溫拌瀝青技術在公路路面施工中的節(jié)能減排效益

摘 要：隨著公路建設對環(huán)境保護和可持續(xù)性要求的不斷提高，溫拌瀝青技術作為一種新型施工技術，逐漸成為解決傳統(tǒng)瀝青施工過程中高能耗、高排放問題的重要手段。溫拌瀝青技術通過在較低的溫度下進行施工，相比傳統(tǒng)的熱拌瀝青工藝，不僅顯著減少了能源消耗，還有效降低了有害氣體的排放。本文首先對溫拌瀝青技術原理進行簡要介紹，接著研究溫拌瀝青技術在公路路面施工中的應用措施，并分析了其節(jié)能減排效益，以期為公路建設提供有益的參考。

關鍵詞：溫拌瀝青技術 公路路面施工 節(jié)能減排

傳統(tǒng)的熱拌瀝青混合料需要保持較高的施工溫度，這不僅消耗了大量的能源，而且在拌和、運輸和攤鋪過程中產(chǎn)生了大量的有害氣體和粉塵，對環(huán)境造成了嚴重污染。相比之下，溫拌瀝青技術通過降低瀝青混合料的拌和及壓實溫度，實現(xiàn)了節(jié)能減排的目標。研究表明，溫拌瀝青混合料可以節(jié)省燃油消耗20%至30%，減少二氧化碳等溫室氣體排放50%以上，同時降低瀝青煙等有毒氣體排放80%以上。因此，深入研究溫拌瀝青技術在公路路面施工中的應用，對于推動公路建設的可持續(xù)發(fā)展、減少環(huán)境污染、保護施工人員的身體健康具有重要意義。

1 溫拌瀝青技術原理

溫拌瀝青技術的核心原理是在較低溫度下降低瀝青的拌和黏度，從而保證瀝青能在不犧牲其路用性能的前提下進行高效施工。為了實現(xiàn)這一目標，溫拌瀝青技術通常依賴于物理或化學方法來優(yōu)化瀝青的流變性能。通過特定的外加材料或添加劑，溫拌瀝青能夠在較低溫度下保持其可施工性與粘結性能。常見的溫拌技術方法包括添加溫拌劑、合成沸石粉末以及水作為溫拌添加劑的發(fā)泡技術等，其中水發(fā)泡技術因其成本低廉且環(huán)保而廣泛應用。在該技術中，瀝青的施工溫度通過加入冷水，利用水的氣化特性來達到降低拌和黏度的目的。當高溫瀝青與冷水接觸時，水滴因吸收熱量迅速加熱至沸點，并通過蒸發(fā)過程轉變?yōu)檎羝?。由于水的蒸發(fā)潛熱較大，瀝青溫度相應降低。水蒸氣在瀝青內(nèi)部形成氣泡，這些氣泡隨著蒸汽的膨脹對瀝青產(chǎn)生壓力，促使瀝青體積增大，從而形成泡沫狀結構。通過這一過程，瀝青的流變性能得到改善，其拌和黏度顯著下降，使得溫拌瀝青能夠在較低的溫度下順利施工。在此過程中，水蒸氣的膨脹和瀝青表面張力的作用相結合，能夠確保瀝青的性能與熱拌瀝青（HMA）相當，甚至在某些情況下優(yōu)于傳統(tǒng)瀝青路面[1]。整體來看，溫拌瀝青技術的實現(xiàn)不僅節(jié)能減排，還能減少施工中的空氣污染和溫室氣體排放，具有顯著的環(huán)境效益。

2 溫拌瀝青技術在公路路面施工中的應用

2.1 原材料

2.1.1 瀝青

瀝青是由石油提煉過程中獲得的粘性物質(zhì)，主要由烴類化合物組成，其主要功能是作為粘結劑，將集料粘結成穩(wěn)定的路面結構。對于溫拌瀝青技術而言，所使用的瀝青通常需要具備較低的拌和溫度和較好的流變性能。為此，選擇合適的瀝青類型及其物理化學性質(zhì)至關重要。根據(jù)溫拌瀝青的施工需求，通常使用的瀝青類型為60/70、70/100或改性瀝青，這些瀝青具有較低的軟化點和較高的溫度穩(wěn)定性。在溫拌技術中，瀝青需要在較低的溫度下保持較好的粘結性和流動性，因此，適用于此技術的瀝青通常會經(jīng)過一定程度的改性，以優(yōu)化其低溫流變性能與抗老化性能。此外，改性瀝青中常添加聚合物、橡膠或石油樹脂等物質(zhì)，這些改性劑的加入能夠提高瀝青的熱穩(wěn)定性、抗車轍性及抗水損害性。

