淺談溫拌瀝青混合料面層質(zhì)量控制及優(yōu)越性

蔣鳳麟

（徐州市豐縣交通運(yùn)輸局，江蘇徐州 221700）

0 引言

為確保豐縣火車站2011年底建成通車，豐縣火車站與S321、S322連接線工程作為連接豐縣火車站的重要道路之一，它的建成通車具有重要意義。在溫度相對較低的情況下，為保證路面攤鋪質(zhì)量，該工程采用溫拌瀝青混合料進(jìn)行路面攤鋪，在工程質(zhì)量控制與節(jié)能環(huán)保方面都達(dá)到了預(yù)期效果。

1 溫拌瀝青概述

溫拌瀝青混合料（Warm Mix Asphalt簡稱WMA）是一種環(huán)保型的瀝青混合料，可以使混合料能在相對較低的溫度下進(jìn)行拌和、攤鋪和碾壓。就目前的技術(shù)水平而言，相對于熱拌瀝青混合料（簡稱HMA），在正常施工條件下，WMA的施工溫度可以降低20℃～40℃。WMA除了與普通HMA的路用性能基本一致外，還具有以下優(yōu)點(diǎn)：節(jié)約能源；減少CO2、粉塵等有害物質(zhì)的散發(fā)，從而降低對環(huán)境的破壞和對施工人員的健康危害；能夠延長設(shè)備的使用壽命；能更穩(wěn)定地儲(chǔ)存更長的時(shí)間，有更好的靈活性和更長的工作壽命；降低瀝青結(jié)合料在生產(chǎn)過程中的氧化速率，減少熱老化程度，延長瀝青的使用壽命；擴(kuò)大瀝青面層的施工適宜溫度區(qū)間，提高施工速度等。

2 工程實(shí)例

豐縣火車站與S321、S322連接線工程起于豐縣北環(huán)、豐縣東環(huán)交叉環(huán)島處，經(jīng)豐沛鐵路火車站口的東廣場，并向東延伸，在K2+735處向南接S321，止于S322。新建一級公路，設(shè)計(jì)行車速度100 km/h，全線長9.72 km，路基寬度為26 m，行車道路面寬度為22.5 m。

2.1 配合比設(shè)計(jì)

溫拌瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)與熱拌瀝青混合料的設(shè)計(jì)方法基本一致，只是溫拌瀝青混合料室內(nèi)成型方法與成型溫度不同，溫拌瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)過程見圖1。溫拌添加劑摻量很小，故理論密度計(jì)算時(shí)可不考慮其影響（推薦采用實(shí)測法）。溫拌瀝青混合料與熱拌瀝青混合料馬歇爾試件空隙率相差不宜大于0.5%，否則應(yīng)調(diào)整溫拌瀝青混合料成型溫度或改變溫拌劑摻量。

圖1 溫拌瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)流程

（1）溫拌瀝青混合料配合比與熱拌瀝青混合料一致，固體溫拌劑的適宜摻量為混合料中瀝青用量的3%。

（2）進(jìn)行目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)和生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)時(shí)，制備試件的混合料，需采用小型瀝青混合料拌和機(jī)拌和，以模擬生產(chǎn)實(shí)際情況。

（3）每組試件個(gè)數(shù)一律用6個(gè)。室內(nèi)試驗(yàn)時(shí)，添加集料的同時(shí)將固體溫拌劑投入拌鍋攪拌均勻即可。

2.2 施工準(zhǔn)備

（1）瀝青路面施工前，應(yīng)對下封層進(jìn)行檢查，當(dāng)質(zhì)量符合要求時(shí)，方可開始施工。

（2）施工前應(yīng)對進(jìn)場的材料按批進(jìn)行抽檢，以保證材料質(zhì)量符合要求。

（3）施工前應(yīng)對施工機(jī)具進(jìn)行全面檢查、調(diào)整，以保證設(shè)備處于良好狀態(tài)，特別是拌和樓、攤鋪機(jī)的計(jì)量設(shè)備，如電子秤、自動(dòng)找平裝置等必須進(jìn)行計(jì)量標(biāo)定的調(diào)校。

