|
TOP
溫拌瀝青混合料在道路中的廣泛應用與未來發(fā)展
瀝青混合料作為一種現(xiàn)今廣泛應用于中國道路基建建設的重要材料，如今正向多品類、多功能的方向迅猛發(fā)展。瀝青作為我們昔日所稱謂的柏油馬路中的重要組成部分，它的歷史已經相當久遠，當時由它唱主角的黑色路面因為要消耗大量的柴油、重油等燃料，高溫生產施工過程中釋放有害氣體引起的環(huán)境惡化等諸多因素，80年代中期因為大量的國產石油瀝青的成分不佳，提煉水平有限，進口瀝青費用巨大的原因，其作為主角地位逐漸被水泥砼所取代，隨著90年代初它的建設成本的進一步增加與大量石礦關閉，它在建設中的份額（特別是二級道路以上的建設）是微乎其微。本人95年畢業(yè)后從事的吳紀路、春申路到99年的元江路都是水泥砼路面。
但默默退到臺后的瀝青道路并沒有就此消亡，大多數(shù)高速公路和郊縣的公路仍然是它做主角，其分部工期短，成型快，馬上能投入使用（養(yǎng)護齡期短），行車安全性高，不受環(huán)境左右（與汽車輪胎的摩阻力大且穩(wěn)定），行車噪音小，養(yǎng)護方便是不可替代的優(yōu)點。
到了21世紀，隨著瀝青面層施工機械化程度提升以及材料成本與水泥混合料的進一步接近，它不知不覺重新登上我們市政的舞臺。
2000~2001年我公司承建的蓮花南路、顓興路都變成瀝青路面，此后10年間瀝青路面幾乎囊括了市政行業(yè)道路建設所有項目，許多原先的水泥路面也通過大中修立項變成了“柏油”馬路。
但此時的“柏油”馬路非比當初，由于技術革命，各種新型的瀝青混合料層出不窮，有增加了sbs改性劑的改性瀝青；有增加了纖維材料作為瀝青穩(wěn)定劑的sma混合料；有摻加了海底天然瀝青巖石材料替代改性劑的bma天然瀝青混合料；有用于行車安全的排水降溫瀝青混合料；有用于特殊路段的彩色瀝青混合料。
首先，改性瀝青通過改性劑提高混合料眾多性能，現(xiàn)已在多數(shù)道路上得到了普遍使用。sbs改性瀝青目前占全球瀝青需求量的61%之多，并且數(shù)字每年都在增長。他的特點包括：
1. 保證了溫差較大的地區(qū)有很好的耐高溫、抗低溫能力；
2. 有較好的抗車轍能力，其彈性和韌性好；
3. 提高了路面的抗疲勞能力，特別是在大流量、超載嚴重的公路上具有良好的應變能力，可減少路面的永久變形；
4. 粘結能力特別強，能明顯改善路面遇水后的抗拉能力，并極大地改善了瀝青的水穩(wěn)定性；
5. 提高了路面的抗滑能力；
6. 增強了路面的承載能力；
7. 減少路面因紫外線輻射而導致的瀝青老化現(xiàn)象（亞光表面）；
8. 減少因車輛滲漏柴油、機油和汽油而造成的破壞。
然后，同樣是最近得到普遍使用的sma混合料與普通瀝青混合料相比，是一種以瀝青、礦粉及纖維穩(wěn)定劑組成的瀝青瑪碲脂結合料，填于間斷級配的礦料骨架中，形成瀝青混合料。同樣具有抗滑耐磨、密實耐久、抗疲勞、抗車轍、減少低溫開裂的優(yōu)點，主要使用在高速公路、一級公路做抗滑表層。
但它的制作同樣需要繁雜的工序與嚴謹?shù)陌柚乒に嚕艘槍ν谓M成材料反復試驗得出標準配合比，拌制必須在瀝青拌和廠采用拌和機械拌制；纖維類摻加劑必須有計量正確可靠的摻加設備，采用的間歇式拌和機應有防止礦粉飛揚散失的密填充性能及除塵設備，并有檢測拌合溫度的裝置；瀝青混合料拌合時間，視混合料（顆粒狀纖維或純纖維等）情況相應增減拌合時間，原則以纖維摻加劑均勻分布在混合料中又礦料顆粒全部裹覆瀝青結合料為度。