2.1.2 集料

集料主要包括粗集料、細集料及礦粉等，通常由天然砂石或人工加工的礦物材料構成。對于溫拌瀝青，集料的選擇必須滿足一定的規(guī)格要求，以確保在較低溫度下仍能形成具有良好粘結力和穩(wěn)定性的路面。粗集料的粒徑分布是影響混合料性能的關鍵因素之一，合理的粒徑分布能夠提高混合料的密實度和抗車轍性。集料的表面形態(tài)、顆粒堅硬度和耐磨性對路面的長期使用性能有著重要影響。在溫拌瀝青技術中，由于拌和溫度較低，因此集料的表面清潔度尤為重要，若集料表面含有過多的泥土、油脂或其他雜質(zhì)，可能會導致瀝青與集料之間的粘結不良，從而影響混合料的穩(wěn)定性。為了適應溫拌技術的需求，集料還須具備一定的熱穩(wěn)定性，以保證在較低溫度下仍能有效與瀝青結合，形成均勻的混合物[2]。

2.2 施工工藝

2.2.1 溫拌瀝青混合料拌和

所有原材料在使用前需要經(jīng)過嚴格的質(zhì)量檢驗，特別是集料的粒徑、顆粒形狀、清潔度等指標，需要滿足相應的標準要求，以避免原材料不合格影響拌和效果。改性瀝青的選擇尤為關鍵，其應當具備優(yōu)良的流動性和粘結性。在實際施工中，改性瀝青的加熱溫度通?？刂圃?30℃左右，確保其在拌和時具有足夠的流動性和良好的粘結性能。集料的加熱溫度一般控制在120℃，以保證集料表面無過多水分，并能夠有效地與瀝青形成良好的粘結。當瀝青和集料的溫度達到規(guī)定標準后，接下來需要加入適量的溫拌劑。溫拌劑的主要作用是降低拌和過程中的溫度，從而減少施工時的能耗，且不影響瀝青混合料的最終性能。溫拌劑的選擇和添加量需要根據(jù)實際工況進行調(diào)整，一般來說，溫拌劑的加入量為瀝青總量的0.5%至1.5%。在加入溫拌劑后，應立即將其與加熱好的集料進行充分混合。拌和過程中，可以適量添加抗剝落劑，以提高拌和效果并增強混合料的抗水損害能力。拌和過程中的時間控制也至關重要，通常要求拌和時間不少于60秒，確保瀝青和集料充分均勻地結合，避免出現(xiàn)不均勻的混合料，確保路面結構的穩(wěn)定性與持久性[3]。

2.2.2 溫拌瀝青混合料運輸

在運輸過程中，首先需要確保運輸車輛的防塵和保溫功能。為了保持溫拌瀝青混合料的適宜溫度，運輸車輛需配備保溫層，減少熱量的散失。常見的保溫措施包括車廂內(nèi)壁的保溫層覆蓋，以及車廂底部的保溫設計，這樣可以有效延緩混合料溫度的下降，確保其在運輸過程中不因溫度過低而影響后續(xù)的施工質(zhì)量。同時，防塵措施也至關重要，特別是在長距離運輸過程中，車廂的密封性要好，防止外界環(huán)境中的塵土和雜物進入混合料中，導致其質(zhì)量下降。除了保溫與防塵之外，運輸過程中車輛的平穩(wěn)性也是保證溫拌瀝青混合料質(zhì)量的重要因素。由于混合料在運輸過程中的溫度較低，瀝青與集料的粘結性較弱，過大的顛簸容易導致混合料的不均勻分布，進而影響路面的平整度和耐久性。因此，運輸車輛應盡可能保持平穩(wěn)行駛，避免劇烈震動和顛簸，特別是在過橋、轉彎等地段。