（4）應(yīng)有充分的電源和備用設(shè)備，確保在一個(gè)施工工作日不致因停電或某一設(shè)備的故障，造成生產(chǎn)的中斷。

（5）各種礦料必須分類堆放，不同集料應(yīng)分別放置在硬化場地的堆放場，防止被其它顆粒材料污染。

（6）木質(zhì)素纖維的保管、存放、運(yùn)輸過程中均不得受潮。

（7）溫拌添加劑應(yīng)在陰涼、干燥的環(huán)境下密封存放。

（8）必須配備齊全施工機(jī)械和配件，做好開工前的保養(yǎng)、調(diào)試和試機(jī)，并保證在施工期間一般不發(fā)生有礙施工進(jìn)度和質(zhì)量的故障。瀝青面層應(yīng)采用單幅全寬機(jī)械化連續(xù)攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，對于單幅雙車道面層，應(yīng)實(shí)施兩臺(tái)攤鋪機(jī)梯隊(duì)作業(yè)，以確保鋪面的質(zhì)量，因而必須配備以下主要施工機(jī)械（一個(gè)施工點(diǎn)）。

a.間歇式瀝青混合料拌和機(jī)，產(chǎn)量額定值大于300 t/h，另配有80 t以上熱貯料倉。全部生產(chǎn)過程由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，配有良好的打印裝置。

b.瀝青混合料攤鋪機(jī)二臺(tái)。

c.10 t以上雙鋼輪壓路機(jī)5臺(tái)。

d.載重量15 t以上的自卸汽車不少于20輛。

（9）必須配備性能良好、精度符合規(guī)定的質(zhì)量檢測儀器，并配備足夠的易損部件。主要儀器設(shè)備有：針入度儀、延度儀、軟化點(diǎn)儀、瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)儀、馬歇爾試件擊實(shí)儀、試驗(yàn)室用瀝青混合料拌和機(jī)、脫模器、瀝青混合料離心抽提儀（帶礦粉離心加速沉淀儀）或回流式全自動(dòng)瀝青混合料抽提儀、標(biāo)準(zhǔn)篩（方篩孔）、集料壓碎值試驗(yàn)儀、烘箱、試模（不少于10只）、恒溫水浴、冰箱、路面取芯機(jī)、路面彎沉儀、砂當(dāng)量儀、真空最大理論密度儀。

2.3 溫拌瀝青混合料添加方式

添加集料的同時(shí)將固體溫拌劑投入拌鍋攪拌均勻，盡量采用自動(dòng)稱量添加設(shè)備，也可以采用人工投放方式，但用量必須控制準(zhǔn)確，固體溫拌劑摻量為瀝青用量的3%（外摻法，質(zhì)量比）。如果為人工投放，可預(yù)先準(zhǔn)備好每盤料用量的容器，提高投放效率，也可預(yù)先稱量好拌和樓每盤料所需固體溫拌劑用量，分成小袋直接投放。

2.4 瀝青混合料的運(yùn)輸

（1）采用數(shù)字顯示插入式熱電偶溫度計(jì)（必須經(jīng)常標(biāo)定）檢測瀝青混合料的出廠溫度和運(yùn)到現(xiàn)場溫度。插入深度要大于150 mm。在運(yùn)料卡車側(cè)面中部設(shè)專用檢測孔，孔口距車箱底面約300 mm。

（2）拌和機(jī)向運(yùn)料車放料時(shí)，汽車應(yīng)前后移動(dòng)，分三堆裝料，以減少粗集料的分離現(xiàn)象。

（3）瀝青混合料運(yùn)輸車的運(yùn)量應(yīng)較拌和能力和攤鋪速度有所富余，攤鋪機(jī)前方應(yīng)有五輛運(yùn)料車等候卸料。

（4）運(yùn)料車應(yīng)用完整無損的蓬布覆蓋，用來保溫防雨或避免污染環(huán)境。

（5）連續(xù)攤鋪過程中，運(yùn)料車在攤鋪機(jī)前10～30 cm處停住，不得撞擊攤鋪機(jī)。卸料過程中運(yùn)料車應(yīng)掛空檔，靠攤鋪機(jī)推動(dòng)前進(jìn)。氣溫較低時(shí)，運(yùn)料車卸料時(shí)應(yīng)保持篷布覆蓋。

2.5 瀝青混合料的攤鋪

（1）連續(xù)穩(wěn)定的攤鋪，是提高路面平整度最主要的措施，宜采用兩臺(tái)攤鋪機(jī)梯隊(duì)攤鋪，以提高攤鋪層均勻性和壓實(shí)度。攤鋪機(jī)的攤鋪速度應(yīng)根據(jù)拌和機(jī)的產(chǎn)量、施工機(jī)械配套情況及攤鋪厚度，按2～3 m/min予以調(diào)整，通常不超過3 m/min，容許放慢到1～2 m/min，做到緩慢、均勻、不間斷地?cái)備?。不?yīng)任意快速攤鋪幾分鐘，然后再停下來等下一車料。切忌停鋪用餐，爭取做到每天收工停機(jī)一次。

