革新筑路材料，常温改性沥青破除技术瓶颈

文/本刊记者 楚峰

供图/交通运输部科学研究院

在海拔高达4500米、温度低至-42℃的西藏那曲修建公路，带来的挑战不言而喻，尤其对于沥青路面施工来说，更是难上加难。高海拔、强紫外线、极寒的环境让常规的沥青路面施工技术变得“水土不服”。

如何解决呢？

来自交通运输部科学研究院的技术科研团队顶风冒雪、克服种种困难，攻关核心技术，研发出常温改性沥青筑路成套应用技术，让高海拔高寒地区的沥青路面施工“水土顺服”。

“我们研发的常温改性沥青筑路成套应用技术，既满足了沥青路面的低温施工条件，又解决了高寒高海拔地区冬季不能施工的难题。”技术负责人李亚非向《交通建设与管理》杂志记者介绍，“通过前期进行的大量调研以及后期开展的试验路段测试，常温改性沥青筑路成套应用技术已经成功在藏区农村公路修建中应用，并得到大面积推广。”

常温改性沥青筑路成套应用技术的推广应用，彻底改变了以往沥青混凝土只能热拌热铺的繁琐工艺和施工受季节限制的历史。目前，该套技术形成了《SMC常温改性沥青路面沥青混合料设计、施工技术规范》《SMC改性沥青路面施工技术指南》等3个地方标准、1个团体标准，获得了2017年中国公路学会科学技术一等奖，并成功入选2020年度交通运输重大科技创新成果库入库成果（交通运输科技成果推广项目），在公路工程沥青路面低温施工技术领域取得了重大突破。

沥青筑路的一场革新

“近年来，常温沥青及沥青混合料作为一种‘节能、低碳、环保’的新型筑路材料，以其优质的路用性能及符合国家‘节能减排’政策导向的性能特点受到越来越多的关注与研究。”李亚非介绍。

常温改性沥青混合料是对当前沥青路面冷施工领域筑路材料的一场革新。使用溶剂型常温改性沥青，弥补了以往水介质常温材料路用性能不良、不适宜全幅摊铺及使用的技术缺陷。该技术可实现常温及零下温度条件下沥青混合料的施工和易性，能保证沥青混合料固化后的强度、路用性能及使用耐久性，达到与热拌沥青混合料相当或更好的路用效果。

不管是公路新建，还是公路养护，都可以应用常温改性沥青。常温改性沥青是在基质沥青中加入人工合成的高聚物弹性体（以废旧轮胎、塑料炼制的橡胶油为主要成分，约占改性剂重量的80%，其他辅助化工原材料占重量的20%），可熔融或分散在沥青中以改变沥青结合料在常温条件下的施工和易性，使沥青及沥青混合料在常温及零下温度条件下仍具有一定的流动性。经过一定的养生时间后，常温改性沥青混合料中的可挥发性溶剂挥发完全，混合料逐渐固化形成强度，其力学强度及其他路用性能与聚合物改性沥青相当，如低温抗裂性能、抗水损害性能及抗疲劳开裂性能。

交通运输部科学研究院农村公路技术咨询团队“2018年感动交通年度团队”称号

常温改性沥青筑路技术应用

工作人员正在进行技术研究

西藏那曲的温度能低至-42℃，给公路建设带来挑战

“施工温度低，存储时间长，延长施工季节，不受施工条件限制，路用性能优良，价格低廉，效率高。”李亚非向记者细数着常温改性沥青的诸多性能优势。

常温改性沥青混合料制作中，沥青加热温度为90～110℃（SBS改性沥青加热温度160～180℃），集料加热温度为50～60℃左右（热拌沥青混合料集料加热温度一般在160℃以上），拌和温度为90～100℃左右。常温改性沥青及沥青混合料，在密闭条件下可存储6个月以上，可在常温条件下（-40℃以上均可）进行摊铺碾压。

常温改性沥青打破了沥青路面只能在高温季节施工、沥青混合料不能在低温或零下温度条件下摊铺、碾压的传统观念，实现了沥青路面在特殊环境（主要是低温）、特殊条件（路面周边无热拌站）下的修筑及养护。施工时基本可以忽略混合料本身温度、环境温度对沥青路面施工质量的影响，因此，施工便捷、施工组织灵活性高，有利于在保证沥青路面施工质量的基础上，提高施工进度。