2.2.3 溫拌瀝青混合料攤鋪

為確保溫拌瀝青混合料攤鋪效果的高質(zhì)量，施工時采用兩臺攤鋪機同步作業(yè)，前后相距約9米，能夠有效提高施工效率，并確保路面攤鋪均勻。施工前首先調(diào)整熨平板的高度與仰角，確保其與路面接觸的準確性和適當角度。攤鋪機的熨平板在施工過程中需要充分預熱，以減少溫拌瀝青混合料在攤鋪過程中出現(xiàn)冷凝現(xiàn)象，確保攤鋪過程順暢、均勻。攤鋪機通過與走鋼絲和傳感器的配合，能夠自動調(diào)節(jié)橫坡和縱向平整度，在攤鋪過程中實時監(jiān)控并控制路面坡度，確保路面平整且符合設計要求。這種自動化的控制系統(tǒng)，大大提升了施工精度和攤鋪的穩(wěn)定性。與此同時，拉料車與攤鋪機之間的配合至關重要，必須保持合適的間隙和連續(xù)卸料，確保溫拌瀝青混合料的連續(xù)供給，避免出現(xiàn)斷料現(xiàn)象，導致路面攤鋪不均。攤鋪作業(yè)時，攤鋪機的速度應保持穩(wěn)定，與拉料車的卸料節(jié)奏相匹配，從而避免因供料不連續(xù)或過多造成的浪費或施工質(zhì)量下降。此外，溫拌瀝青混合料的適應溫度較低，施工過程中必須確保混合料溫度在規(guī)定范圍內(nèi)，以避免溫度過低導致的材料粘結性差，影響施工效果[4]。

2.2.4 溫拌瀝青混合料碾壓

在常溫條件下，溫拌瀝青混合料的碾壓方式與傳統(tǒng)瀝青混合料類似，通常采用全鋼輪壓路機進行初壓和復壓，隨后使用膠輪壓路機進行提漿去車轍，以達到充分碾壓的效果。然而，在冬季低溫條件下，溫拌瀝青混合料的溫度會迅速下降，導致其可操作性和響應時間大大縮短。因此，碾壓的技術措施需作出相應調(diào)整。首先，為應對低溫環(huán)境，施工單位通常采用加速施工進度的策略，增設壓路機，形成大機群緊密跟隨的作業(yè)方式，以確保施工過程中無間斷碾壓。此外，傳統(tǒng)的初壓、復壓和終壓的分工在低溫條件下不再嚴格區(qū)分，避免因溫度下降過快導致混合料的密實度難以滿足要求。鋼輪壓路機在低溫施工時應盡早啟動振動功能，以加速壓實過程；若出現(xiàn)回彈現(xiàn)象，應及時調(diào)整設備前進方向，由后方的膠輪壓路機補位，保證路面碾壓的連續(xù)性和穩(wěn)定性。為了應對低溫帶來的問題，鋼輪壓路機的噴水量需適當調(diào)小，并采取進開退關模式，以防止水分過多對瀝青混合料性能的影響。同時，膠輪壓路機的隔離劑可選用植物油替代水，以減少水分蒸發(fā)過快導致的冷卻效應。

3 節(jié)能減排效益分析

3.1 減少能源消耗

傳統(tǒng)的熱拌瀝青技術需要將瀝青混合料加熱至160℃以上，這一高溫加熱過程不僅需要大量的燃料，而且加熱過程中的能源效率較低，造成了顯著的能源浪費。而溫拌瀝青技術通過加入溫拌劑或采用其他特殊的工藝手段，使得瀝青混合料的生產(chǎn)溫度降至120℃至140℃，大幅度降低了加熱過程中所需的能源消耗。首先，在瀝青生產(chǎn)階段，溫拌瀝青的溫度降低直接導致了燃料消耗的減少。熱拌瀝青生產(chǎn)工藝中，燃料的消耗量通常較大，主要體現(xiàn)在瀝青加熱和混合料攪拌過程中，尤其是在大型瀝青拌合站中，通常需要消耗大量的煤、天然氣或電力來維持所需的高溫。而溫拌瀝青技術在降低生產(chǎn)溫度的同時，減少了這些能源的需求，從而有效降低了能源的消耗，能夠使生產(chǎn)過程中的燃料消耗減少約20%至30%。其次，溫拌瀝青技術在施工過程中不僅降低了能源消耗，還有效減少了運輸階段的能耗。由于溫拌瀝青的施工溫度較低，施工過程中混合料的熱損失較少，能夠更長時間地保持在適宜的施工溫度范圍內(nèi)。這一特性使得在遠距離運輸瀝青混合料時，能夠減少熱量的散失，從而避免了需要再次加熱的能源浪費，減少了燃油消耗和運輸過程中的能源損耗。因此，溫拌瀝青技術通過優(yōu)化施工及運輸過程中能源的使用效率，實現(xiàn)了整體能源消耗的降低。溫拌瀝青技術的另一顯著節(jié)能特點是減少了施工現(xiàn)場的能源需求。傳統(tǒng)熱拌瀝青施工時，施工溫度較高，且長時間的高溫作業(yè)容易導致能量的大量浪費和環(huán)境負荷增加。相比之下，溫拌瀝青技術在較低溫度下進行施工，不僅減少了能源消耗，還降低了施工現(xiàn)場所需的加熱設備和相關設施的能源需求。溫拌瀝青通過降低施工溫度和提高混合料的保溫性，顯著提高了整體施工效率，使得施工過程中的能源消耗得到了有效控制，從而進一步推動了公路建設項目的節(jié)能減排目標的實現(xiàn)[5]。

