溫拌瀝青混合料現(xiàn)場施工質(zhì)量對比研究

張 冰 李昱岐 張興軍 戴 嶸 汪首元

（1 甘肅長達路業(yè)有限公司，甘肅 蘭州 730030；2 甘肅恒達路橋工程集團有限公司，甘肅省公路路網(wǎng)監(jiān)測重點實驗室，甘肅 蘭州 730070）

0 引言

WMA 是一種新興的綠色筑路技術(shù)，其拌和溫度低于HMA 16℃～55℃，這在瀝青路面鋪筑過程中具有較大的優(yōu)勢，能夠很好地緩解能源消耗、溫室氣體排放以及施工環(huán)境等問題[1，2]。WMA 技術(shù)大致分為三類：發(fā)泡溫拌技術(shù)、有機添加劑溫拌技術(shù)和表面活性技術(shù)。其中，發(fā)泡溫拌技術(shù)通過加入少量的水蒸汽增加了瀝青的膨脹體積，降低了瀝青的黏度，使得瀝青與集料能在較低溫度下拌和；有機溫拌技術(shù)主要通過添加有機降粘劑降低瀝青的黏度，從而降低其施工溫度；而表面活性技術(shù)是利用化學(xué)添加劑減小集料與瀝青微觀界面間的摩阻力，提高瀝青對集料的裹覆作用以及施工的和易性。目前，國內(nèi)外關(guān)于溫拌瀝青的研究主要集中于室內(nèi)試驗研究。國內(nèi)在WMA 現(xiàn)場施工方面的研究較少。魏建國[3]，李波[4]等人研究確定了溫拌瀝青混合料的施工溫度確定方法。李波等人[5]對比了熱拌與溫拌瀝青混合料施工時瀝青路面周圍溫度場的時空分布特性。劉建勛[6]對溫拌瀝青施工關(guān)鍵技術(shù)進行了系統(tǒng)性研究。但是，這些研究尚未涉及溫拌瀝青混合料在施工過程中的差異性，及其對瀝青混合料的含水率和集料對瀝青的吸收量、面層溫度的均勻性、碾壓次數(shù)和面層的現(xiàn)場密度進行監(jiān)測。為此，本研究依托工程項目對溫拌瀝青混合料現(xiàn)場施工質(zhì)量對比研究，以期為同類項目提供借鑒。

1 原材料

采用的8 種溫拌瀝青混合料（WMA）是由三個現(xiàn)場項目提供。這三個現(xiàn)場項目中所選的八種瀝青混合料的參數(shù)如表1所示。所用瀝青膠結(jié)料的等級有兩種，分別為PG 70-22 和PG 76-22，集料公稱最大粒徑為19.0mm或12.5mm，都符合要求的標準。在每一個項目中，加入一個熱拌瀝青混合料，作為對照組。

表1 瀝青混合料參數(shù)

表2 混合料級配

2 WMA 施工質(zhì)量評價

2.1 瀝青混合料的含水率

相比于HMA，WMA 的生產(chǎn)溫度較低，而通常情況下降低溫度不能充分干燥集料，這將導(dǎo)致路面更易產(chǎn)生水損害。相關(guān)要求在施工過程中瀝青混合料的含水率小于0.3%，并且其作為施工量監(jiān)測和控制的內(nèi)容。通過測定瀝青混合料的含水率（每批測取5 次含水率，并取平均值），將WMA 的含水率與對應(yīng)的HMA 進行比較，結(jié)果見圖1。WMA 中的含水率比HMA 瀝青混合料稍高，這兩種類型的瀝青混合料含水率都小于0.3%，均低于限制標準。

圖1 瀝青混合料含水率（US 61 項目）

2.2 吸收瀝青含量

圖2 HMA 和WMA 的平均瀝青吸收量（US 61 項目）

圖2給出了US 61 項目中HMA 和WMA 的平均吸收瀝青含量Pba，添加Evotherm 的WMA 吸收瀝青含量與HMA 相近。使用Foamed 的WMA 比添加Evotherm的WMA 和HMA 都有更高的吸收瀝青含量，其表現(xiàn)出較高的吸收瀝青含量的原因是前三種瀝青混合料以用花崗巖作為主要集料，然而，添加Foamed 的WMA 是以砂巖作為主要集料。花崗巖和砂巖集料的吸收瀝青含量分別為0.6%和1.4%。由此可以得出結(jié)論，兩種類型的瀝青混合料在生產(chǎn)時表現(xiàn)出相近的吸收瀝青含量主要由瀝青混合料中集料類型所影響。

2.3 面層溫度的均勻性

為了比較施工時HMA 和WMA 面層溫度的均勻性，在US 61 項目的左輪路徑（LWP）、中心線（CL）和右輪路徑（RWP）上測量其溫度。因此使用紅外溫度槍在攤鋪機后每6.1 米采集一次數(shù)據(jù)，采集的數(shù)據(jù)生成熱點圖如圖3所示。HMA 試驗段的平均溫度為148℃，而WMA段的平均溫度在124℃和131℃之間。使用Foamed 的WMA 試驗段，由于在生產(chǎn)過程中遇到一些濕集料，不得不提高溫度來充分干燥，所以熱點圖反映出該測試段的溫度增加。

圖3 HMA 和WMA 試驗段的熱點圖（US 61 項目）

2.4 面層的現(xiàn)場壓實次數(shù)

在US 61 項目中，記錄在壓實過程的每個階段（即初壓、復(fù)壓和終壓）所需的碾壓次數(shù)，如圖4所示，其中復(fù)壓階段進一步細分為鋼輪振動碾壓和膠輪靜壓。在初壓階段，與對應(yīng)的HMA 相比，WMA 都減少了兩次碾壓，但在隨后的壓實階段沒有出現(xiàn)這種現(xiàn)象。一般來說，HMA和WMA 所需碾壓次數(shù)沒有明顯的區(qū)別。

圖4 現(xiàn)場碾壓次數(shù)（US 61 項目）

2.5 面層的現(xiàn)場壓實度

圖5 現(xiàn)場壓實度（US 61 項目）

在US 61 項目中測得的現(xiàn)場壓實度如圖5所示，與對應(yīng)的HMA 相比，三種不同的WMA 現(xiàn)場壓實度都稍低。但是，瀝青混合料的壓實度都大于92%，符合規(guī)范標準。

3 結(jié)語

1）盡管WMA 中的含水率略高于HMA，但兩種瀝青混合料的含水率均小于0.3%。

2）WMA 與HMA 瀝青混合料在生產(chǎn)時表現(xiàn)出相近的吸收瀝青含量主要由瀝青混合料中集料類型所影響。

3）對于WMA，鋪筑后面層的溫度明顯低于HMA。另外，HMA 和WMA 在壓實度上沒有明顯的差別。