溫拌瀝青技術(shù)在城市長大隧道路面中的應(yīng)用

蔡鑫

（深圳市交通公用設(shè)施建設(shè)中心，廣東深圳 518040）

0 引言

長期以來，排除長大隧道瀝青路面施工中的煙塵是一個技術(shù)難點。通常情況下，隧道路面具有基礎(chǔ)堅實、濕度較大、路面溫度低等特點。溫拌瀝青技術(shù)是一個較好的解決方案。無煙塵的溫拌瀝青混合料，可大幅降低施工的通風(fēng)成本，改善作業(yè)環(huán)境，有利于施工人員的身心健康。

根據(jù)生產(chǎn)溫度的不同，瀝青混凝土技術(shù)分為熱拌技術(shù)、溫拌技術(shù)和冷拌技術(shù)，目前，絕大部分瀝青路面都是采用熱拌瀝青技術(shù)。熱拌技術(shù)中瀝青混凝土的拌合溫度達(dá)到160℃以上，能耗很高，各種氣體粉塵的排放量也很高，對環(huán)境造成了污染。冷拌技術(shù)是常溫條件下混合料的拌合技術(shù)，主要用于道路養(yǎng)護(hù)工程，用量很小。溫拌瀝青技術(shù)的拌和溫度介于熱拌、冷拌之間，目的在于結(jié)合兩者優(yōu)點，揚(yáng)長避短。

1 溫拌瀝青技術(shù)的發(fā)展歷程

溫拌瀝青技術(shù)由Shell公司和Kolo-veidekke公司于1995年聯(lián)合開發(fā)，1996年進(jìn)行了現(xiàn)場試驗。1999年，德國鋪筑了溫拌瀝青試驗路，溫拌劑采用Aspha-min，經(jīng)過測算，節(jié)約30%的燃油。隨后，歐洲、日本、澳大利亞開始使用溫拌瀝青技術(shù)。2003年，美國引入溫拌瀝青技術(shù)。2005年，中國在北京八達(dá)嶺高速公路上進(jìn)行了溫拌瀝青路面的試驗。2009年，北京長安街大修工程中采用了溫拌瀝青技術(shù)。

2 溫拌瀝青技術(shù)

溫拌技術(shù)的核心，是采用物理或化學(xué)手段，增加瀝青混合料的施工操作性，在混合料成型后，溫拌添加劑不會對路面使用性能構(gòu)成負(fù)面影響。

目前，溫拌瀝青技術(shù)主要有三大類：（1）有機(jī)降粘型溫拌技術(shù)：使用有機(jī)降粘劑，降低熱瀝青拌和時的粘度，以蠟或蠟狀物為主；（2）發(fā)泡瀝青降粘溫拌技術(shù)：通過水或有機(jī)發(fā)泡劑發(fā)泡瀝青來降低瀝青的粘度；（3）乳化分散瀝青降粘技術(shù)：通過乳化技術(shù)降低瀝青粘度。

2.1 有機(jī)降粘型溫拌技術(shù)

有機(jī)降粘型溫拌技術(shù)主要是使用有機(jī)化學(xué)產(chǎn)品作為添加劑，加入到瀝青或者混合料中，用以降低瀝青粘度，降低混合料拌合溫度。有機(jī)降粘型溫拌劑加入混合料之后，在高溫條件下熔解于瀝青中，降低瀝青的粘度，相反，在低溫條件下，可以增加混合料的強(qiáng)度。

2.2 發(fā)泡降粘型溫拌技術(shù)

利用水將瀝青發(fā)泡，以降低瀝青粘度，是發(fā)泡降粘型溫拌技術(shù)的核心。又分為泡沫瀝青技術(shù)和微發(fā)泡技術(shù)。泡沫瀝青技術(shù)主要是利用水的瞬間汽化來發(fā)泡瀝青，發(fā)泡倍數(shù)大，發(fā)泡周期短，但需要配備特殊的生產(chǎn)裝置；微發(fā)泡技術(shù)中水分是緩慢釋放的，發(fā)泡倍數(shù)小，發(fā)泡周期長，可以長時間維持混合料的工作性，且不需要額外配備特殊的生產(chǎn)裝置。

2.3 乳化瀝青溫拌技術(shù)

乳化瀝青溫拌技術(shù)是將表面活性劑濃縮溶液直接加入拌合鍋中與瀝青和集料拌合，其拌合溫度為100～130℃。乳化瀝青技術(shù)生產(chǎn)和施工的設(shè)備與工藝與熱拌技術(shù)基本相同。

