掺加SAK的温拌沥青混合料使用性能的深化分析

2010-03-19张业茂赵锡娟赵西亭

城市道桥与防洪 2010年11期

张业茂，赵锡娟，赵西亭

(1.江苏省交通技师学院，江苏镇江212006；2.南京东交工程咨询有限公司，江苏南京210002；3.东北大学资源与土木工程学院，辽宁沈阳110819)

0 前言

温拌沥青混合料(Warmmix asphalt，缩写WMA)是拌和温度介于热拌沥青混合料(150℃~180℃)和冷拌沥青混合料(常温)之间，性能达到热拌沥青混合料(Hotmix asphalt，缩写HMA)要求的新型沥青混合料[1]。温拌技术是一种高节能低排放的新型环保路面技术，降低了矿料、沥青加热温度及混合料施工温度，减少了气体和烟尘的排放量，从环境保护角度上看，一定程度上缓解了因修筑沥青路面造成空气污染以及温室气体的排放；气体排放量降低，间接象征了重要费用的节约，沥青拌合厂的选址也更加灵活；对人体健康造成的影响大大降低，提高工作效率，尤其对于封闭空间如隧道施工时非常有利；拌和过程中，沥青烟有毒物质的排放减少了87%，摊铺过程中，未产生难闻的烟雾和气味，显著降低了沥青气味，降低了对环境的污染和对施工人员健康的损害；WMA减轻了沥青因拌和温度过高的老化，延长了沥青路面的使用寿命[2]。

该课题组已有研究成果表明[3]，掺加3%SAK(固体温拌剂)的WMA具有较好的性能。本次主要从路用性能、施工质量检测、低碳、环保及节能方面对WMA的性能进行深化研究，其中AC-25采用70#石油沥青，AC-20和SMA-13采用SBS改性沥青。

1 室内试验结果

(1)高温性能：采用60℃车辙试验[4]，试验结果见表1，可看出WMA和HMA高温性能相当。

(2)低温抗裂性能：采用-10℃试验温度，加载速率为50mm/min，进行小梁弯曲试验[4]，结果见表2，可看出WMA和HMA的低温抗裂性能亦相当。

(3)水稳定性：采用浸水马歇尔试验[4]，结果见表3，可看出WMA的水稳定性略优于HMA。

表1 HMA和WMA(掺加3%SAK)车辙试验结果对比

表2 HMA和WMA(掺加3%SAK)-10℃小梁弯曲试验结果

表3 HMA和WMA(掺加3%SAK)浸水马歇尔试验结果

2 现场质量检测结果

众所周知，压实度和渗水系数是沥青路面施工质量控制的关键，故本次主要对HMA和WMA(掺加3%SAK)的压实度和渗水系数进行分析。

(1)压实度检测

从表4、表5和表6中可以看出，在相同碾压工艺情况下，WMA的压实度总体情况好于HMA。

(2)渗水检测

表4 热拌AC-25和WMAAC-25取芯压实度结果对比

表5 热拌AC-20和WMAAC-20试验段压实度检测结果对比

表6 WMASMA-13试验段K3+780-K5+146.3右幅压实度检测结果

从表7、表8和表9可看出，在相同碾压工艺情况下，WMA的渗水系数小于HMA，说明WMA的密水性能优于HMA。

表7 热拌AC-25和WMAAC-25渗水系数(m L/min)检测结果对比

表8 热拌AC-20和WMAAC-20渗水系数(m L/min)检测结果对比

表9 热拌SMA-13和WMASMA-13渗水系数(m L/min)检测结果对比

3 降温速率检测结果分析

WMA具有良好的保温性，为有效评价WMA的保温性能，对室内和现场的降温速率进行检测。

(1)室内降温速率检测结果分析

每天派专人对生产的混合料进行室内降温速率测定，并对室温情况进行记录，6种混合料室内降温速率的平均值见表10，可看出同种类型的WMA和HMA，测定时室温差异较小，故认为具有可比性。

从表10中可以看出，WMA的降温速率远小于HMA；WMAAC-25的降温速率相对热拌AC-25降幅为42.9%，WMAAC-20的降温速率相对热拌AC-20的降幅为39.3%，WMASMA-13的降温速率相对热拌SMA-13的降幅为40.4%。说明WMA的降温速率明显比HMA缓慢，进一步说明WMA的保温性能较好，能延长沥青路面的施工季节，适合低温季节施工和山区交通不便地区沥青路面的施工。

表10 6种混合料室内降温速率(单位：℃/min)

(2)现场降温速率检测结果分析

现场派专人对现场摊铺的沥青混合料进行降温速率的测定，记录天气和风速情况，6种混合料现场降温速率的平均值见表11，测定降温速率时气温和风速情况差异较小，故认为检测结果具有可比性。

表11 6种混合料现场降温速率(单位：℃/min)

从表11可看出，WMA的现场降温速率小于HMA；WMAAC-25的降温速率相对热拌AC-25降幅为 39.8%，WMAAC-20的降温速率相对热拌AC-20的降幅为35.4%，WMASMA-13的降温速率相对热拌SMA-13的降幅为37.6%。

对比表10和表11可看出，室内和现场的降温速率变化规律一致，更进一步说明WMA具有较好的保温性能。

4 节能检测结果分析

为分析WMA的节能效果，记录每种混合料的出料吨位和燃油消耗总量，计算出每种混合料的燃油消耗量，结果见表12。

表12 各种混合料的燃油消耗

从表12可看出，WMA的燃油消耗低于HMA，WMAAC-25的燃油消耗降低幅度为7.1%，WMAAC-20的燃油箱消耗降低幅度为7.0%，WMASMA-13的燃油消耗降低幅度为11.0%，三种WMA的燃油消耗降低幅度接近10%，即WMA相对HMA能节约10%的燃油。根据已有研究成果，一般WMA比HMA节约燃油20%以上，WMA具有明显的节能效果。针对该项目，需要强调的是燃油品质的好坏直接影响到燃油的消耗量，燃油品质越好，节约能源的效果越明显。

5 环境检测结果分析

为了评价WMA的环保性能，通过环保部门对WMASMA-13和SMA-13两种混合料，拌合厂废气排放进行了检测，主要检测的指标碳氧化合物和有毒沥青烟，检测结果见表13。

表13 拌合厂气体排放检测结果(WMASMA-13和热拌SMA-13)

从表13可看出，WMASMA-13的碳氧化合物(Cox)排放浓度较热拌SMA-13降低了36.5%，有毒沥青烟降低了54%；从排放速率上比较，WMASMA-13较热拌SMA-13降低了28.4%，有毒沥青烟降低了45.1%。说明WMA降低了环境的污染和对施工人员健康的损害，对于今后隧道和城市道路等环保要求较高区域的沥青路面施工带来了好处，并且WMA减轻了沥青因拌和温度过高的老化，延长沥青路面的使用寿命。