溫拌劑在西商高速公路試驗(yàn)路段的應(yīng)用

張 軍

(中鐵十局集團(tuán)西北工程有限公司，陜西西安 710065)

1 HH-X溫拌劑簡(jiǎn)介

1)HH-X型溫拌劑是一種表面活性類添加劑，在瀝青混合料拌合時(shí)添加，具有微乳化、抗剝落、降粘等多種功能，達(dá)到顯著降低瀝青混合料的生產(chǎn)、施工溫度。并且整個(gè)過程不影響混合料的材質(zhì)和性能。西安公路研究院經(jīng)過兩年多的試驗(yàn)研究，已經(jīng)形成性能穩(wěn)定的溫拌劑產(chǎn)品。通過反復(fù)室內(nèi)試驗(yàn)表明:該產(chǎn)品性能已經(jīng)達(dá)到甚至部分性能優(yōu)于國(guó)外同類先進(jìn)產(chǎn)品。

2)技術(shù)原理。a.溫拌添加劑具有微乳化作用，可以和瀝青形成油包水(W/O)狀態(tài)，使水分相對(duì)穩(wěn)定的存在于瀝青之中。b.瀝青中由于存在水分，而水即使在常溫下也具有流動(dòng)性，在高溫情況下可以汽化膨脹發(fā)泡，在瀝青內(nèi)部形成泡沫結(jié)構(gòu)。因此，當(dāng)瀝青在較低施工溫度下粘度較大，受到外力作用時(shí)，由于其中的水分和泡沫具有較大的變形能力，使瀝青整體也具有較大變形能力，利于壓實(shí)。也就是說:溫拌混合料，通過水膜的潤(rùn)滑作用，極大地弱化了混合料的工作溫度與瀝青粘度的相關(guān)性，從而達(dá)到瀝青混合料各施工環(huán)節(jié)溫度可以降低的效果。c.在瀝青混合料拌和過程中，在表面活性類添加劑和水的共同作用下，瀝青內(nèi)部形成的泡沫便形成水膜潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)，該水膜結(jié)構(gòu)能夠顯著增加混合料的工作性。在壓實(shí)前，水膜的存在將避免混合料的團(tuán)聚，增加混合料的攤鋪工作性;壓實(shí)過程中，在振動(dòng)和輪碾的揉搓作用下，水膜潤(rùn)滑作用得到最大的體現(xiàn)，粗集料位置調(diào)整和骨架結(jié)構(gòu)形成更加容易。混合料碾壓成型后，在長(zhǎng)期的使用環(huán)境中，水分逐漸完全揮發(fā)，使溫拌瀝青混合料具有與熱拌瀝青混合料相同的性能。d.溫拌混合料性能的核心是施工各環(huán)節(jié)溫度降低了，因此其優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在兩方面:常溫季節(jié)施工可以降低拌合溫度實(shí)現(xiàn)溫拌;低溫季節(jié)，與熱拌混合料同溫拌和，增加施工各環(huán)節(jié)的溫度容許范圍，從而延長(zhǎng)施工各環(huán)節(jié)容許操作時(shí)間，達(dá)到低溫季節(jié)可以施工，延長(zhǎng)施工季節(jié)。

2 試驗(yàn)路工程概況

1)實(shí)驗(yàn)段路面情況:西安至商州高速公路(第二通道)第36合同段為乳化型溫拌瀝青混合料試驗(yàn)段。起止里程為:K69+450～K97+381，路線長(zhǎng)總計(jì)27.931 km。路段路面結(jié)構(gòu)為:水泥穩(wěn)定碎石基層+12 cm ATB-30+6 cm AC-16+4 cm SMA瀝青混合料面層。2)施工環(huán)境:夜間鋪筑段落:2011年11月13日，21:00～23:00，夜間，氣溫0℃ ～5℃，微風(fēng)(三級(jí));溫拌試驗(yàn)路K75+280～K75+120。白天鋪筑段落:2011年11月13日10:00～12:00，晴，氣溫5℃ ～10℃，溫拌樁號(hào):K15+280～K15+780，對(duì)比段熱拌混合料樁號(hào)為:K75+780～K76+520。3)試驗(yàn)路混合料級(jí)配為AC-16型，油石比為4.7%;瀝青為70號(hào)基質(zhì)瀝青，溫拌劑為西安公路研究院研制的HH-X溫拌劑，與瀝青質(zhì)量比為5∶95。AC-16級(jí)配曲線見圖1。