另外sma成品料出料與施工溫度高于普通瀝青混合料，粘性大，接縫處理復雜造成其對運輸與施工環(huán)境要求較高，往往用于有經驗的專業(yè)單位，推廣困難。
如今減少空氣污染和碳排放是上海乃至全世界都非常迫切關注的焦點。溫拌瀝青混合料這種新材料、新技術應運而生的，它無疑能滿足人們迅速增強的環(huán)境保護需求。
溫拌瀝青混合料是一種節(jié)能、環(huán)保的路面新材料，它的生產施工溫度介于熱拌瀝青混合料和冷拌瀝青混合料之間，就目前的技術水平而言，溫拌瀝青混合料（warm mix asphalt,wma）的拌和溫度一般保持在100~120℃，攤鋪和壓實路面的溫度為80~90℃，wma有不亞于hma（傳統(tǒng)熱拌瀝青混合料）一樣的力學性能、施工和易性和路用性能，但相對于hma生產施工溫度可以降低30℃~50℃，具有明顯的經濟社會效益和環(huán)保作用。溫拌瀝青混合料始于20世紀90年代，尤其是《京都議定書》簽署后，溫拌瀝青混合料在歐洲和美國得到了深入的研究和應用。
拌和溫度的降低首先對承包商來說意味著節(jié)省燃料成本，有研究結果表明較低的制備溫度能降低30%的燃料消耗。其次，較低的溫度還意味著對人體健康有害的各種散射、異味或溫室效應氣體都會減少，這樣使用在散射控制上的瀝青設備成本降低30~50%。再次，散射少了，瀝青生產設備就可以安裝在空氣污染規(guī)定相對更嚴格的地區(qū)。這樣就縮短了運輸距離，降低了成本。最后，混合料在較低的施工溫度下，減少了因溫度引起的老化現(xiàn)象，從而延長了道路的使用壽命。
目前溫拌瀝青混合料主要有四種生產方式：（1）殼牌公司兩組分溫拌瀝青混合料wam-foam技術，它的結合料分兩階段加入，即先將軟瀝青與集料混合，然后加入發(fā)泡的硬質瀝青；（2）德國aspha-min溫拌瀝青混合料技術，它利用沸石礦物的吸水性，加入到瀝青中發(fā)泡，從而降低瀝青黏度，可使混合料生產拌和溫度降低30℃左右；（3）利用德國sasolwax公司生產的降黏劑得到溫拌瀝青混合料，它通過加入sasobit，能顯著降低瀝青的高溫黏度，從而降低混合料拌和溫度；（4）美國維實偉克公司研究開發(fā)的基于乳化瀝青分散技術的evotherm溫拌瀝青混合料。evotherm溫拌瀝青混合料的設計方法和施工工藝基本上與熱拌瀝青混合料相同，只需用乳化瀝青代替熱瀝青，無需進行設備改造。
目前在上海應用的主要為evotherm溫拌技術和ec120摻拌技術，近幾年在a15、虹橋樞紐、滬崇蘇通道等多條高等級道路中得到了穩(wěn)定的應用與發(fā)展。
溫拌瀝青混合料的主要特點是可以替代任何熱拌瀝青混合料，無論是普通瀝青混凝土還是改性瀝青混凝土。由于溫拌瀝青混合料更容易壓實，它的強度、高溫穩(wěn)定性等性能更勝一籌。表1、表2為ac-13普通瀝青溫混凝土和utac-10改性瀝青混凝土的性能。
表1 ac-13瀝青土混凝土的主要性能
表2 utac-10改性瀝青土混凝土的主要性能
從表1和表2可以看出，無論是采用非改性還是改性瀝青，溫拌瀝青混合料在相同擊實次數(shù)條件下的空隙率小于熱拌瀝青混合料，它的抗水損害性能明顯較高。
溫拌瀝青混合料帶來的效益主要體現(xiàn)在生產施工溫度低，可節(jié)約25%左右的能耗，同時減低有害氣體的排放量，其中減少溫室氣體（co2）46%，減少(co)63%，(nox )58%，減少(so2)41%，從而極大地減少了對生產施工一線人員和周圍居民的影響，對環(huán)境保護貢獻很大。表3為溫拌瀝青混合料的生產拌和溫度。