李亚非介绍，在该套技术中，通过自主研发性能优越的常温改性剂，将常温沥青混合料直接应用于公路工程建设变为现实，扩大了常温料的使用范围，填补了国内外相关研究空白。技术科研成果最终集成以技术指南、标准的形式，在全国范围内陆续颁布实施，切实推动了行业的发展和进步。值得一提的是，该套指南、标准是我国第一套系统的铺面用溶剂型常温改性沥青路面工程技术指南、标准，标志着我国路面技术达到一个新的阶段。

效益提升的一次飞跃

经过大量室内试验和实体工程检验以及一系列推广应用，常温改性沥青筑路成套应用技术具有很高的成熟度及可靠度，总体达到国际领先水平，实现了经济效益与社会效益双飞跃。

首先，在公路工程投资造价上，李亚非算了一笔账：目前，常温改性沥青混合料主要为 SMC-16，常用的热拌沥青混合料主要为普通沥青混合料AC-16。从两者的材料造价本身来讲，材料造价分别为500元/吨和550元/吨。以11m路面宽度、4cm路面厚度来计算节约的工程材料费用，SMC-16的毛体积密度按2.25g/cm3，普通沥青混合料毛体积密度为2.42g/cm3。考虑压实度均为98%，则每公里的材料成本分别为：常温改性沥青路面每公里材料成本为48.51万，普通沥青混合料路面每公里材料成本57.39万。如此算下来，常温改性沥青混合料即每公里可节约材料成本8.88万，这放在整个工程里面，将节省不少成本。

其次，施工便捷的提高带来经济效益提升。常温改性沥青混合料施工时，基本可以忽略混合料本身温度、环境温度对沥青路面施工质量的影响，因此，施工便捷、施工组织灵活性高，有利于保证沥青路面施工质量的基础上，提高施工进度，且不会发生由于拌和温度过高或过低、运输距离较远或下雨造成的沥青混合料废弃现象。据相关数据统计，由于上述原因造成的施工过程中沥青混合料废弃材料成本，约占沥青路面材料成本的0.1～1%，按废弃0.5%计算，每公里材料成本按上述普通沥青混合料的每公里57.39万计算，通过避免施工过程的废弃料，可带来经济效益 0.29万元/公里。再加上施工时摊铺机械不用加热到高温状态、压路机台班可以适当减少、可以在较低温度下施工以及加快施工进度等，带来的间接经济效益亦是非常可观。

再次，可以使养护维修周期延长，节省相关费用。从常温改性沥青的使用效果来看，路面质量使用技术指标明显高于同地域的普通沥青路面，车辙、裂缝、坑槽等早期损坏现象很少，乐观预计可延长养护维修周期2年以上。该技术的应用，使得路面使用质量、安全性方面得到极大提高，一方面，公路日常养护维修及大修的次数、时间有所缩减；另一方面，避免或减少了公路交通事故发生概率。

最后，带来了良好的社会效益：促进公路行业科技的发展和进步，促进社会和谐进步，提高人们出行舒适度及行车安全，加速科研成果向生产力的转化，并保证科研成果在工程实际中应用的成功率。实体工程为经济持续提供着高效、畅通、安全的服务，彰显着经济投资效益，有力支撑着经济持续快速发展。

推广应用的不断扩大

目前，常温改性沥青筑路成套应用技术已经在北京、新疆、内蒙古、四川、重庆、贵州、云南、吉林、河南、湖北、湖南、福建等多地进行了推广使用，应用效果良好。

当然，这些成绩的取得并非一朝一夕，据李亚非回忆，该项技术从研发伊始到开花结果，经历了一个漫长的周期。

“传统的沥青路面施工必须超过10℃才能正常进行，我们为了克服环境温度对施工的影响，历时1年时间，先后采用了8种不同配方的改性剂，在室内上千组的试验结果中反复调试，研发了第一代常温改性剂。”李亚非介绍，“我们整个研发团队信心满满地开启了第一轮试验，但现实给了我们残酷一击，在气温接近零度的条件下，第一代常温改性剂铺筑的试验路段并没有达到预期效果，试验宣告失败。”

“但是，我们并不气馁，失败反而激发了我们的熊熊斗志，‘一定要啃下这块硬骨头’成了我们的口头禅。通过总结失败经验，组织召开专家研讨会，制定‘靶向’试验，持续投入研发之中，经过攻关克难，第二代常温改性剂最终达成了预期，并在西藏地区落地生根，开花结果。”李亚非向记者介绍研发的经历。

随着推广应用的不断扩大，常温改性沥青筑路成套应用技术的体系也在不断丰富完善。最后，李亚非自信地表示，该套技术研究成果具有广泛的市场应用前景，将有力支持我国公路工程建设、养护向又好又快的方向发展。

西藏那曲嘉黎县公路修建现场