刘红梅
中铁七局集团武汉工程有限公司 湖北省武汉市 430000
摘 要：通过温拌添加剂在AC-16沥青混合料中的实际使用所得到各种数据，分析温拌添加剂在沥青混合料施工中的应用。
关键词：温拌添加剂、AC-16沥青混合料、路用性能、热拌沥青混合料
从目前施工中的使用数量来看，在路面施工中热拌沥青混合料的应用是最广泛的。但随着人们认识水平的不断提高，热拌沥青混合料在拌和、运输及摊铺过程中出现的温度控制、有害气体排放、过多能耗及热老化等问题，逐步被人们所关注；而冷拌沥青混合料，尽管在环保、能耗等方面有很大优势，但由于其路用性能与热拌沥青混合料相比还有较大差距，因此只能用于沥青路面的养护、低交通量路面、中重交通量路面的下面层和基层。近几来，通过在热拌沥青混合料添加温拌剂来改善温度控制、有害气体排放、过多能耗及热老化等问题的方法在工程中已逐步得以应用，其在路用性能、节能降耗、环境保护等方面的优势已在施工中日渐体现出来。
在山东进行路面施工时冬季气候条件不利于热拌沥青混凝土的摊铺，严重影响施工质量和进程。于是项目部技术人员联合第三方专业技术指导人员有针对性的进行了200m中面层的温拌沥青混凝土的试验段。本人就此次温拌添加剂在沥青混合料中的应用做如下分析：
1、温拌沥青混合料性能研究
为验证温拌沥青混合料的路用性能，本次试验段对其性能特点进行了研究。
温拌沥青混合料拌和温度一般为110～130 ℃（针对普通沥青而言，改性沥青的拌和温度还需要提高一些）。采用温拌沥青混合料可很好地缓解热拌沥青混合料由于高温拌和而导致的几个问题：a)高温下的有害气体排放问题。据国外的检测报告，沥青混合料从热拌转为温拌可使二氧化碳CO2排放减少约1/2，一氧化碳CO排放减少约2/3，二氧化硫SO2减少40%，氧化氮NOX类减少近60%，采用温拌沥青混合料技术的环保效益是非常明显的。b)能耗问题。据国外文献报道，采用温拌沥青混合料可降低燃油消耗30%以上。c)因高温施工导致的沥青老化问题。热拌沥青混合料的拌和及摊铺温度是相当高的，沥青的老化是难以避免的。
本次温拌沥青主要是通过表面活性剂法来实现的，基于表面活性剂法的温拌沥青混合料在基本不改变沥青混合料材料配比和施工工艺的前提下，沥青混合料拌和温度在降低30～40 ℃以上时，使其性能完全达到热拌沥青混合料的要求。
综上所述，温拌沥青混合料完全能达到相应热拌沥青混合料的性能，部分指标还有所提高，同时还具有害气体排放少和在较低温度下仍有良好压实性能等特点。温拌沥青混合料和热拌沥青混合料一样，适用于路面工程的各沥青结构层，所以本次试验段选择了温拌AC -16型沥青混凝土。
2 温拌AC-16型沥青混合料配合比设计
2.1 原材料性能检验
2.1.1 沥青
根据山东的地理环境和气候条件，本次混合料配合比设计采用的是SBS改性沥青，使用前对沥青各项指标进行了测试。
通过检测，沥青的各项指标均满足本项目沥青混合料面层施工作业指导书中，SBS改性沥青技术指标要求。
2.1.2 粗集料
粗集料为3-5mm、5-10mm、10-20mm的石灰岩，其性能见表1:
表1石灰岩粗集料检测指标
指标 检测结果
技术要求
规格 10-20mm 5-10mm 3-5mm
压碎值（%） 22.4 ≤26
洛杉矶磨耗率（%） 20.4 ≤30
表观相对密度（g/cm3） 2.722 2.716 2.720 ≥2.500
吸水率（%） 0.42 0.54 0.44 ≤3.0
针片状颗粒含量（%） 9.3 8.2 8.3 ≤15
水洗法小于0.075含量（%） 0.2 0.7 0.6 ≤20
从表1检测结果看，该粗集料性能满足规范要求，可用于温拌AC-16型沥青混合料的设计和生产。
2.1.3 细集料
沥青路面采用的细集料应系干净、坚硬、坚固的并略带有棱角的颗粒，无黏土或少有泥土、粉土或其他有害物质的松散颗粒材料。本次检验中采用的细集料为0-3.5mm的机制砂，其性能见表2.
