温拌沥青混合料在隧道路面施工中的应用

王 开 科

(山西路桥第三工程有限公司，山西 忻州 034000)

温拌沥青混合料在隧道路面施工中的应用

王 开 科

(山西路桥第三工程有限公司，山西 忻州 034000)

以基于乳化平台的温拌法为例，介绍了温拌沥青混合料在隧道路面施工质量控制要点，能有效确保路面压实度，提高摊铺施工质量和安全性，具有极大的推广和应用前景。

温拌剂，机理，乳化沥青，隧道

我国是世界上公路隧道最多的国家。使用热拌工艺进行隧道施工时，混合料温度较高，产生的高温和有毒浓烟使得施工环境恶劣，严重影响施工人员的身体健康，同时由于沥青浓烟降低了能见度，压实效果不理想，使隧道沥青路面施工质量难以保证。采用温拌技术，使沥青混合料在相对较低温度下进行拌和及施工，混合料路用性能与热拌沥青混合料相当，但环保优势显著，施工中产生的沥青烟、CO2排放量显著减少，符合绿色施工要求。

我国在温拌技术方面起步稍晚，但发展势头迅猛，在我省(山西)应用较为广泛。2009年，在太原长治路进行了温拌料200 m试铺。2010年，忻阜高速中的文山隧道使用温拌沥青技术进行路面上面层施工，路用性能和环保性能显著。2012年，在太佳高速路面养护中，采用温拌沥青技术有效解决了沥青混合料在长途运输中降温快、易粘结、易结块等问题。

在隧道路面施工中，采用沥青混合料温拌技术，能有效保证路面压实度，避免热拌混合料产生的大量沥青烟，使得隧道路面质量和施工安全性显著提高。

1 温拌技术

温拌沥青混合料是一种新型沥青混合料，具有达到或接近热拌沥青混合料的性能，但其拌和温度比热拌沥青混合料低，比冷拌沥青混合料高，使得排放的污染显著减少，具有节约能源、改善摊铺压实性能、改善工人操作环境的显著优势，见表1。

表1 沥青混合料性能

在同样原材料条件下，温拌拌和温度和压实温度比热拌低30 ℃～60 ℃。

按照工作机理的不同，温拌技术可分为以下四类：沥青—矿物法(Aspha—Min)、泡沫沥青法(WAM—Foam)、有机添加剂法和基于乳化平台温拌法。

Aspha—Min(硅铝酸钠)，是一种水合结晶体的沸石材料。利用沥青—矿物法，将混合料摊铺温度降至130 ℃～145 ℃，其原理是利用水分蒸发带走热量降低混合料温度，由Eurovia/Hubbard Construction公司开发。

泡沫沥青法，通过在混合料拌和的不同阶段分别加入软质沥青和硬质泡沫沥青，在110 ℃～130 ℃的温度条件下完成混合料拌和。由Shell/Kolo Veidekke公司开发。

有机添加剂法，在沥青混合料中加入低熔点的有机添加剂，使得沥青粘温曲线得到显著改善。研究表明，加入3%～4%的添加剂可使拌和温度降低10%～20%。目前，合成蜡和低分子量酯类化合物是得到成功应用的两类化学添加剂。最具代表性的是Sasobit和Rediset。

基于乳化平台温拌法是通过在混合料中添加表面活性型温拌剂实现的。

目前，通过在沥青中添加外加材料来降低混合料的高温粘度是国际上的主流温拌技术。在温拌沥青混合料技术的研究上，我国起步较晚，沥青—矿物法和泡沫沥青法没有得到很好的规模化应用，在基于乳化平台温拌法和有机添加剂温拌法上应用比较广泛。

温拌沥青混合料范围广泛。温拌沥青混合料薄层可用于市政路面、高速公路和城市快速路面的铺装，适用于进行低温季节和高海拔地区路面、桥面超薄层、隧道面层等结构层施工使用，在我国具有极大的应用前景。

2 温拌技术机理

表面活性平台温拌技术是我国现阶段的主流温拌技术。温拌剂以高性能乳化沥青为主，本质是乳化沥青分散技术。

乳化沥青具有头部亲水尾部亲油的分子结构，头部极性基团亲水，尾部长碳链基团亲油。在溶液状态下，头部指向空气，当达到临界状态后，尾部发生聚集，形成球状分子胶团。在混合料拌和过程中，胶团周围水分蒸发，胶团发生反转，亲水头部朝内，尾部融入沥青中，将未蒸发的水分包裹在胶团内部，形成临时性水膜结构。水膜润滑结构在路面成型后不复存在，见图1。

水膜具有的润滑效果能避免混合料团聚，增加和易性，使得混合料拌和、摊铺及碾压温度比热拌温度降低30 ℃～50 ℃，减少沥青老化，易于压实，提高路面铺筑质量。

3 隧道路面施工要点

在某隧道施工中，使用基于乳化平台的温拌法。与热拌沥青混合料所需设备相比，除使用专门的温拌剂添加设备外，其余基本相同。

3.1施工准备

与热拌沥青混合料相比，不同之处主要是安装温拌剂添加设备。添加设备安装完毕后，进行流量标定，严格按照规定的数量添加。在进行混合料拌和前，拌和站须确保正常运转，温拌剂添加设备工作正常，确认热料仓比例及加料顺序无误，设置自动延时5 s添加矿粉，能根据不同要求进行出料温度调整，见图2。

