高海拔地区温拌沥青混合料路用性能分析

夏洋洋，张 根

（西藏大学工学院，西藏 拉萨 850000）

0 引言

西藏地区的公路建设近年来取得了显著进展。据最新的报道，2024 年，西藏计划实施公路交通项目417个。截至3 月中旬，已有110 个项目开复工，二季度续建项目将全面复工，工程建设开局良好，西藏地区的重要公路项目包括G4218 拉萨至日喀则机场段等在建重点公路项目，以及G109 格尔木至那曲段提质改造工程等新建项目前期工作。此外，还有281 个行政村通畅项目的推进，目标是新增175 个行政村通硬化路[1]。

西藏地处世界屋脊，平均海拔在4000m 以上，强烈的紫外线与环境脆弱的特性，这使得公路建设和运营面临极大的挑战。高海拔地区的气候条件恶劣，道路建设和节能减排都提出了更高要求，随着我国一带一路建设的推进，高原地区的经济得到快速的发展，交通运输业迎来黄金发展期，道路建设迅速增加。由于高原独特的地理气候等原因，生态脆弱，而在道路建设中往往伴随着大量的烟尘等环境污染。温拌沥青混合料是一种全新的节能道路材料[2-4]，在生产和使用中具有烟尘排放少，对使用温度要求低等特点。

温拌沥青是一种在较低温度下进行沥青混合料拌和的施工技术，它能够在一定程度上减少能源消耗和环境污染[5]，同时也能改善沥青混合料的施工性能和路面的使用寿命。当前关于温拌沥青的研究主要集中在以下方面。

研究者们正在探索不同温度下的温拌工艺对沥青混合料性能的影响[6]，包括沥青的混合性能、力学性能和耐久性能。通过对不同温度下的温拌工艺进行实验，可以比较不同温度下的温拌工艺对沥青混合料性能的影响，从而找出最佳的温拌工艺为了优化温拌工艺，研究人员会对温度、混合时间、混合速率等参数进行实验，并通过测试不同参数下沥青混合料的力学性能等性能指标，确定最优的温拌参数组合方案，研究还将进一步分析温拌沥青混合料在道路建设中的应用，探究温拌沥青混合料对道路使用寿命和安全性的影响，并给出温拌沥青混合料的具体应用方案已有证据表明，温拌沥青技术的应用可以节省燃油消耗20%，温室气体排放量减少50%，污染环境的“沥青烟”减少80%。因此，研究也在探讨如何在保证沥青混合料性能的同时，进一步提高环保效益和经济性。

温拌沥青混合料采用130℃的拌和温度，普通热拌沥青混合料采用165℃的拌和温度。两种沥青混合料均采用传统的马歇尔法进行搅拌击实。将制作完成的试件放置室外自然冷却。同时为了模拟高寒地区的自然温度。对其进行吹风。加速其冷却。之后进行路用性能试验，测试温拌沥青混合料与热拌沥青混合料的路用性能，探究温拌沥青混合料是否适合在高原地区使用[3]。

1 试验材料与方法

为了更好的比较两种沥青混合料的路用性能，两种沥青混合料均采用相同的集料与矿粉，随着高原地区的交通量的增加，应该选择适应大交通量的沥青，同时还有较好的低温性能[4]。故本文选择A 级90＃沥青作为两种沥青混合料的黏结剂，温拌剂选择直接加入3 种不同公司生产的温拌剂。表1 为粗集料技术性能，表2 为细集料技术性能，表3 为温拌剂物理性质。

表1 粗集料技术性能

表2 细集料技术性能

表3 温拌剂物理性质

2 实验方法与实验结果分析

按照我国相关规范，本文采用冻融劈裂试验与浸水马歇尔试验来测试其加入温拌剂后的沥青混合料水稳定性。在高原低温区域，更加重视沥青混合料的低温性能，材料在低温环境下容易产生开裂现象，主要是混合料中的沥青本身形态的变化，由粘弹性变为脆性材料，导致在收到外力或收到内部拉力时，容易导致路面大面积的开裂现象的发生，所以长用低温环境下的弯拉试验测试其沥青混合料的低温性能，本问级配使用AC-16 型级配。混合料级配组成如表4 所示，目前主要是采用低温小梁进行试验，本试验材料使用尺寸为长宽高：250mm×30mm×35mm。

