温拌沥青混合料技术现状及存在问题

温拌沥青混合料技术现状及存在问题
摘要温拌沥青混合料（WMA）与传统的热拌沥青混合料（HMA）相比，因具有较低的拌合和压实温度，能源消耗低以及有害气体排放量少等优点而开始被重视。

本文通过分析温拌沥青混合料几种主要技术方法的原理和现状，以及温拌沥青混合料在应用过程中所存在的问题，来探究如何获取路用性能优良且具有环保性能的温拌沥青混合料。

关键词：温拌沥青混合料；技术方法；路用性能
1引言
传统的热拌沥青混合料在拌合、摊铺及碾压过程中需要较高的温度，因此在生产和施工过程中不仅需要消耗大量的能源，而且会排放大量的烟尘和有害气体，污染环境，且对施工人员身体造成伤害，这与现在所提倡的绿色发展和可持续发展是相悖的。

而冷拌沥青混合料所使用的原料为乳化沥青，在制备过程中采用了高速剪切的制备工艺，致使沥青产生分子链断裂、性能变差等问题。

尽管冷拌沥青混合料在抗老化、低耗能、环保方面具有一定的优势，但其路用性能较差，因此只能用于沥青路面的修补以及低交通量路面、中重交通量路面的下面层和基层。

所以，为了有一种沥青混合料兼具冷拌和热拌沥青混合料在拌合、摊铺及碾压过程中的优良性能而研发了温拌沥青混合料。

温拌沥青混合料是使用一种具有适当粘度的调和沥青，从而能在相对较低的温度下拌合、摊铺、碾压沥青混合料。

相对于HMA，WMA的拌和温度降低了10-50 0C，摊铺和碾压温度降低了300C 左右，而WMA的路用性能和HMA相比没有明显的降低；同时，由于WMA的生产温度较低而减少了能源消耗、降低了CO2等废气的排放量，减轻了沥青混合料拌合时的高温老化，增加了沥青路面的使用寿命。

2温拌沥青混合料技术
2.1 沥青发泡技术：WMA-Foam两阶段温拌技术。

WMA- Foam在拌和阶段使用软胶结料和硬胶结料两种硬度不同的沥青材料，硬胶结料是以泡沫沥青的形式加入的。

根据要配制的调和沥青的针入度来确定软胶结料和硬胶结料的混合比率。

如果有需要,结合料中还可以加入抗剥落剂,以减少水损坏。

第一阶段,在100℃左右软胶结料与矿料拌和,初步覆盖矿料,矿料的加热温度为100-120℃。

然后在90-120℃以泡沫形式加入硬胶结料进行充分拌和。

硬胶结料加入到混合料中时,向加热的硬胶结料注入冷水而形成的快速蒸发会产生大量的烟雾使硬泡沫胶结料与软胶结料结合, 从而达到所需组成和特性的沥青产品。

2.2 降粘技术：Sasobit降粘技术。

Sasobit是具有高熔点的费托蜡，在欧洲被人们称作“沥青混合料压实助手”、“沥青流动改性剂”，它是一种细结晶体，它的熔点约为99℃，在超过116℃时, 可以完全溶解于沥青胶结料中，使胶结料的粘度降低，从而降低了沥青混合料的摊铺和压实温度。

温度低于熔点时,Sasobit
在沥青胶结料中形成晶格结构, 这是含有Sasobit沥青稳定性的基础，Sasobit还可以提高沥青混合料的抗车辙能力以及压实度。

2.3 表面活性技术：常见的是Evotherm系列温拌技术。

Evotherm包含表面活性剂、配制粘结剂、含有较少残余水的乳液，在摊铺及压实的持续压力下剪切、压缩，微乳液形成滑移平面，有效地降低了粘结剂相的粘度，这种剪切诱导粘度允许沥青混合料在低温下摊铺和压实。

3所存在的问题
尽管WMA生产技术已经取得了显著进步，但仍然存在着多方面的不足。

如降低沥青混合料拌合、摊铺、和碾压温度对集料粘附性的影响，添加剂对沥青混合料路用性能（抗水损害性能、抗车辙能力）的影响。

目前在这些方面的相关研究比较少。

3.1 在温拌沥青混合料中使用熟石灰和液体抗剥落剂对沥青混合料抗水损害能力的影响。

水损害通常不限于一个机制而是有很多过程结合在一起的结果。

从化学的角度看,虽然沥青和骨料均没有净电荷，但是各组分都有非均匀分布电荷，它们都有吸引其他材料异种电荷的趋势。

由添加剂导致的发泡过程使电荷再分配更复杂，从而可能影响混合料的水敏感性。

特别是在混合物温度100-1400C 时.,骨料不可能完全干，且含水的添加剂通常是钠铝硅酸盐晶体,这时结晶成细粉。

这些水晶含有大量孔隙,可以吸收或释放水分子且没有损坏晶体结构，当和粘结剂同时添加到混合料中时,随着结晶水被释放，形成非常细的水雾,在粘结剂中引起体积膨胀,从而在低温情况下增加混合料的和易性和兼容性。

