浅谈温拌沥青混合料面层质量控制及优越性

蒋凤麟

（徐州市丰县交通运输局，江苏徐州 221700）

0 引言

为确保丰县火车站2011年底建成通车，丰县火车站与S321、S322连接线工程作为连接丰县火车站的重要道路之一，它的建成通车具有重要意义。在温度相对较低的情况下，为保证路面摊铺质量，该工程采用温拌沥青混合料进行路面摊铺，在工程质量控制与节能环保方面都达到了预期效果。

1 温拌沥青概述

温拌沥青混合料（Warm Mix Asphalt简称WMA）是一种环保型的沥青混合料，可以使混合料能在相对较低的温度下进行拌和、摊铺和碾压。就目前的技术水平而言，相对于热拌沥青混合料（简称HMA），在正常施工条件下，WMA的施工温度可以降低20℃～40℃。WMA除了与普通HMA的路用性能基本一致外，还具有以下优点：节约能源；减少CO2、粉尘等有害物质的散发，从而降低对环境的破坏和对施工人员的健康危害；能够延长设备的使用寿命；能更稳定地储存更长的时间，有更好的灵活性和更长的工作寿命；降低沥青结合料在生产过程中的氧化速率，减少热老化程度，延长沥青的使用寿命；扩大沥青面层的施工适宜温度区间，提高施工速度等。

2 工程实例

丰县火车站与S321、S322连接线工程起于丰县北环、丰县东环交叉环岛处，经丰沛铁路火车站口的东广场，并向东延伸，在K2+735处向南接S321，止于S322。新建一级公路，设计行车速度100 km/h，全线长9.72 km，路基宽度为26 m，行车道路面宽度为22.5 m。

2.1 配合比设计

温拌沥青混合料的配合比设计与热拌沥青混合料的设计方法基本一致，只是温拌沥青混合料室内成型方法与成型温度不同，温拌沥青混合料配合比设计过程见图1。温拌添加剂掺量很小，故理论密度计算时可不考虑其影响（推荐采用实测法）。温拌沥青混合料与热拌沥青混合料马歇尔试件空隙率相差不宜大于0.5%，否则应调整温拌沥青混合料成型温度或改变温拌剂掺量。

图1 温拌沥青混合料配合比设计流程

（1）温拌沥青混合料配合比与热拌沥青混合料一致，固体温拌剂的适宜掺量为混合料中沥青用量的3%。

（2）进行目标配合比设计和生产配合比设计时，制备试件的混合料，需采用小型沥青混合料拌和机拌和，以模拟生产实际情况。

（3）每组试件个数一律用6个。室内试验时，添加集料的同时将固体温拌剂投入拌锅搅拌均匀即可。

2.2 施工准备

（1）沥青路面施工前，应对下封层进行检查，当质量符合要求时，方可开始施工。

（2）施工前应对进场的材料按批进行抽检，以保证材料质量符合要求。

（3）施工前应对施工机具进行全面检查、调整，以保证设备处于良好状态，特别是拌和楼、摊铺机的计量设备，如电子秤、自动找平装置等必须进行计量标定的调校。

（4）应有充分的电源和备用设备，确保在一个施工工作日不致因停电或某一设备的故障，造成生产的中断。

（5）各种矿料必须分类堆放，不同集料应分别放置在硬化场地的堆放场，防止被其它颗粒材料污染。

（6）木质素纤维的保管、存放、运输过程中均不得受潮。

（7）温拌添加剂应在阴凉、干燥的环境下密封存放。

（8）必须配备齐全施工机械和配件，做好开工前的保养、调试和试机，并保证在施工期间一般不发生有碍施工进度和质量的故障。沥青面层应采用单幅全宽机械化连续摊铺作业，对于单幅双车道面层，应实施两台摊铺机梯队作业，以确保铺面的质量，因而必须配备以下主要施工机械（一个施工点）。

a.间歇式沥青混合料拌和机，产量额定值大于300 t/h，另配有80 t以上热贮料仓。全部生产过程由计算机自动控制，配有良好的打印装置。

b.沥青混合料摊铺机二台。

c.10 t以上双钢轮压路机5台。

d.载重量15 t以上的自卸汽车不少于20辆。

（9）必须配备性能良好、精度符合规定的质量检测仪器，并配备足够的易损部件。主要仪器设备有：针入度仪、延度仪、软化点仪、沥青混合料马歇尔试验仪、马歇尔试件击实仪、试验室用沥青混合料拌和机、脱模器、沥青混合料离心抽提仪（带矿粉离心加速沉淀仪）或回流式全自动沥青混合料抽提仪、标准筛（方筛孔）、集料压碎值试验仪、烘箱、试模（不少于10只）、恒温水浴、冰箱、路面取芯机、路面弯沉仪、砂当量仪、真空最大理论密度仪。

