温拌沥青技术在冬季施工中的应用

近几年随着温拌技术的不断成熟完善，在国内的应用越来越广泛。一方面在市政工程应用中主要具有节能减排，保护环境等优点；另一方面在高等级公路工程，其中在隧道内施工应用最为广泛，大大改善了隧道沥青路面施工的工作环境；此外，有的工程中采用温拌沥青技术来代替SBS改性沥青技术，譬如云南昆明西北绕城高速公路采用EC-120温拌剂替代了SBS改性沥青技术一次性铺筑了约50万m2的温拌改性沥青路面，并取得了很好的效果。

 

本文以贵州清织高速公路路面第十一合同段铺筑温拌沥青技术试验段，介绍温拌在低温施工时的具体应用。

 

项目背景

 

该项目依托工程为G76厦（厦门）蓉（成都）高速公路贵州境内清镇至织金段路面第十一合同段，路线起讫桩号为K32+200-K66+060，设计里程33.85km，设计标准为高速公路双向四车道，设计时速为80km/h，路面设计宽度为24.5m，路面结构采用沥青混凝土。路面结构组合：上面层为4cmSMA-13，中面层为6cmAC-20，下面层为8cmAC-25，沥青混合料为30万t。

 

在11月份之后，连续的低温让处于路面施工高峰的施工单位处于施工的尴尬境地。在施工过程中，施工单位中交一公局厦门公司采取了多项保温措施，但是依然不能在5℃以下摊铺SMA路面。同时在别的项目也都存在着这样的问题。为了能够如期完成年底通车的任务，经过项目办、设计单位、监控单位等多次论证，最后决定采用有机降黏型的温拌剂来解决低温施工的问题。本标段采用了EC-120温拌改性剂。

 

为验证温拌沥青技术在0~10℃低温条件下施工效果，在清镇至织金段高速公路选取了两个不同的路段各1km，分别进行上面层SMA-13和中面层AC-20的路面低温铺筑试验。

 

材料

 

集料

 

本试验路采用的粗集料为玄武岩，细集料为石灰岩机制砂；集料的各项性能指标能够满足《公路工程集料试验规程》中的相关要求。

 

沥青

 

上面层混合料采用“东海”牌SBS改性沥青，中、下面层采用“昆仑”牌70号普通基质沥青。

 

温拌剂

 

该项目选用新型节能环保温拌改性添加剂EC-120。EC-120温拌改性剂是一种聚烯烃类的有机降黏剂，其熔点为100℃，采用干掺法工艺，即在加入沥青时，直接投放入拌和楼中，添加比例为沥青用量的3.5%。

 

配合比设计

 

矿料级配选择

 

室内试验按照JTCF42-2005、JTG052-2002和设计文件要求对路面上面层、中面层热拌沥青混凝土混合料进行配合比试验，在级配范围内调整合成级配。

 

经过多种配合比综合分析后，选定推荐的油石比：SMA-13沥青玛蹄脂碎石混凝土为6.1%、AC-20中粒式沥青混凝土为4.2%。

 

配合比验证

 

温拌沥青混凝土配合比设计按照《公路沥青路面施工技术规范》中附录B、C进行。温拌沥青混凝土也通过目标配合比设计、生产配合比设计及生产配合比验证三个阶段，相关技术指标满足热拌沥青混合料的相关技术要求。在进行配合比试验时，温拌相应的操作温度比热拌降低20℃。其中，SMA-13沥青混合料中木质素纤维用量为沥青混合料的0.35%。

 

试验结果可知，在降低成型温度20℃情况下，添加EC-120温拌剂的SMA13沥青混合料和AC20沥青混合料体积指标、稳定度、水稳定性能及高低温性能均可以满足JTGF40-2004技术规范中的相关要求。

 

温拌技术施工情况

 

由于沥青玛蹄脂碎石混凝土对冬季施工气温更加敏感，难以压实。故本文重点对SMA-13上面层温拌试验路的冬季施工应用情况进行介绍。

 

温拌沥青技术冬季施工的注意事项

 

由于该路段地处贵州毕节市织金县海拔1300多米的山区，冬季12月~2月份气温常处于10℃以下，夜间甚至出现负温，导致沥青混凝土温度损失较快。采取温拌沥青技术改进措施，并做好施工过程中各工序的温度控制，以减少温度损失。

 

采用本项目温拌沥青技术，提高沥青混凝土的高温性能，克服因低温环境及施工条件等因素影响产生的压实度不够、推移及裂纹等沥青路面缺陷。

 

拌和生产

 

EC-120温拌改性剂添加方式为“干掺法”，可以采用人工或自动投料两种作业方式，在喷入热沥青的同时加入EC-120温拌改性剂，与热沥青一起进行湿拌。现场采取投料机自动投料的方式，热集料加热温度控制在160~170℃之间。干拌总时间控制在35~40s左右，以拌和均匀无花白料为宜。温拌沥青混合料出料温度约为150~160℃。其他方面控制与普通改性沥青混合料相同。施工过程中拌和楼出料正常，沥青裹附均匀，无花白料。现场实测，温拌沥青混合料出料温度控制在148~160℃，出料时沥青烟尘等有害气体明显减少。

