溫拌瀝青混合料施工質量與減排效果測試分析

李君強，王立志，徐強

（1.濟南市公路管理局，山東濟南250014；2.山東建筑大學山東省道路與交通工程高校重點實驗室，山東濟南250101）

0 引言

熱拌瀝青混合料以其良好的路用性能和成熟的技術工藝成為目前高等級公路的主要鋪面技術。然而作為主要道路建材的石油瀝青，是十分復雜的烴類和非烴類的混合物，部分組分在與高溫礦料拌和及共存過程中受熱遷移到空氣中，形成瀝青煙［1－3］。瀝青煙氣中的有害成分如SO2、NOx、CO和苯并芘等，會對大氣、水源和環(huán)境造成嚴重的污染［4－6］，對人體造成危害。近年來，橡膠改性瀝青、高粘瀝青等新型改性瀝青的推廣應用在改善了瀝青混合料路用性能的同時，也提高了施工溫度的要求，加劇了生產過程中瀝青煙氣的排放［7－8］。

與傳統(tǒng)熱拌瀝青混合料相比，溫拌瀝青混合料至少能降低20℃以上的拌和及施工溫度，且能保持較好技術指標，被認為是兼顧路用性能和環(huán)境保護的綠色施工技術。但溫拌技術在推廣過程遇到了一些問題，主要是國內外對溫拌瀝青混合料的研究多集中在路用性能的室內試驗，實際工程中往往達不到預期的降溫幅度，而瀝青煙氣的排放則以期望降溫幅度估算得到，缺少定量分析研究，極大地限制了新技術的發(fā)展［9－11］。為準確的評價溫拌技術的煙氣減排效果，文章采用山東建筑大學研發(fā)的APTL溫拌技術進行溫拌瀝青混合料的設計和施工，在保證施工質量的基礎上觀測生產過程中的煙氣排放。

1 溫拌AC－20瀝青混合料的設計

1.1 集料與級配

試驗集料采用濟南地區(qū)石灰?guī)r，填料為石灰?guī)r磨細礦粉，技術指標均符合JTG F40—2004《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》的要求。試驗選用混合料類型為AC－20，最終生產配合比設計級配見表1。

表1 AC－20礦料設計級配通過百分率

1.2 瀝青膠結料

瀝青膠結料選擇常用的齊魯70#普通道路石油瀝青，其技術指標見表2，符合JTG F40—2004《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》關于普通道路石油瀝青的技術要求。

表2 70#道路石油瀝青技術指標

1.3 溫拌瀝青混合料技術指標

溫拌瀝青混合料拌和站生產中APTL溫拌劑水溶液摻量為瀝青質量的5%，出料溫度為125℃。取樣在實驗室內成型試件，成型溫度為120℃，得到的體積參數(shù)指標及路用性能驗證見表3，均符合熱拌瀝青混合料設計指標要求，可以進行瀝青路面的鋪筑。

2 溫拌瀝青混合料現(xiàn)場施工質量

優(yōu)質的施工質量是瀝青路面取得良好使用性能的保障，溫拌瀝青混合料應在不增加施工難度的條件下達到或超過熱拌瀝青混合料的施工質量水平，才能有利于該綠色施工技術的推廣。文章依托濟南公路局路面養(yǎng)護項目，進行了APTL溫拌瀝青混合料施工質量檢驗。

表3 AC－20配合比設計技術指標及路用性能驗證

2.1 溫度控制及碾壓工藝

路面鋪筑過程中仍然以125℃進行出料控制，運料車到達現(xiàn)場實測車內料溫平均值為123℃，攤鋪機后實測層內溫度為118℃，隨即開始碾壓過程。初壓采用2臺DD130鋼輪壓路機振動壓實2遍；復壓采用2臺25 t膠輪壓路機碾壓4遍；終壓采用1臺DD130鋼輪壓路機關閉振動進行靜壓收光2遍。碾壓結束后，路表外觀良好。