2.3 温拌沥青混合料添加方式

添加集料的同时将固体温拌剂投入拌锅搅拌均匀，尽量采用自动称量添加设备，也可以采用人工投放方式，但用量必须控制准确，固体温拌剂掺量为沥青用量的3%（外掺法，质量比）。如果为人工投放，可预先准备好每盘料用量的容器，提高投放效率，也可预先称量好拌和楼每盘料所需固体温拌剂用量，分成小袋直接投放。

2.4 沥青混合料的运输

（1）采用数字显示插入式热电偶温度计（必须经常标定）检测沥青混合料的出厂温度和运到现场温度。插入深度要大于150 mm。在运料卡车侧面中部设专用检测孔，孔口距车箱底面约300 mm。

（2）拌和机向运料车放料时，汽车应前后移动，分三堆装料，以减少粗集料的分离现象。

（3）沥青混合料运输车的运量应较拌和能力和摊铺速度有所富余，摊铺机前方应有五辆运料车等候卸料。

（4）运料车应用完整无损的蓬布覆盖，用来保温防雨或避免污染环境。

（5）连续摊铺过程中，运料车在摊铺机前10～30 cm处停住，不得撞击摊铺机。卸料过程中运料车应挂空档，靠摊铺机推动前进。气温较低时，运料车卸料时应保持篷布覆盖。

2.5 沥青混合料的摊铺

（1）连续稳定的摊铺，是提高路面平整度最主要的措施，宜采用两台摊铺机梯队摊铺，以提高摊铺层均匀性和压实度。摊铺机的摊铺速度应根据拌和机的产量、施工机械配套情况及摊铺厚度，按2～3 m/min予以调整，通常不超过3 m/min，容许放慢到1～2 m/min，做到缓慢、均匀、不间断地摊铺。不应任意快速摊铺几分钟，然后再停下来等下一车料。切忌停铺用餐，争取做到每天收工停机一次。

（2）用机械摊铺的混合料未压实前，施工人员不得进入踩踏。一般不用人工不断地整修，只有在特殊情况下，需在现场主管人员指导下，允许用人工找补或更换混合料，缺陷较严重时应予铲除，并调整摊铺机或改进摊铺工艺。

（3）由两台摊铺机联合作业实施摊铺，前摊铺机过后，摊铺层纵向接缝上应呈斜坡，后面摊铺机应跨缝10～15 cm摊铺。两台摊铺机距离不应超过10 m。

（4）摊铺机应调整到最佳工作状态，调试好螺旋布料器两端的自动料位器，并使料门开度、链板送料器的速度和螺旋布料器的转速相匹配。螺旋布料器的料量应高于螺旋布料器中心，使熨平板的挡料板前混合料在全宽范围内均匀分布，并在每天起步前就应将料量调整好，再实施摊铺，避免摊铺层出现离析现象。随时分析、调整粗细料的均匀，检测松铺厚度是否符合规定。摊铺前应将熨平板预热至规定温度（不低于100℃），摊铺时熨平板应采用中强夯等级，使铺面的初始压实度不小于85%。摊铺机熨平板必须拼接紧密，不许存有缝隙，防止卡入粒料将铺面拉出条痕。

（5）要注意摊铺机接料斗的操作程序，以减少粗细料离析。摊铺机集料斗应在刮板尚未露出、尚有约10 cm厚的热料时，下一辆运料车即开始卸料，做到连续供料，并避免粗料集中。

（6）摊铺遇雨时，立即停止施工，并清除未压实成型的混合料。遭受雨淋的混合料应废弃，不得卸入摊铺机摊铺。

2.6 沥青混合料的碾压

（1）温拌沥青混合料的碾压应采用钢轮压路机，应遵循紧跟、慢压、高频、低幅的原则进行。初复压钢轮压路机不少于4台，钢轮碾压遍数不低于4遍，碾压段长度控制在20～30 m为宜，可参照表1确定。

表1 建议温拌沥青混合料碾压方案

（2）在初压和复压的过程中，宜采用同类压路机并列成梯队压实，不宜采用首尾相接的纵列方式。采用振动压路机压实路面时，压路机轮机的重叠宽度不应超过20 cm，当采用静载压路机时，压路机的轮迹应重叠1/3～1/4碾压宽度。不得向压路机轮表面喷涂有污染的油水混合液，需要时可喷涂清水或含有隔离剂的水溶液，喷洒应呈雾状，以不粘轮为度。禁止使用柴油和机油的水混合物喷涂。