Asphamin造成水的吸收和释放过程使电荷再分配更复杂,因此可能影响混合料的水敏感性。

一般来说，虽然在粘结剂的混合阶段蜡不释放任何水分子，并且不影响混合料的水敏感性,但从化学角度看,骨料、粘结剂、蜡之间的反应并不清楚，特别是随着液态ASAs混合在粘结剂和石蜡中，然后和集料或water bearing混合,在温度约110℃时，液体ASAs和WMA添加剂之间的化学反应可能发生,从而可能导致混合料之间粘结力的下降。

液体ASAs和WMA添加剂之间的反应对混合料水损害的影响目前没有充分的研究。

3.2 目前虽然对Sasobit改性粘结剂和混合料进行了广泛的研究和室内试验，包括Sasobit改性粘结剂性能等级、粘度和老化特性以及Sasobit WMA抗车辙性能、抗开裂和抗水损害性能的影响。

然而，就材料类型和气候条件，如何在寒冷天气发挥WMA功能的研究非常有限。

通常，Sasobit对低温开裂的影响将取决于混合料的具体条件。

如何在较低温度下测试,通过较为完整的热裂解分析而获得其对WMA低温性能的影响，这需要在未来研究中解决。

3.3 在温拌沥青混合料生产技术中所用的调和沥青通常为软质沥青，它通常会对混合料的抗车辙性能带来一定的影响，也有部分研究将软质沥青和硬质沥青按一定比例配合使用，但目前在这方面的研究较少，且没有较为明确的规范来确定软质沥青和硬质沥青合理的配合比例。

3.4 对于沸石发泡技术，从理论上来讲，沸石释放水遇到高温沥青形成泡沫沥青，降低了混合料的粘度，增加了和易性。

但其存在以下问题：①减小沥青粘结剂的老化，将导致路面早期的过度车辙；②较低的生产温度会导致在摊铺阶段，混合料掺杂更多的水分，如果包含在Advera中的沸石其水分未蒸发或被重吸收，这种情况会导致沥青和集料之间粘结力的降低，车辙会加剧。

以水为基础的发泡技术在以后研究中应该不断完善。

4研究趋势
未来沥青混合料温拌技术研究应该考虑以下几点，使此项技术日趋完善：
4.1 探究各种添加剂对沥青混合料路用性能的影响。

如各种抗剥落剂与集
料和沥青反应的微观机理导致的水损害等。

4.2 使用廉价产品来代替价格不断上升的液体沥青和石油产品。

如国外新
一代代固体无尘硫磺产品（Thiopave）的出现，产生了硫磺延长沥青，它不但降低了沥青用量，而且解决了早期的安全问题以及环境污染问题。

这种新的添加剂不需要在工厂用热粘结剂预拌，在高温拌合情况下，部分硫磺熔解到粘结剂，降低了混合料粘度，其余部分则沉淀冷却为混合物和结晶沥青基质，包裹在集料周围，这些硫晶体强化了混合料，提高了其抗车辙的能力，它的拌合料生产温度为130℃左右。

为了应对全球不断紧缺的沥青和石油资源，我们可以发展一些廉价的甚至更加环保的产品来发展温拌沥青混合料技术。

参考文献：
[1]Yongle Long，Yan Lu and Ronghui Zhang，Performance Research on one Kind of Low Melting Point EP Modified WarmAsphalt Mixture[J].Civil Engineering and Urban Planning 2012(CEUP 2012)ASCE 2012.
[2]何伟平,赵欣平.一种温拌沥青混合料及其制备方法[P].中华人民共和国国家知识产权局,CN 101302348A.
[3]裴建中,高文阳,刘靖.中温沥青混和料及其制备方法[P].中华人民共和国国家知识产权局,CN 1016193608A.
[4]文进,刘志飞.一种温拌沥青混合料助剂及其制备方法[P].中华人民共和国国家知识产权局,CN 101602583A.
作者简介：
朱玉芳（1989-），女，在读硕士研究生，重庆交通大学土木建筑学院，材料学专业
刘虎军（1989-），男，在读硕士研究生，长安大学材料学院，路基路面材料专业。