表3 溫拌瀝青混合料的生產拌和溫度
通過實驗室研究和實踐鋪筑，溫拌瀝青混合料的低溫抵御破壞應變、空隙率等各項技術指標均滿足規(guī)范要求，路面使用性能良好。它施工和易性好，易于碾壓，較高的覆蓋率與粘附力，可用于預養(yǎng)護超薄瀝青罩面（厚度小至2cm）；它在生產施工過程中大大降低了難聞氣味、有毒有害煙塵的釋放量，改善了施工作業(yè)環(huán)境，對生產施工人員身體健康影響小，也減少了對沿線居民生活的影響，特別適合用于人口密集城區(qū)快速罩面以及長隧道瀝青面層的施工與養(yǎng)護；它要求的施工溫度低，可在環(huán)境溫度較低情況下達到較好的壓實度，適合于大風中的橋面施工、夜間施工或冬季施工。另外，由于溫拌對瀝青老化影響程度小，適應于大摻量瀝青混凝土的再生利用。
綜上所述，相對于熱拌瀝青混合料生產能源消耗大，煙霧粉塵、碳排放嚴峻的現(xiàn)況，溫拌瀝青混合料的表現(xiàn)完全符合節(jié)能減排、保護生態(tài)的科學發(fā)展觀，十分契合上海世博所倡導的城市讓生活更美好的和諧主題。
說到溫拌瀝青混合料對環(huán)境的貢獻，接下來必須講講對于環(huán)境有最直接利益的新成員——再生瀝青混凝土。早在80年代初投入的瀝青舊料的再生技術研究，隨著技術進步與國外引進的先進設備到來發(fā)生質的變化后，一改以往再生利用率不高，高溫穩(wěn)定性、抗裂性、抗水損害性能等指標欠佳，只能用于低等級道路或黑色碎石類的襯墊部位的情況，其再生產品的馬歇爾穩(wěn)定度和動穩(wěn)定度不輸給新拌混合料（見表4），劈裂強度與劈裂模量也有較大的提高（見表5）。
表4 ac-25再生瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度和動穩(wěn)定度
表5 再生瀝青混合料的劈裂試驗結果
隨著摻量比例的增加該兩項指標在低溫與常溫狀態(tài)下反比接近新拌混合料并在性能上有所改善，其原理是由于摻加了再生劑，它為老化瀝青增加了活性，特別在低溫狀態(tài)下保持了延展性，提高了成品的低溫抗裂性能。
瀝青的再生技術創(chuàng)造的經濟效益直接體現(xiàn)在節(jié)約了砂、石、瀝青材料總量和廢料的運輸費、堆棄費。隨著舊料摻配率（30~50%）的提高，生產單位混合料的費用不斷下降，刨去翻挖、破碎等的增加成本，比新拌混合料節(jié)約了15%~25%。這種重復利用資源的模式比先前所講的溫拌瀝青作業(yè)更直接契合了環(huán)境保護的主旨，產生了巨大的社會效益。從我單位2008年的合同來看，多數(shù)相關瀝青道路大中修項目都明確提出了瀝青面層再生利用這一條，可見再生瀝青混合料將在良好的政策環(huán)境中進一步長足地發(fā)展下去。
結語
隨著長江三角洲上海經濟中心的地位保持和政府對城市基建、市政設施進一步投入，新瀝青混合料面層作為主角一定會在綠色環(huán)保、節(jié)能減排的方向上繼續(xù)走下去，相信在不久的將來，廢舊橡膠減噪sma瀝青路面（本文未涉及）與排水降溫瀝青路面等課題的工藝與成本壁壘總將會打破，屆時復合型的瀝青材料更加能使道路與人、交通、環(huán)境的完美結合。
分享到:
相關新聞
評論
|
  熱門文章
|