乳化瀝青溫拌技術(shù)的缺點：一是只能采用乳化瀝青或者需要在混合料中添加水份，增加了工藝過程，成本相應(yīng)有大幅度的增加；二是混合料生產(chǎn)溫度控制需要嚴(yán)格，否則會造成混合料成品中的水分過高，影響應(yīng)用性能。

3 工程實例

3.1 工程概況

彩田路北延段工程位于深圳中部發(fā)展軸線上，是城市中心與中部組團(tuán)間南北向的重要通道。該項目南起市中心的彩田路彩梅立交跨線橋北端，沿現(xiàn)狀彩田路向北，下穿皇崗路后以隧道形式折向西北方向再次下穿皇崗路，之后上跨廈深鐵路隧道，出隧道后下穿現(xiàn)狀梅觀立交橋，向北與龍華片區(qū)內(nèi)新區(qū)大道相接，止于新區(qū)大道檢查站，道路全長約3.25 km，其中隧道長1.6 km。

3.2 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計

（1）隧道路面采用復(fù)合路面，在新建水泥路面上涂AMP防水粘層后加鋪同步碎石應(yīng)力吸收層，其路面結(jié)構(gòu)見表1所列。

表1 路面結(jié)構(gòu)一覽表

（2）該項目溫拌瀝青混凝土采用有機(jī)降粘型溫拌技術(shù)。

（3）溫拌瀝青表面活性溫拌添加劑采用國產(chǎn)EC120溫拌穩(wěn)定劑（見表2），與瀝青的比例采用4%。

表2 溫拌穩(wěn)定劑技術(shù)指標(biāo)一覽表

3.3 溫拌瀝青技術(shù)要求

溫拌瀝青混合料的設(shè)計、施工除應(yīng)遵照相關(guān)規(guī)定外，其他的要求和熱拌瀝青混合料基本相同。

（1）拌和工藝：溫拌添加劑在瀝青噴灑3 s后開始添加，在瀝青噴灑完成前添加完畢，隨后添加礦粉。

（2）施工溫度：該項目的施工氣溫為28℃。

（3）碾壓工藝：a.初壓2遍，采用18 t雙鋼輪振動壓路機(jī)振動壓實，壓實速度宜為2～3 km/h。b.復(fù)壓2～4遍，采用25 t膠輪壓路機(jī)，壓實速度宜為2～4 km/h。c.終壓2遍，采用18t雙鋼輪振動鋼輪壓路機(jī)，采用振、靜結(jié)合方式，收光采用靜壓，壓實速度為3～5 km/h。

（4）開放交通：瀝青混合料溫度低于50℃時開放交通。

3.4 溫拌瀝青混凝土的質(zhì)量控制要點

（1）為確保溫拌瀝青混合料質(zhì)量，必須嚴(yán)格控制溫拌劑的質(zhì)量和摻量。

（2）配合比設(shè)計階段是確保溫拌瀝青混合料質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，應(yīng)按瀝青混合料相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格控制，若遇材料變更則應(yīng)重新進(jìn)行配合比設(shè)計。

（3）拌和工藝：溫拌添加劑在瀝青噴灑3秒后開始添加，在瀝青噴灑完前添加完畢。礦粉的添加適當(dāng)延后，以避免水蒸汽將礦粉帶走。

（4）施工溫度：施工氣溫應(yīng)大于10℃。

（5）溫拌瀝青混合料攤鋪及壓實成型：使用大噸位的雙鋼輪振動壓路機(jī)和大噸位的膠輪壓路機(jī)。采取雙機(jī)梯隊攤鋪作業(yè)，配置2臺初壓雙鋼輪振動鋼輪壓路機(jī)（11 t～18 t）,2臺復(fù)壓膠輪壓路機(jī)(25 t～35 t),1臺終壓雙鋼輪振動鋼輪壓路機(jī)(10 t～15 t)。初壓、復(fù)壓、終壓都緊跟攤鋪機(jī)，在盡可能高的溫度下進(jìn)行。同時不得在過低溫度狀況下反復(fù)碾壓，避免石料棱角磨損、壓碎，破壞集料嵌擠。

（6）開放交通：溫拌瀝青混合料路面的攤鋪及開放交通及其它要求，按照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40）對熱拌瀝青混合料的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