圖1 AC-16級(jí)配曲線

3 施工情況

1)溫拌劑添加情況。根據(jù)設(shè)計(jì)配合比，現(xiàn)場(chǎng)瀝青混合料拌和時(shí)，采用瀝青噴灑完后加礦粉的工藝，干拌2 s后進(jìn)行瀝青噴灑。溫拌濃縮液與瀝青質(zhì)量比為5∶95，溫拌濃縮液在瀝青開始噴灑后延時(shí)2 s開始噴入，根據(jù)噴灑量，調(diào)整噴灑設(shè)備的壓力，使得噴入時(shí)間控制在6 s～8 s以內(nèi)，同時(shí)確保在瀝青噴灑完畢前完成溫拌濃縮液的噴灑。在噴灑瀝青結(jié)束后6 s添加礦粉，實(shí)踐證明后添加礦粉基本不影響溫拌料的裹附性及質(zhì)量。

2)在拌合的過程中，溫拌劑的噴灑由拌合樓噴灑瀝青信號(hào)控制，無需手工操作，噴灑計(jì)量準(zhǔn)確，拌合效果較好。在溫拌劑噴入瞬間有大量的水蒸氣出現(xiàn);混合料拌和均勻后，出料時(shí)基本沒有煙氣產(chǎn)生。11月13日進(jìn)行溫拌混合料夜間施工，夜間施工時(shí)環(huán)境溫度為0℃ ～5℃，風(fēng)力3級(jí)，溫拌混合料出料溫度控制在145℃左右，比熱拌混合料在正常氣候環(huán)境下的施工溫度降低大約15℃，攤鋪及碾壓過程中并未出現(xiàn)異常現(xiàn)象，壓實(shí)度及平整度均比較好。

3)11月13日由于環(huán)境溫度較高，因此控制混合料出料溫度在130℃左右，碾壓過程試驗(yàn)了以鋼輪振動(dòng)碾壓和以膠輪揉壓為主兩種壓實(shí)方式，試驗(yàn)結(jié)果顯示兩種方式的碾壓均保證了路面使用功能，由于以揉壓為主的壓實(shí)方式經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)對(duì)石料的破壞較小，因此建議對(duì)于溫拌混合料采用傳統(tǒng)的壓實(shí)方式即可。

4)攤鋪過程中溫度控制基本達(dá)到預(yù)期效果，在不同的環(huán)境溫度下，溫拌混合料表現(xiàn)出較長(zhǎng)的碾壓溫度區(qū)間，比熱拌混合料對(duì)應(yīng)溫度最高可降低30℃以上。

4 檢測(cè)結(jié)果

1)試驗(yàn)路段碾壓結(jié)果表見表1。

試驗(yàn)路段碾壓結(jié)果表明:

a.壓實(shí)過程中，終壓時(shí)當(dāng)溫度降低到50℃，路面出現(xiàn)微小橫向裂紋，表明50℃為終壓極限溫度，如果低于該溫度繼續(xù)碾壓會(huì)造成路面結(jié)構(gòu)性損害。

b.為保證壓實(shí)度和平整度，初壓應(yīng)在混合料不產(chǎn)生推移、開裂等情況下盡量在攤鋪后較高溫度下進(jìn)行。

2)試驗(yàn)路段碾壓結(jié)果分析。

a.在正常施工段落，溫拌混合料的壓實(shí)度均滿足規(guī)范要求。

b.溫拌混合料壓實(shí)度和熱拌混合料的相當(dāng);如果用溫拌混合料的馬歇爾試件密度控制溫拌混合料的壓實(shí)度，則結(jié)果偏大，因此建議在以后的壓實(shí)度控制中，溫拌混合料應(yīng)采用理論密度來控制壓實(shí)度。

表1 壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果表

3)試驗(yàn)結(jié)論。

a.溫拌瀝青混合料在正常的施工環(huán)境溫度下可降低混合料出料溫度30℃以上;當(dāng)環(huán)境溫度較低(不適合熱拌混合料攤鋪)，通過不降低或較少降低混合料溫度(與熱拌比較)，采用溫拌工藝可以爭(zhēng)取更長(zhǎng)的施工攤鋪溫度區(qū)間，延長(zhǎng)施工季節(jié)。

b.攤鋪過程中，施工機(jī)械應(yīng)及時(shí)跟進(jìn)，盡量在較高溫度下完成混合料壓實(shí)。

c.溫拌混合料碾壓工藝同熱拌傳統(tǒng)工藝即可保證路面的壓實(shí)度。

d.通過此次試驗(yàn)路的攤鋪，對(duì)于溫拌混合料的各階段的碾壓溫度推薦如下:

初壓溫度不低于100℃;復(fù)壓溫度不低于90℃;終壓溫度不低于55℃，且溫度越高，越有利于壓實(shí)。

［1］JTJ 052-2000，公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程［S］.

［2］JTG F40-2004，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］秦光春，黃昌頌.溫拌瀝青混合料技術(shù)及最新研究［J］.石油瀝青，2006(4):94-96.

［4］王 維.瀝青混合料溫拌技術(shù)的應(yīng)用研究［D］.南京:東南大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007.