青和集料之间粘结力的降低，车辙会加剧。以水为基础的发泡技术在以后研究中应该不断完善。
四、研究趋势
未来沥青混合料温拌技术研究应该考虑以下几点，使此项技术日趋完善。
1、探究各种添加剂对沥青混合料路用性能的影响。如各种抗剥落剂与集料和沥青反应的微观机理导致的水损害等。
2、使用廉价产品来代替价格不断上升的液体沥青和石油产品。如国外新一代代固体无尘硫磺产品（Thiopave）的出现，产生了硫磺延长沥青，它不但降低了沥青用量，而且解决了早期的安全问题以及环境污染问题。这种新的添加剂不需要在工厂用热粘结剂预拌，在高温拌合情况下，部分硫磺熔解到粘结剂，降低了混合料粘度，其余部分则沉淀冷却为混合物和结晶沥青基质，包裹在集料周围，这些硫晶体强化了混合料，提高了其抗车辙的能力，它的拌合料生产温度为130℃左右。为了应对全球不断紧缺的沥青和石油资源，我们可以发展一些廉价的甚至更加环保的产品来发展温拌沥青混合料技术。
结束语
综上所述，温拌沥青混合料技术以其节能环保的优势和良好的路用性能得到人们的青睐，其应用前景十分广阔。今后，温拌沥青混合料技术在排水降噪，长大隧道工程，低温季节和寒冷地区等一些特殊功能沥青路面中的應用将会更加广泛。
参考文献：
[1]李德超.温拌沥青混合料技术综述[J].石油沥青，2008，（22）.
[2]刘至飞，吴少鹏.温拌沥青混合料现状及存在问题[J].武汉理工大学学报，2009，（31）.