 

试验路施工所用拌和楼为4000型间歇式拌和楼，其参数设置如下：骨料温度165℃，沥青温度165℃，干拌拌和时间8s，湿拌拌和时间40s，单盘料质量3900kg，产量约为200t/h，每盘料的生产周期约为65s。

 

混合料运输

 

混合料运输采用大吨位自卸汽车，运料车前后移动，分前、后、中三次堆料，以减少集料离析现象。在运输前，过磅房检查出料温度，满足要求后用蓬布覆盖并扣牢后运输。

 

摊铺与碾压

 

摊铺机就位后，按计算的松铺厚度调整熨平板高度，摊铺前将摊铺机熨平板预热到100℃左右，将沥青混合料从自卸车卸至摊铺机受料仓斗内摊铺，摊铺速度控制在2~3min。从摊铺现场看，铺面整体均匀性良好，碾压时混合料无推移。检测人员在施工现场选取5个位置进行温度检测，其对应的温拌摊铺温度分别为148℃、152℃、154℃、151℃、149℃，摊铺温度平均值为150.8℃。

 

保证碾压质量是温拌沥青施工的关键。结合现场实际，试验路采用的碾压方式及温度如下。

 

（1）初压：采用钢碾压路机前静后振全幅碾压3遍，碾压速度为2~3km/h，现场5个位置的初压温度分别为：143℃、146℃、148℃、147℃、145℃。

 

（2）复压：采用胶轮压路机全幅碾压4遍，碾压速度为4km/h，现场5个位置的复压温度分别为：135℃、136℃、134℃、137℃、133℃。

 

（3）终压：采用钢碾压路机静压1遍光面，碾压速度为4km/h，现场碾压终了温度远高于90℃，符合规范要求。

 

施工检测

 

根据以往的工程应用经验，加入EC-120温拌改性剂后，在降低混合料拌和及成型温度的情况下，仍然能很好地保证混合料各项指标不下降，甚至一些指标有所提高。本文将从拌和楼取生产热料对比热拌沥青混合料与温拌沥青混合料的马歇尔空隙率，沥青混合料的动稳定度，冻融劈裂强度比和低温弯曲梁。

 

温拌效果检测

 

本文对比了拌和生产过程中热拌沥青混合料与添加EC-120的温拌沥青混合料马歇尔空隙率。

 

可知，添加了EC-120温拌剂后，在降低了20℃成型温度情况下，马歇尔试件的空隙率虽然有所上升，但仍满足中相关的技术要求，说明EC-120温拌剂能够有效降低沥青的高温黏度，降低沥青混合料的成型温度，具有较好的温拌效果。

 

高温稳定性能检测

 

本试验采用车辙试验，按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中的要求进行车辙试验，使用轮碾成型机成型300mm×300mm×50mm的试件，试验温度为60℃，试验轮接地压强为0.7MPa。

 

可知，在降低了20℃成型温度情况下，添加EC-120温拌剂可以大大改善沥青混合料的高温稳定性能，动稳定度提高约35%。

 

水稳定性能检测

 

由于采用冻融劈裂实验检测残留劈裂强度以检验混合料的抗水损害能力，其条件比一般的浸水实验更苛刻一些，故本文采用冻融劈裂试验对比评价温拌与热拌沥青混合料的水稳定性能。

 

可知，添加EC-120温拌剂的冻融劈裂强度比基本与热拌沥青混合料的基本持平，说明在降低了20℃成型温度情况下，温拌SMA沥青混合料的水稳定性能没有降低，能够满足规范要求。

 

低温性能检测

 

本文采用低温弯曲梁试验对比评价沥青混合料的低温稳定性能。可知，添加EC-120温拌剂的低温小梁最大弯拉应变比基本与热拌沥青混合料的基本持平，添加EC-120温拌剂沥青混合料低温性能能够满足规范要求。

 

施工后路面质量检测

 

在路面施工的第2日进行现场钻芯取样，渗水系数及平整度检测，通过检测钻芯试件的压实度满足规范要求，在冬季低温施工且降低施工温度情况下，添加温拌剂不影响路面施工的压实效果；此外，其渗水系数及平整度等指标也满足规范要求。

 

结语

 

通过厦蓉高速公路贵州境内温拌沥青试验路应用表明，掺加EC-120温拌改性剂沥青混合料在冬季低温施工且降低施工温度情况下，仍可以满足路面施工的压实效果；此外，温拌剂有效降低沥青的高温黏度，从而使其混合料成型温度降低，同时温拌剂的加入提高了沥青混合料的抗车辙能力。

 

通过试验分析，在温拌沥青混合料的生产温度降低20℃时，沥青混合料的水稳定性与高低温性能均满足规范要求，路用性能良好。故采用温拌沥青技术在冬季低温施工时可压实温度范围更加宽裕，更有利于路面的压实，大大延长了沥青面层的施工作业时间，降低施工单位人力物力成本，具有良好的经济效益。