（2）用機(jī)械攤鋪的混合料未壓實(shí)前，施工人員不得進(jìn)入踩踏。一般不用人工不斷地整修，只有在特殊情況下，需在現(xiàn)場主管人員指導(dǎo)下，允許用人工找補(bǔ)或更換混合料，缺陷較嚴(yán)重時(shí)應(yīng)予鏟除，并調(diào)整攤鋪機(jī)或改進(jìn)攤鋪工藝。

（3）由兩臺(tái)攤鋪機(jī)聯(lián)合作業(yè)實(shí)施攤鋪，前攤鋪機(jī)過后，攤鋪層縱向接縫上應(yīng)呈斜坡，后面攤鋪機(jī)應(yīng)跨縫10～15 cm攤鋪。兩臺(tái)攤鋪機(jī)距離不應(yīng)超過10 m。

（4）攤鋪機(jī)應(yīng)調(diào)整到最佳工作狀態(tài)，調(diào)試好螺旋布料器兩端的自動(dòng)料位器，并使料門開度、鏈板送料器的速度和螺旋布料器的轉(zhuǎn)速相匹配。螺旋布料器的料量應(yīng)高于螺旋布料器中心，使熨平板的擋料板前混合料在全寬范圍內(nèi)均勻分布，并在每天起步前就應(yīng)將料量調(diào)整好，再實(shí)施攤鋪，避免攤鋪層出現(xiàn)離析現(xiàn)象。隨時(shí)分析、調(diào)整粗細(xì)料的均勻，檢測松鋪厚度是否符合規(guī)定。攤鋪前應(yīng)將熨平板預(yù)熱至規(guī)定溫度（不低于100℃），攤鋪時(shí)熨平板應(yīng)采用中強(qiáng)夯等級，使鋪面的初始壓實(shí)度不小于85%。攤鋪機(jī)熨平板必須拼接緊密，不許存有縫隙，防止卡入粒料將鋪面拉出條痕。

（5）要注意攤鋪機(jī)接料斗的操作程序，以減少粗細(xì)料離析。攤鋪機(jī)集料斗應(yīng)在刮板尚未露出、尚有約10 cm厚的熱料時(shí)，下一輛運(yùn)料車即開始卸料，做到連續(xù)供料，并避免粗料集中。

（6）攤鋪遇雨時(shí)，立即停止施工，并清除未壓實(shí)成型的混合料。遭受雨淋的混合料應(yīng)廢棄，不得卸入攤鋪機(jī)攤鋪。

2.6 瀝青混合料的碾壓

（1）溫拌瀝青混合料的碾壓應(yīng)采用鋼輪壓路機(jī)，應(yīng)遵循緊跟、慢壓、高頻、低幅的原則進(jìn)行。初復(fù)壓鋼輪壓路機(jī)不少于4臺(tái)，鋼輪碾壓遍數(shù)不低于4遍，碾壓段長度控制在20～30 m為宜，可參照表1確定。

表1 建議溫拌瀝青混合料碾壓方案

（2）在初壓和復(fù)壓的過程中，宜采用同類壓路機(jī)并列成梯隊(duì)壓實(shí)，不宜采用首尾相接的縱列方式。采用振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)路面時(shí)，壓路機(jī)輪機(jī)的重疊寬度不應(yīng)超過20 cm，當(dāng)采用靜載壓路機(jī)時(shí)，壓路機(jī)的輪跡應(yīng)重疊1/3～1/4碾壓寬度。不得向壓路機(jī)輪表面噴涂有污染的油水混合液，需要時(shí)可噴涂清水或含有隔離劑的水溶液，噴灑應(yīng)呈霧狀，以不粘輪為度。禁止使用柴油和機(jī)油的水混合物噴涂。

（3）壓路機(jī)應(yīng)以均勻速度碾壓。壓路機(jī)適宜的碾壓速度隨初壓、復(fù)壓、終壓及壓路機(jī)的類型而別，可參照表2通過試鋪確定。

表2 壓路機(jī)碾壓速度（單位：km／h）

（4）溫拌瀝青路面攤鋪后應(yīng)抓緊碾壓，由專人負(fù)責(zé)指揮協(xié)調(diào)各臺(tái)壓路機(jī)的碾壓路線和碾壓遍數(shù)，使攤鋪面在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到規(guī)定壓實(shí)度。壓路機(jī)折返應(yīng)呈梯形，不應(yīng)在同一斷面上。

（5）對松鋪厚度、碾壓順序、碾壓遍數(shù)、碾壓速度及碾壓溫度應(yīng)設(shè)專崗檢查。溫拌瀝青路面應(yīng)嚴(yán)格控制碾壓遍數(shù)，在壓實(shí)度達(dá)到馬歇爾密度的98%以上，或者路面現(xiàn)場空隙率不大于6%后，不再作過度碾壓。如碾壓過程中發(fā)現(xiàn)有瀝青瑪蹄脂上浮或石料壓碎、棱角明顯磨損等過碾壓的現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)停止碾壓。