表4 混合料级配组成

2.1 温拌沥青混合料低温性能

沥青混合料低温开裂采用小梁弯曲试验进行测试，当小梁破坏时的弯拉应变越大，弯曲劲度模量越小，说明路面抗低温开裂能力越强[6]。温拌沥青混合料与热拌沥青混合料小梁低温弯曲试验结果如表5 所示。

表5 低温弯曲试验

由表5 可以看出来，沥青混合料添加温拌剂后，小梁的劲度模量有所增加，这表明，通过添加温拌剂，能够使沥青混合料的劲度增强，主要原因是温拌剂能够在沥青混合料低温时增加混合料的软度，当温度下降时，能够保持具有较好的抗低温特性。添加温拌剂的抗弯拉强度差别不大，温拌沥青混合料抗弯拉强度略高于热拌沥青混合料，这是由于温拌沥青混合料加入了温拌剂导致的，随着黏结剂的增加，沥青混合料的低温性能有所提高，通过以上试验可以看出，0.3%掺量的温拌橡胶沥青在低温下的抗弯曲性能最好。

2.2 温拌沥青混合料的水稳定性

在西藏大部份地区，很多的沥青混合料受到水的侵害比较多，在藏北等冻土区，受到冻融与地表降水等作用的影响，沥青混合料出现坑槽与剥落现象较多，本实验沥青混合料水稳定性试验采用浸水马歇尔试验与冻融劈裂试验进行测试，由于3 种温拌剂彼此相差并不大，故本文采用温拌剂A 型进行试验，温拌沥青混合料与热拌沥青混合料浸水马歇尔试验与冻融劈裂试验，水稳定性试验结果如表6 所示。

表6 水稳定性试验

温拌剂还可以增加沥青的抗变形能力，使混合料在承受荷载时不易发生变形，从而提高其稳定度，减少空隙率：温拌剂可以降低沥青混合料的空隙率，减少水分的进入，避免混合料的松散和破坏，从而提高其稳定度，本文继续将以上的沥青混合料进行冻融劈裂试验，试验结果如表7 所示。

表7 温拌沥青混合料冻融劈裂试验

发现在参加温拌剂以后，沥青的马歇尔稳定度有所提高，同时在经过浸水马歇尔稳定度同时也会有所提高，随着温拌剂添加量增加，稳定度与残留稳定度都有所增加。温拌剂可以改变沥青的分子结构，使其具有更高的黏结能力，从而提高沥青混合料的整体强度和稳定性，从侧面证明温拌剂可以使沥青在低温下更容易流动，使得混合料在施工过程中更加均匀，从而提高其整体的稳定度，增加抗变形能力：温拌剂还可以增加沥青的抗变形能力，使混合料在承受荷载时不易发生变形，从而提高其稳定度，减少空隙率：温拌剂可以降低沥青混合料的空隙率，减少水分的进入，避免混合料的松散和破坏，从而提高其稳定度。

3 结论

本文对3 种沥青温拌剂进行对比试验，在低温弯曲试验，发现其基本性质相差不大，从而采用一种温拌剂进行后续的试验，之后分别进行了马歇尔试验，冻融劈裂试验，分别进行了沥青混合料的低温性能试验与沥青水稳定性试验，3 种试验证明在实际的使用中，温拌剂的参和量不宜大于0.3%，同时试验结果也表明，温拌沥青混合料在低温性能优于普通热拌沥青混合料。由于温拌沥青混合料孔隙率较低，并且温拌剂能够增加了沥青与集料之间的界面能。所以水稳定性能明显优于普通热拌沥青混合料。通过实验验证了温拌沥青混合料更加适合高原寒冷地区的使用，从而达到节能减排的作用，更加利于高原地区的环境保护。