表2细集料检测指标
指标 检测结果
技术要求
规格 0-3
表观密度（g/cm3） 2.738 ≥2.500
砂当量（%） 64 ≥60
本次试验采用的细集料性能满足规范要求，可以用于温拌AC-16C型沥青混合料中。
2.1.4 矿粉
用于工程的石灰石粉作为填料应是干燥、松散而且无泥土、杂质和成团。本次试验采用的矿粉为嘉祥的石灰岩磨细粉，其技术指标见表3：
表3矿粉检测指标
指标 检测结果 技术要求
表观密度（g/cm3） 2.682 ≥2.500
含水率（%） 0.4 ≤1.0
粒度范围(%)
＜0.6mm
＜0.15mm
＜0.75mm
100
93.6
83.8
100
90-100
75-100
外观 符合要求 无团粒结块
亲水系数 0.56 ＜1
从表3结果可以看出，矿粉各项指标均满足规范要求，可以使用。
2.1.5 生石灰
生石灰粉作为抗剥落剂，掺加石灰的等级至少应满足Ⅲ级要求，不得使用镁质石灰，应使用钙质石灰。其技术指标见表4：
表4生石灰粉检测指标
指标 检测结果 技术要求
相对密度（g/cm3） 2.665 ≥2.500
有效氧化钙和有效氧化镁（%）
73.95
≥70
氧化镁含量（%） 3.12 ≤5
从表4结果可以看出，生石灰粉各项指标均满足规范要求，可以使用。
2.1.6 添加剂
添加剂由原液与水按16︰100的比例配制而成，并加酸调整pH值为2.5，生产时温度保持在70 ℃左右，需要一定的保温措施，剂量按添加剂︰沥青=1︰19的比例添加。
2.2 沥青混合料生产配合比验证
2.2.1 矿料的筛分及材料组成设计
根据原材料的筛分结果，参照已确定的最佳沥青含量，矿料比例，从各热料仓取料进行筛分，按照JTG F40—2004《公路沥青路面施工技术规范》的要求，采用人机对话的方式进行试验，从而确定各热料仓和矿粉等各材料的配合比例，并计算出矿料混合料合成毛体积相对密度。沥青混合料生产配合比汇总见表5：
表5温拌AC-16型沥青混合料生产配合比汇总表
集料 12-19mm 6-12mm 3.5-6mm 0-3.5mm 矿料 生石灰粉 沥青用量 施工控制密度
粗集配 32 29 9 27 2 1 4.6 2.403
中集配 32 26 12 27 2 1 4.6 2.374
细集配 32 26 9 30 2 1 4.6 2.413
2.2.2 沥青混合料各种掺配生产配合比检测结果汇总见表6
表6检测结果汇总表
集料 最佳沥青用量（%） 集料 理论最大相对密度 毛体积相对密度（g/cm3）
VV (%)
VMA(%)
VFA(%)
MS（kN）
FL(mm)
粗集配
4.6
粗集配 2.519 2.403 4.6 14.4 68.0 9.82 2.6
中集配 中集配 2.520 2.374 5.8 15.4 62.4 9.85 2.2
细集配 细集配 2.517 2.413 4.1 14.0 70.5 9.95 3.5
规定值 - - 4-6 13-15 65-75 ＞8 1.5-4
通过检测，可看出粗集配的各项检测结果最符合规范要求，确定其为温拌AC-16型沥青混合料生产配合比。
2.3 路用性能检验
根据《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40—2004的要求，对设计的沥青混合料性能应进行检验，针对温拌AC-16型沥青混合料的结构特点和在沥青面层中的层位及其受力特点，对温拌AC-16型沥青混合料进行高温稳定性、水稳定性检验和渗水情况等检验。
2.3.1 高温稳定性检验
在室内试验中，一般以动稳定度和马歇尔稳定度为评价指标来检验混合料的高温稳定性，而其中最直观地体现混合料高温条件下抗车辙能力的指标是混合料的动稳定度。本次配合比设计中对温拌AC-16型混合料进行了车辙试验，试验得到的动稳定度结果见表7.