（3）压路机应以均匀速度碾压。压路机适宜的碾压速度随初压、复压、终压及压路机的类型而别，可参照表2通过试铺确定。

表2 压路机碾压速度（单位：km／h）

（4）温拌沥青路面摊铺后应抓紧碾压，由专人负责指挥协调各台压路机的碾压路线和碾压遍数，使摊铺面在较短时间内达到规定压实度。压路机折返应呈梯形，不应在同一断面上。

（5）对松铺厚度、碾压顺序、碾压遍数、碾压速度及碾压温度应设专岗检查。温拌沥青路面应严格控制碾压遍数，在压实度达到马歇尔密度的98%以上，或者路面现场空隙率不大于6%后，不再作过度碾压。如碾压过程中发现有沥青玛蹄脂上浮或石料压碎、棱角明显磨损等过碾压的现象时，应停止碾压。

（6）路面压实完成24 h后，方能允许施工车辆通行。

2.7 施工接缝处理

（1）纵向施工缝：采用两台摊铺机成梯队联合摊铺方式的纵向接缝，应采用斜接缝。在前部已摊铺混合料部分留下10～20 cm宽暂不碾压作为后高程基准面，并有5～10 cm的摊铺层重叠，以热接缝形式在最后作跨接缝碾压以消缝迹。如果两台摊铺机相隔距离较短，也可做一次碾压。上下层纵缝应错开15 cm以上。

（2）横向施工缝：全部采用平接缝。用3 m直尺沿纵向位置，在摊铺段端部的直尺呈悬臂状，以摊铺层与直尺脱离接触处定出接缝位置，用锯缝机割齐后铲除；继续摊铺时，应将摊铺层锯切时留下的灰浆擦洗干净，涂上少量黏层沥青，摊铺机熨平板从接缝处起步摊铺；碾压时用钢轮压路机进行横向压实，从先铺路面上跨缝逐渐移向新铺面层。

3 温拌沥青混合料的优点

3.1 温拌沥青混合料的特点

根据工程实例及国内相关的研究结论，从不同的角度汇总温拌沥青混合料的特点。

（1）环保。温拌沥青混合料的拌和温度低，其在拌和过程中和摊铺过程中的有害气体排放会大大减少。

（2）节能。根据有关资料，沥青混合料拌和温度从160℃～170℃降至135℃～145℃，可降低能源消耗25℃左右。

（3）减轻沥青老化程度。沥青从热拌时160℃拌和，储运下降到温拌时140℃拌和，储运(温度甚至更低)，沥青老化的程度可大大降低。

（4）性能优良。根据目前初步的试验结果，乳化沥青温拌混合料的路用性能可完全达到热拌沥青混合料的性能，对于部分指标，温拌沥青混合料的性能甚至更优。这里面一是有老化减轻的因素，二是有乳化沥青独特性质所起到的作用。

（5）完全利用目前热拌沥青混合料的拌和设备和摊铺设备，不需要进行改造。

（6）由于降低了摊铺温度，可延长施工季节。目前温拌沥青混合料的拌和温度已降至140℃，摊铺温度为125℃左右。

3.2 温拌混合料节能

结合温拌沥青混合料的优点及该工程实例阐述该工程的节能情况。

（1）由于温拌沥青混合料的拌和温度低，在拌和过程中和摊铺过程中CO、SO3、NOx等有害气体排放量明显减少，且摊铺过程中无青烟现象产生。具体如下：CO排放减少约2／3；SO3减少40%；NOx类减少近60%。

（2）由于沥青混合料拌和温度降低，使得其在拌和过程中的能源（柴油）消耗减少，能源消耗量减少10%左右。

（3）该工程添加温拌剂沥青混合料共计2 600 m3，根据相关资料每方沥青混合料排放有害气体及能源消耗情况统计见表3。

表3 每方沥青混合料排放有害气体及能源消耗情况统计表

从表3中可以看出添加温拌剂后沥青混合料有害气体排放量明显减少，节能效果非常明显。

4 结语

与热拌沥青混合料相比较，温拌沥青混合料的拌合温度及摊铺温度可大大降低，同时又保持了良好的路用性能，不仅可以节省大量的原材料，创造更高的经济效益，还可减少对环境的污染。温拌沥青混合料的应用响应了国家保护环境的大趋势，必将在今后的等级公路施工中得到广泛应用。