2.2 壓實效果檢驗

（1）壓實度檢驗

對完工路面進行鉆芯測試壓實度，檢測結果見表4。

表4 溫拌瀝青混合料壓實度檢測結果

由表4可以看出，APTL溫拌瀝青混合料在降低30℃條件下拌和、攤鋪及常規(guī)壓實工藝下，完工后路面壓實度檢驗單點合格率100%，壓實度代表值大于規(guī)范要求的質量控制標準97%及交工驗收標準96%，說明該溫度下APTL溫拌技術完全滿足熱拌瀝青混合料施工技術要求。

（2）滲水系數(shù)檢驗

對完工路面進行滲水系數(shù)的檢驗，結果見表5。

表5 溫拌瀝青混合料路面滲水系數(shù)檢驗結果

由表5數(shù)據(jù)可以看出，APTL溫拌瀝青混合料在降低30℃條件下拌和、攤鋪及常規(guī)壓實工藝下，完工后路面各測點滲水系數(shù)均滿足規(guī)范中所規(guī)定的不大于300 mL／min的要求，同樣完全滿足熱拌瀝青混合料施工技術要求。

3 瀝青煙減排效果測試與分析

為了得到溫拌瀝青混合料生產過程中瀝青煙氣減排效果，在瀝青拌和站進行了APTL溫拌瀝青混合料（生產溫度降低30℃）和熱拌瀝青混合料的煙氣排放測試。測試內容包括瀝青煙氣排放及煙氣中有害物質含量兩方面內容。為保證數(shù)據(jù)準確性，測試工作由環(huán)境保護科學研究設計院檢測中心參與完成。

3.1 瀝青煙氣排放量

根據(jù)重量法測定拌和站固定污染源中瀝青煙排放，分別檢測熱拌工藝（160℃）和溫拌工藝（130℃）拌和條件下瀝青煙的實測濃度、廢氣流量和排放速率，結果見表6

表6 瀝青煙氣排放測試

圖1 瀝青煙氣濃度均值變化圖

圖2 瀝青煙廢氣流量均值變化圖

圖3 瀝青煙排放速率均值變化圖

由表6及圖1～3可以看出，與熱拌瀝青混合料拌和相比，溫拌瀝青混合料生產過程中雖然廢氣流量降低幅度不大，僅為1.3%，但瀝青煙實測濃度和排放速率降低幅度分別為81.9%和82.3%，說明采用APTL溫拌工藝并降低拌和溫度對瀝青煙氣總量排放的改善作用十分明顯；另外在測試過程中，工作人員對煙氣的直接感受也說明，溫拌工藝明顯優(yōu)于熱拌工藝。

3.2 瀝青煙中有害物質含量

為進一步總結溫拌與熱拌工藝煙氣危害的大小，現(xiàn)場用氣囊取樣后在實驗室分析主要有害物質含量的變化，包括：SO2、NOx、CO及苯并芘，測試結果見表7及圖4。

表7 瀝青煙氣有害物質含量測試

圖4 瀝青煙中有害物質含量平均值變化圖

從表7和圖4中可以看出，采用溫拌技術后，瀝青混合料在拌和過程中釋放的有害物質含量大大減少，CO氣體最為明顯，其下降幅度為90%；SO2、NOx及苯并芘的降幅分別為63.6%、60.5%和60.8%，說明降低瀝青混合料拌和溫度，減少了瀝青中有害物質向大氣環(huán)境的遷移，極大的改善了拌和站技術人員的工作環(huán)境，減少了大氣污染。

4 結論

根據(jù)研究可知：

（1）在相同壓實組合及工藝條件下，采用APTL溫拌技術并降低30℃生產和施工，完工后路面現(xiàn)場壓實度和滲水系數(shù)均能滿足熱拌瀝青混合料施工技術要求。

（2）與熱拌瀝青混合料相比，溫拌瀝青混合料在拌和過程中廢氣流量變化不大，而瀝青煙濃度及排放速率分別下降了81.9%和82.3%，瀝青煙總排放量有顯著下降。

（3）溫拌工藝瀝青煙氣中有害物質較之熱拌工藝明顯下降，CO含量下降了90%，SO2、NOx及苯并芘等降幅均在60%以上，有效改善瀝青混合料生產對環(huán)境的污染和人體的傷害。

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