3.5 溫拌瀝青技術(shù)的應(yīng)用效果

3.5.1 社會效益

傳統(tǒng)的熱拌瀝青混和料拌和樓出料溫度在150～180℃，生產(chǎn)和攤鋪時的環(huán)境污染嚴(yán)重，能耗高，并且高溫下會導(dǎo)致瀝青老化，影響路面的路用性能。然而，溫拌瀝青技術(shù)的拌合溫度可以降低30～50℃，現(xiàn)場的攤鋪溫度控制在100～120℃，大量減少煙氣和熱量的排放，同時混合料的性能達(dá)到甚至超過傳統(tǒng)的熱拌瀝青混合料。因此，溫拌瀝青技術(shù)，符合我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和建設(shè)節(jié)約型社會、和諧社會的國家目標(biāo)。溫拌技術(shù)在降耗、減排、操作性、路面再生方面的發(fā)展，對于交通基礎(chǔ)設(shè)施可持續(xù)發(fā)展和和諧發(fā)展，具有戰(zhàn)略意義。

3.5.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

3.5.2.1 材料成本

溫拌的添加劑添加量大約為2.5 kg/t混合料。所以添加劑的成本增加大約為25元/t混合料。節(jié)省的成本:燃油1.5 kg,約11元;抗剝離劑3元;所以溫拌穩(wěn)定劑增加的直接成本為11元/t混合料左右。

3.5.2.2 其他經(jīng)濟(jì)效益

（1）減少長大隧道通風(fēng)設(shè)備。對于長大隧道瀝青路面攤鋪，采用熱拌瀝青混合料攤鋪，施工需要配備通風(fēng)設(shè)備；采用了溫拌瀝青混合料，隧道內(nèi)瀝青混凝土路面施工時不會產(chǎn)生煙霧，不需要通風(fēng)設(shè)備。

（2）節(jié)約路面的養(yǎng)護(hù)成本。路面的病害主要是由于瀝青混和料的壓實度不夠而導(dǎo)致路面水損壞，直至整個路面破損，而混合料遠(yuǎn)距離運(yùn)輸、低溫下施工是其中的重要原因；溫拌技術(shù)由于降低了對溫度的敏感性，同時在較低工作溫度下的壓實效果很好，以及基于乳化技術(shù)對石料良好的裹附性，使其抗水損害性能高于熱拌混合料，同時也提高了路面抗車轍的能力。綜合以上原因，溫拌技術(shù)能夠延長路面使用壽命，增加了道路養(yǎng)護(hù)周期，從而使得道路養(yǎng)護(hù)綜合成本減低。

3.5.3 環(huán)保效益分析

3.5.3.1 節(jié)能

由于溫拌瀝青技術(shù)降低了混合料的生產(chǎn)溫度，可以減少瀝青混合料生產(chǎn)過程中的燃油消耗（見表 3）。

表3 節(jié)能數(shù)據(jù)一覽表

3.5.3.2 減排

采用溫拌技術(shù)，可以明顯降低混合料生產(chǎn)過程中的有害氣體排放，特別是溫室氣體的排放，有益于城市空氣質(zhì)量的提高，減輕城市的環(huán)保壓力；根據(jù)施工檢測數(shù)據(jù)，溫拌瀝青較熱拌瀝青生產(chǎn)，可減少二氧化碳CO2等溫室氣體排放50%以上，減少瀝青煙排放90%以上（見表4、表5）。

表4 拌合樓減排數(shù)據(jù)一覽表

表5 攤鋪現(xiàn)場減排數(shù)據(jù)一覽表

3.5.3.3 改善施工條件

溫拌技術(shù)顯著減少了溫室氣體的排放量與其他有害物質(zhì)的排放量，因此，可以改善施工作業(yè)條件，有利于施工人員的健康。

4 結(jié)語

溫拌瀝青技術(shù)具有以下優(yōu)點：（1）降低生產(chǎn)成本；（2）延緩瀝青老化，改善路用性能；（3）減少氣體以及粉塵的排放量，降低環(huán)境污染、改善施工人員工作環(huán)境；（4）延長施工季節(jié)；（5）延長瀝青混合料拌和設(shè)備使用壽命，降低設(shè)備使用成本；（6）較短的路面開放交通時間；（7）較好的抗水性，適合在隧道潮濕工況下使用。

我國正處于道路建設(shè)的高峰期，采用熱拌技術(shù)需要大量的能耗，也會排放大量的溫室氣體及煙霧粉塵，不符合綠色低碳環(huán)保的發(fā)展戰(zhàn)略。能耗更低、氣體煙霧粉塵排放更少的溫拌技術(shù)將是瀝青路面技術(shù)的發(fā)展方向。