3.2拌和

采用固含量15%浓缩液，掺加比例为：浓缩液质量/沥青质量=5∶95。

先干拌投入的集料与纤维，时间不少于10 s。在13 s内喷入沥青和温拌剂，矿粉待喷洒沥青结束延时5 s～6 s添入后，湿拌混合料30 s。每盘混合料的总拌和时间控制在不少于60 s，要求混合料拌和均匀、纤维均匀分散和矿料颗粒全部裹覆沥青，见图3。

3.3混合料运输

运输前，将车厢清扫干净，在车箱及底板上均匀涂刷隔离剂。前后移动装料。运输途中，使用篷布覆盖车厢保温，防止混合料降温超标和结壳。在前车倒料完成前，不要撤离篷布。

沥青混合料出料至摊铺至路面之间的等待时间不长于5 h。对混合料出厂温度和运到施工现场温度进行测定，数字显示插入式温度计插入深度不得小于15 cm。

3.4摊铺

摊铺速度应根据拌和量，运输量及摊铺厚度、宽度等综合确定，混合料铺摊过程应缓慢、均匀、不间断。严格禁止铺摊车随意中途变速或停顿现象。在该隧道施工中，将铺摊车的前进速度按2 m/min～4 m/min进行控制，见图4。

调整夯锤振动频率等参数，确保铺筑层经过摊铺机自身夯实后压实度在85%以上。

混合料在进行压实前，一般不允许人工整修。对确需进行人工找补或更换混合料的，应经现场负责人批准，对缺陷较严重的应予以铲除。

隧道施工时，尽量做到一次性连续摊铺完成，不留接缝，避免隧道空间狭窄，接缝困难。对确实需要留接缝的，横接缝采用垂直平接缝，上下层横缝应错开2 m以上。

3.5碾压

压路机紧跟摊铺机进行碾压，纵向进行，由低向高慢速均匀进行，相邻碾压带至少重叠1/3轮宽。设置专人进行松铺厚度、碾压顺序、碾压遍数、碾压速度及碾压温度的检查与复核,见图5。

某工程中的碾压组合如表2所示。

表2 碾压组合

路面摊铺层自然冷却，表面温度低于50 ℃后，开放交通即可。

4 质量保证措施

1)温拌混合料试验室成型方法。温拌沥青混合料对搓揉成型法较适应，建议温拌混合料配合比设计时以旋转压实成型法为准。当没有旋转压实成型试验机时，以热拌沥青混合料设计法先确定级配及油量，再加入温拌剂进行高低温，水稳验证。

2)配合比控制。室内设计上，采用固含量7%浓缩液，掺加比例为：浓缩液质量/沥青质量=10∶90。使用间歇式拌和楼生产时，采用固含量15%浓缩液，掺加比例为：浓缩液质量/沥青质量=5∶95。

3)温拌剂喷洒时间。在进行混合料拌和时，温拌剂须先与沥青接触，在沥青内部形成结构性水膜润滑结构，以提高混合料低温下的工作性能。

先喷洒沥青，延时2 s～3 s进行温拌剂的喷洒，须控制在8 s～10 s内完成温拌剂的喷洒，达到温拌剂先于沥青结束喷洒的目的，以保证混合料性能。

4)最佳油石比需要热沥青混合料确定。配合比设计采用马歇尔试验方法，经过目标配合比、生产配合比及配合比验证三个阶段。根据马歇尔稳定度试验结果，分别绘制密度、空隙率、沥青饱和度、马歇尔稳定度和流值与油石比的关系曲线。经反复校验，得出最佳油石比。

5)采用旋转压实或轮碾成型方法，以空隙率为指标合理确定碾压摊铺温度。

6)为确保路面压实度，及适应温拌混合料的特殊润滑结构，宜采用钢轮振动压路机和胶轮压路机的组合碾压方式。无特殊情况，胶轮不允许停驶，应安排专人使用拖布沾隔离剂擦拭胶轮压路机。

[1] 李正中,魏连雨.Evotherm温拌沥青混合料性能试验及应用研究[Z].2011.

[2] 南雪峰.隧道阻燃温拌沥青混合料技术[Z].2017.

[3] 陆小军.温拌阻燃沥青混合料在隧道路面中的应用[J].工程技术(全文版)，2016(12):76-78.

Applicationofwarmasphaltmixtureintunnelpavementconstruction

WangKaike

(ShanxiHighwayBridge3rdEngineeringCo.,Ltd,Xinzhou034000,China)

Taking the warm mixing method of emulsified platform as an example, the paper introduces tunnel pavement construction quality control points of warm asphalt mixture, which can effectively guarantee the pavement compaction and improve paving construction quality and safety. Therefore, it will have wide application and promotion prospect.

warm mix agent, mechanism, emulsified asphalt, tunnel

1009-6825(2017)30-0150-02

2017-08-14

王开科(1985- )，男，助理工程师

U415

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