温拌胶粉改性沥青在道路施工中的应用

上海浦东路桥建设股份有限公司 上海 201210

1 研究背景

道路工程作为规模大、资源消耗多的行业之一，也是环境污染源之一。然而近些年来，温拌、胶粉改性等技术已经成为道路工程在环保技术领域的主要代表，这些技术不仅有效减少了沥青烟气的产生，节约了能耗，还大规模消纳了废弃资源。其中，温拌技术在降低沥青混合料施工温度30 °C以上的同时，还减少CO2、SO2、NO、NO2等烟气产生[1]；胶粉改性沥青是将固体废弃物大规模应用于道路工程的典范，可改善沥青混合料的低温性能，但其应用于道路的过程中反而会增加沥青烟气的浓度。

基于该问题，课题组在自主研究、开发并应用OCAA有机复合温拌剂的基础上[2,3]，依托浦东新区政府资助的川沙路改造工程上面层项目，首次对比研究并应用OCAA温拌胶粉改性沥青与热拌胶粉改性沥青的施工效果与烟气产生，且检测并对比分析OCAA温拌胶粉改性沥青混合料与热拌胶粉改性沥青混合料路面的相关路用性能。

2 材料

2.1 温拌剂及胶粉改性沥青

（a）温拌剂。课题组研究开发的OCAA有机复合温拌剂，其软化点为98 °C，熔点为106 °C，平均相对分子质量在1 100左右，可有效减低基质沥青混合料施工温度35 °C以上，降低SBS改性沥青混合料施工温度30 °C以上，工厂化生产产品形貌如图1所示。

图1 OCAA有机复合温拌剂工厂化产品

（b）胶粉改性沥青及温拌胶粉改性沥青。选用60目胶粉与70#基质沥青配制胶粉改性沥青，胶粉用量为18%，工程用胶粉改性沥青由上海浦东路桥沥青材料有限公司提供。将OCAA温拌剂按质量分数为4%的量掺入胶粉改性沥青以制备温拌胶粉改性沥青。

2.2 集料与生产配比

（a）粗、细集料均为石灰岩，矿粉为石灰石，相应的技术参数均满足规范要求[4-6]。

（b）混合料类型采用SMS-13，粒径共包括0～3 mm，5～10 mm，10～13 mm共3 档料。

（c）通过目标配合比设计确定沥青混合料的用油量为4.6%。混合料生产配合比曲线见图2。

3 施工

由于胶粉改性沥青与温拌胶粉改性沥青混合料存在结合料物理化学性能方面的显著不同，因此，二者的施工温度与工艺也不相同。

3.1 施工温度

图2 SMA-13面层合成级配曲线

OCAA温拌剂可以降低沥青混合料的施工温度30 °C以上，课题组从环保与工程质量可靠性角度出发，在热拌胶粉改性沥青混合料拌和与摊铺温度基础上降低25 °C的施工温度，具体见表1。

表1 2 种沥青混合料的施工温度

3.2 施工工艺

由于胶粉复合改性SMA-13沥青混合料在生产与施工过程中表现出易生产、便施工等特点，压实情况成为其施工效果的主要考核指标之一。鉴于胶粉复合改性沥青混合料与普通改性沥青混合料的不同，其施工碾压工艺亦不同，尤其OCAA温拌剂使用后的温拌沥青混合料工艺更是相差甚异，课题组在室内试验基础上，采用了如表2所述的碾压工艺。

表2 常规与新型碾压工艺

4 烟气产生情况

课题组在热拌胶粉改性沥青混合料与温拌胶粉改性沥青混合料出料现场收集沥青烟气，并进行相应的浓度检测，检测结果表明温拌胶粉改性沥青混合料的沥青烟气浓度较热拌有显著减少，烟气主要组分的浓度减少量见表3。

表3 温拌胶粉改性沥青混合料烟气主要成分减少量

5 路用性能

由于压实度、渗水系数、构造深度、摆值以及平整度是衡量沥青混合料路面压实特性、渗水情况、抗滑情况以及舒适性等性能的主要指标，也是反映胶粉改性SMA-13沥青混合料基本和路用性能的关键参数，因而课题组在完成试验路段铺装后，对这些指标进行了检测，2种不同沥青混合料的检测结果见表4。

表4 2 种不同类型SMA-13沥青混合料的路面检测结果

据检测结果可知，热拌与温拌胶粉改性SMA-13沥青混合料的铺装效果均完全符合规范与设计要求，且二者的各项性能指标相当。

6 结语

通过研究和应用热拌胶粉改性沥青混合料与OCAA温拌胶粉改性沥青混合料，得出以下结论：

（a）OCAA温拌胶粉改性沥青性能指标与胶粉改性沥青指标相当，且低温性能（延度）更好；

（b）有机复合温拌剂OCAA能够降低胶粉改性沥青混合料拌和与摊铺温度25 °C；

（c）OCAA温拌胶粉改性沥青混合料与热拌胶粉改性沥青混合料的应用效果基本相近；

（d）较热拌胶粉改性沥青混合料而言，OCAA温拌胶粉改性沥青混合料的烟气排放有显著减少。