3.2 降低溫室氣體和有害氣體的排放

傳統(tǒng)熱拌瀝青生產(chǎn)過程中的高溫加熱需求，通常需要大量煤、天然氣或石油作為能源，這一過程中燃燒產(chǎn)生的大量二氧化碳是溫室氣體排放的主要來源。而溫拌瀝青的生產(chǎn)溫度較低，燃料需求相應減少，這不僅降低了能源消耗，同時也有效減少了碳排放。研究表明，溫拌瀝青技術能使溫室氣體的排放減少20%至30%，這對減緩氣候變化具有重要意義。其次，溫拌瀝青技術還能夠顯著減少施工過程中的有害氣體排放。傳統(tǒng)熱拌瀝青在加熱過程中會產(chǎn)生大量的揮發(fā)性有機化合物以及硫氧化物和氮氧化物，這些污染物不僅對大氣質(zhì)量造成嚴重影響，還可能對人體健康產(chǎn)生危害。溫拌瀝青技術在較低溫度下生產(chǎn)和施工，顯著減少了這些有害物質(zhì)的生成和排放，減少了施工現(xiàn)場以及周邊環(huán)境的空氣污染，尤其是在城市或人口密集的地區(qū)，這一優(yōu)勢尤為明顯。此外，溫拌瀝青在運輸環(huán)節(jié)的優(yōu)勢也不可忽視。由于溫拌瀝青在施工前就能保持較低的熱損失，因此在運輸過程中熱量的散失減少，避免了再次加熱所需的能源消耗和污染物排放。通過減少運輸過程中的加熱需求，溫拌瀝青不僅降低了燃油的消耗，也減少了燃燒產(chǎn)生的有害氣體排放，進一步降低了道路建設過程中碳足跡的總量。溫拌瀝青技術的環(huán)保效益還表現(xiàn)在施工現(xiàn)場。由于其較低的施工溫度，溫拌瀝青減少了高溫作業(yè)環(huán)境下的能量浪費，避免了高溫導致的化學物質(zhì)揮發(fā)和燃料燃燒的不完全反應，這使得施工現(xiàn)場的溫室氣體排放和有害物質(zhì)排放顯著降低，從而提升了施工過程的環(huán)保水平。

4 結語

溫拌瀝青技術在公路路面施工中的應用，不僅提升了施工效率，還為節(jié)能減排帶來了顯著效益。通過降低施工溫度，該技術顯著減少了能源消耗，降低了燃料使用和生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的溫室氣體排放，推動了綠色施工理念的實現(xiàn)。此外，溫拌瀝青在較低溫度下仍能保持較好的流動性和粘結性，確保了路面施工的質(zhì)量和耐久性，從而延長了道路使用壽命，降低了長期養(yǎng)護和修復成本。這種節(jié)能減排效益為行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了重要支撐，也為實現(xiàn)碳中和目標作出了積極貢獻。

參考文獻：

[1]陳松男.溫拌瀝青混合料技術應用淺析[J].科技視界，2017（19）：165-166.

[2]丁玲玲，張永利.溫拌瀝青技術在烏魯木齊城市道路中的節(jié)能減排應用[J].交通世界，2017（11）：3-5.

[3]卜宗.溫拌瀝青技術在瀝青路面施工中的應用研究[J].工程建設與設計，2025（02）：95-97.

[4]夏天.溫拌瀝青施工技術在高速公路路面工程中的應用[J].運輸經(jīng)理世界，2024（35）：46-48.

[5]李華治.溫拌瀝青技術在瀝青路面施工中的應用研究[J].工程建設與設計，2024（18）：161-163.