（6）路面壓實(shí)完成24 h后，方能允許施工車輛通行。

2.7 施工接縫處理

（1）縱向施工縫：采用兩臺(tái)攤鋪機(jī)成梯隊(duì)聯(lián)合攤鋪方式的縱向接縫，應(yīng)采用斜接縫。在前部已攤鋪混合料部分留下10～20 cm寬暫不碾壓作為后高程基準(zhǔn)面，并有5～10 cm的攤鋪層重疊，以熱接縫形式在最后作跨接縫碾壓以消縫跡。如果兩臺(tái)攤鋪機(jī)相隔距離較短，也可做一次碾壓。上下層縱縫應(yīng)錯(cuò)開15 cm以上。

（2）橫向施工縫：全部采用平接縫。用3 m直尺沿縱向位置，在攤鋪段端部的直尺呈懸臂狀，以攤鋪層與直尺脫離接觸處定出接縫位置，用鋸縫機(jī)割齊后鏟除；繼續(xù)攤鋪時(shí)，應(yīng)將攤鋪層鋸切時(shí)留下的灰漿擦洗干凈，涂上少量黏層瀝青，攤鋪機(jī)熨平板從接縫處起步攤鋪；碾壓時(shí)用鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行橫向壓實(shí)，從先鋪路面上跨縫逐漸移向新鋪面層。

3 溫拌瀝青混合料的優(yōu)點(diǎn)

3.1 溫拌瀝青混合料的特點(diǎn)

根據(jù)工程實(shí)例及國內(nèi)相關(guān)的研究結(jié)論，從不同的角度匯總溫拌瀝青混合料的特點(diǎn)。

（1）環(huán)保。溫拌瀝青混合料的拌和溫度低，其在拌和過程中和攤鋪過程中的有害氣體排放會(huì)大大減少。

（2）節(jié)能。根據(jù)有關(guān)資料，瀝青混合料拌和溫度從160℃～170℃降至135℃～145℃，可降低能源消耗25℃左右。

（3）減輕瀝青老化程度。瀝青從熱拌時(shí)160℃拌和，儲(chǔ)運(yùn)下降到溫拌時(shí)140℃拌和，儲(chǔ)運(yùn)(溫度甚至更低)，瀝青老化的程度可大大降低。

（4）性能優(yōu)良。根據(jù)目前初步的試驗(yàn)結(jié)果，乳化瀝青溫拌混合料的路用性能可完全達(dá)到熱拌瀝青混合料的性能，對于部分指標(biāo)，溫拌瀝青混合料的性能甚至更優(yōu)。這里面一是有老化減輕的因素，二是有乳化瀝青獨(dú)特性質(zhì)所起到的作用。

（5）完全利用目前熱拌瀝青混合料的拌和設(shè)備和攤鋪設(shè)備，不需要進(jìn)行改造。

（6）由于降低了攤鋪溫度，可延長施工季節(jié)。目前溫拌瀝青混合料的拌和溫度已降至140℃，攤鋪溫度為125℃左右。

3.2 溫拌混合料節(jié)能

結(jié)合溫拌瀝青混合料的優(yōu)點(diǎn)及該工程實(shí)例闡述該工程的節(jié)能情況。

（1）由于溫拌瀝青混合料的拌和溫度低，在拌和過程中和攤鋪過程中CO、SO3、NOx等有害氣體排放量明顯減少，且攤鋪過程中無青煙現(xiàn)象產(chǎn)生。具體如下：CO排放減少約2／3；SO3減少40%；NOx類減少近60%。

（2）由于瀝青混合料拌和溫度降低，使得其在拌和過程中的能源（柴油）消耗減少，能源消耗量減少10%左右。

（3）該工程添加溫拌劑瀝青混合料共計(jì)2 600 m3，根據(jù)相關(guān)資料每方瀝青混合料排放有害氣體及能源消耗情況統(tǒng)計(jì)見表3。

表3 每方瀝青混合料排放有害氣體及能源消耗情況統(tǒng)計(jì)表

從表3中可以看出添加溫拌劑后瀝青混合料有害氣體排放量明顯減少，節(jié)能效果非常明顯。

4 結(jié)語

與熱拌瀝青混合料相比較，溫拌瀝青混合料的拌合溫度及攤鋪溫度可大大降低，同時(shí)又保持了良好的路用性能，不僅可以節(jié)省大量的原材料，創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益，還可減少對環(huán)境的污染。溫拌瀝青混合料的應(yīng)用響應(yīng)了國家保護(hù)環(huán)境的大趨勢，必將在今后的等級公路施工中得到廣泛應(yīng)用。