泡沫温拌沥青混合料应用技术研究综述

泡沫温拌沥青混合料应用技术研究综述

孙亚辉1刘丽丽2

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摘要：文章阐述了泡沫温拌沥青混合料应用技术产生的背景，介绍了国内外主要的温拌技术和应用研究现状，以及泡沫沥青温拌沥青混合料技术的主要优点,阐明了泡沫温拌技术在沥青混合料再生中具有的重要现实意义。

关键词：泡沫沥青温拌混合料温度成本

1概述

我国高等级公路以沥青路面为主，目前应用最广泛的是热拌沥青混合料HMA(HotMixtureAsphalt)，生产过程中，沥青通常要加热到160℃以上，新矿料也要加热到180℃左右甚至更高，低温施工的话，混合料的温度还需要提高。生产如此高温的混合料不仅耗费大量的能源，同时也相应的排放很多有害气体和粉尘等，不仅污染空气，也对施工人员的身体健康构成威胁。因此，尽可能的降低混合料的生

产温度就显得非常重要。温拌沥青混合料WMA(WarmMixtureAsphalt)应运而生，WMA以其较低的拌合和压实温度，逐渐受到人们的青睐。

2国内外主要的温拌技术

2.1Aspha-Min温拌技术

Aspha-Min主要由德国的一家公司生产，粉末状的产品内部含有大量的水分，温度升高后水分会释放出来，在沥青中膨胀形成泡沫，达到降温的效果。

2.2两组分沥青温拌技术

该技术是通过软硬两种沥青的调和来实现温拌，在110℃左右先加入软沥青，拌合均匀后，再将硬沥青以泡沫形式加入，这种技术目前应用的不多，但有资料显示应用此种温拌技术后，在混合料拌合过程中可以大大的降低能源消耗，降低有害气体的排放。

2.3低熔点外加剂温拌技术，以Sasobit外加剂为代表，主要成分是一种低熔点的有机物，熔点在100℃左右。当温度高于100℃时，该有机物融化且均匀分散在沥青混合料中，从而降低混合料的粘度达到温拌的效果。

2.4乳化沥青温拌技术，在沥青中加入多组分的改性剂，以Evotherm为代表，这些改性剂能够均匀分散在沥青中形成沥青乳液，在较低温度下实现混合料的拌合和压实。

2.5水发泡沫沥青温拌技术，将热沥青（通常在150℃以上）与冷水均匀混合，通过发生一系列的物理反应，沥青在短时间内体积膨胀数倍甚至数十倍形成泡沫状，从而降低了沥青的粘度，在拌合过程达到降温的效果。与热拌热铺沥青混合料相比，温拌沥青混合料的拌和及压实温度较低，主要优点体现在：能源消耗比较少，相比热拌（HMA），温拌（WMA）的能源消耗最多可降低30%左右；沥青老化程度小，高于100℃时，沥青加热每提高10℃，老化提高近一倍；减少有害气体排放，维护施工人员的身体健康；延长施工季节；铺筑路面后可以尽快开放交通。