表7温拌AC-16型沥青混合料生产配合比检测结果
项目 检测值 技术要求 试验方法
车辙试验（60℃）动稳定度DS
（次/mm） 3202 ≥3000 T0719
水稳定性 残留马歇尔稳定度（%） 89.3 ≥85 T0709
冻融劈裂残留强度比（%） 82.4 ≥80 T0729
渗水系数（ml/min） 基本不透水 ≤100 T0730
从表7中可以看出，温拌AC-16型沥青混合料水稳定性能够满足规范要求。说明温拌AC-16型沥青混合料的生产配合比设计是合理的。
3、温拌沥青混合料的拌制、运输和摊铺
本次温拌沥青混合料的拌制温度控制在120～130 ℃，运输按照《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）对热拌沥青混合料的相关规定执行，本次施工摊铺温度控制在100 ℃。
4、温拌沥青混合料的压实
为达到良好的压实效果，使用大吨位的双钢轮振动压路机和大吨位的胶轮压路机。一般情况下，单幅摊铺（不超过6 m）需要配置1台初压双钢轮振动钢轮压路机（11～13 t），1台复压胶轮压路机(25～35 t )，1台终压双钢轮振动钢轮压路机(10～15 t )。如果采取双机梯队或者一次性摊铺宽度超过6 m摊铺作业时，至少需要配置2台初压双钢轮振动钢轮压路机（11～18 t），2台复压胶轮压路机(25～35 t )，1台终压双钢轮振动钢轮压路机(10～15 t )。 在不产生严重推移和裂缝的前提下，初压、复压、终压都应紧跟摊铺机，并在尽可能高的温度下进行。同时不得在过低温度状况下反复碾压，使石料棱角磨损、压碎，破坏集料嵌挤。
根据混合料的级配类型、天气情况，选择合理的碾压工艺。本试验段采用的碾压工艺为：a)初压2遍，选择11 t双钢轮振动压路机稳压，压实速度2～3 km/h.第1遍进碾压时发生推移，采用了静压，其他采用振压。b)复压2～4遍，采用25 t胶轮压路机，压实速度为2～4 km/h. c)终压2遍，选择13t双钢轮振动压路机，采用振、静结合方式，收光采用静压，压实速度为3～5 km/h。
为保证压实过程中不出现沾轮现象，振动压路机水箱中加入了少量的表面活性剂，并尽可能减少了洒水量，确保了终压温度始终控制在70 ℃以上。
5、结束语
通过本次试验段对温拌沥青的合理使用，及对其性能指标的检测，使我们对其有了更进一步的认识，该试验路段在通过交工验收后即投入使用，至今未出现因沥青混合料原因而引发的早期病害。证明了温拌沥青混合料不仅在节能降耗、环境保护方面有着显著的效益，而且它的路用性能也不低于热拌沥青混合料，为今后的大面积推广使用提供了强有力的实践依据。
参考文献：1、《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）
2、《表面活性剂型温拌沥青混合料技术规范》(DB 37/T 2978-2017)
3、《日照（岚山）至菏泽公路枣庄至菏泽段沥青混合料路面作业指导书》