3泡沫沥青温拌技术应用研究现状

1928年德国的AugustJacobi注册了第一个制造沥青泡沫的专利。1956年美国依阿华州立大学的Csany教授首次发明了泡沫沥青的制备方法。1968年澳大利亚Mobil公司以冷水替代热蒸汽直接将水注入热沥青，使得泡沫沥青的广泛应用变得现实和经济。1991年Mobil公司的专利权结束后，人们重新对泡沫沥青的研究产生了兴趣，许多公路部门引进该项技术进行试验和研究。1997年后澳大利亚M.Kendal等人开始采用泡沫沥青技术对昆士兰地区的道路进行冷再生，以提供具有柔性又耐疲劳的路面结构，并且进行了一系列试验路研究。到20世纪末，国外一些地区的泡沫沥青应用技术己经比较成熟。Brelmcn等人研究指出，影响沥青发泡特性的因素主要有产生的沥青泡沫量，发泡用水量以及沥青温度，并认为通常发泡用水量越多、沥青温度越高，泡沫沥青的膨胀率会越大，而半衰期则越短。Bowering和Mart研究发现沥青发泡特性影响泡沫沥青混合料的粘结性、稳定性以及无侧限抗压强度等特性。Fu等研究表明沥青温度对发泡沥青性能有明显影响。TexasA&MUniversity研究了水发泡沥青膨胀率与时间的关系和用水量对膨胀率的影响最近几年水发泡沥青温拌技术在国外开始兴起，并且逐渐发展起来，肖飞鹏等人运用一套沥青发泡装置进行沥青发泡试验，并且成型沥青混合料测试其相关性能。研究发现水发泡温拌技术可以实现混合料的拌合和成型降温15~30℃。进一步对水发泡温拌沥青混合料和加入再生料后的混合料水稳定性能进行了一系列的研究。NCPR会议上有针对水发泡温拌沥青混合料进行的相关研究报告。2004年，德国Wirtgen公司生产的WLB10泡沫沥青试验机首次被引进中国，同济大学拾方治等对4种常用沥青进行了发泡试验，研究发现，影响泡沫沥青发泡特性的因素主要是沥青品种、发泡温度以及发泡用水量等。通过一系列的发泡试验最终得出沥青的最佳发泡效果为：发泡温度150℃，发泡用水量1.5%左右。同样对沥青发泡效果进行研究，栗关裔，李立寒等也通过试验发现在不同沥青品种和发泡用水量试验条件下，沥青的发泡效果差异显著。拾方治等通过对泡沫沥青混合料进行研究，总结出了一套混合料设计理论，并且在泡沫沥青中加入一定的再生料（RAP）进行研究，分析了泡沫沥青用量、养护条件以及水泥用量等条件的差异对混合料强度的影响。通过对美国泡沫温拌技术的考察和研究，沧州市市政在2010年6月率先从美国MEEKER公司引进了国内第一台沥青发泡装置，可以适用于间歇式沥青混合料的拌合。运用该设备，该公司顺利完成了14公里的泡沫沥青温拌混合料路面施工。在生产过程中发现，沥青发泡效果较好，基本实现了降温20~30℃进行混合料的拌合和压实，且泡沫温拌沥青混合料的性能和热拌相比差别不大，经济性分析表明，运用泡沫温拌技术，生产沥青混合料每吨可以节省10元左右的成本。

4泡沫沥青温拌沥青混合料技术的主要优点

4.1随着拌和、运输、摊铺和碾压温度的降低，沥青混合料在生产和施工过程中的排放减少，有利于工人健康和保护环境。

图1热拌与温拌沥青混合料生产现场的烟雾排放状况比较

图2热拌与温拌沥青混合料施工现场的烟雾排放状况比较

4.2泡沫温拌沥青混合料生产过程中，由于生产温度的降低，用于加热沥青与集料的燃油消耗减少，能够降低沥青混合料生产成本，大量节约能源。

4.3混合料生产温度的降低，减少了生产过程中沥青的老化，增加了沥青路面的使用寿命。有资料显示，当温度高于100℃时，沥青温度每升高10℃，其老化速率将提高1倍。

4.4可以降低施工对环境温度的要求，延长施工季节。

4.5温拌再生沥青混合料的性能与热拌再生沥青混合料相当，可满足规范要求。

4.6将泡沫温拌技术和再生技术相结合，可以增加旧料的利用率。

参考文献

[1]壳牌泡沫型温拌沥青(ShellWAMFoam)技术的应用研究[J];交通世界(建养.机械);2007年08期。

[2]李自光,丁小峰,王月;泡沫沥青及其冷再生施工工艺[J];筑路机械与施工机械化;2004年12期。

[3]拾方治,孙大权,罗芳艳,吕伟民,朱良镨;泡沫沥青混合料物理力学特性的试验研究[J];公路;2004年05期。

[4]花蕾;;泡沫沥青就地冷再生技术的节能减排效果研究[J];建设机械技术与管理;2011年04期。