温拌沥青混合料现场施工质量对比研究

2018-02-18李昱岐张兴军汪首元

中国建材科技 2018年5期

张冰李昱岐张兴军戴嵘汪首元

（1 甘肃长达路业有限公司，甘肃兰州 730030；2 甘肃恒达路桥工程集团有限公司，甘肃省公路路网监测重点实验室，甘肃兰州 730070）

0 引言

WMA 是一种新兴的绿色筑路技术，其拌和温度低于HMA 16℃～55℃，这在沥青路面铺筑过程中具有较大的优势，能够很好地缓解能源消耗、温室气体排放以及施工环境等问题[1，2]。WMA 技术大致分为三类：发泡温拌技术、有机添加剂温拌技术和表面活性技术。其中，发泡温拌技术通过加入少量的水蒸汽增加了沥青的膨胀体积，降低了沥青的黏度，使得沥青与集料能在较低温度下拌和；有机温拌技术主要通过添加有机降粘剂降低沥青的黏度，从而降低其施工温度；而表面活性技术是利用化学添加剂减小集料与沥青微观界面间的摩阻力，提高沥青对集料的裹覆作用以及施工的和易性。目前，国内外关于温拌沥青的研究主要集中于室内试验研究。国内在WMA 现场施工方面的研究较少。魏建国[3]，李波[4]等人研究确定了温拌沥青混合料的施工温度确定方法。李波等人[5]对比了热拌与温拌沥青混合料施工时沥青路面周围温度场的时空分布特性。刘建勋[6]对温拌沥青施工关键技术进行了系统性研究。但是，这些研究尚未涉及温拌沥青混合料在施工过程中的差异性，及其对沥青混合料的含水率和集料对沥青的吸收量、面层温度的均匀性、碾压次数和面层的现场密度进行监测。为此，本研究依托工程项目对温拌沥青混合料现场施工质量对比研究，以期为同类项目提供借鉴。

1 原材料

采用的8 种温拌沥青混合料（WMA）是由三个现场项目提供。这三个现场项目中所选的八种沥青混合料的参数如表1所示。所用沥青胶结料的等级有两种，分别为PG 70-22 和PG 76-22，集料公称最大粒径为19.0mm或12.5mm，都符合要求的标准。在每一个项目中，加入一个热拌沥青混合料，作为对照组。

表1 沥青混合料参数

表2 混合料级配

2 WMA 施工质量评价

2.1 沥青混合料的含水率

相比于HMA，WMA 的生产温度较低，而通常情况下降低温度不能充分干燥集料，这将导致路面更易产生水损害。相关要求在施工过程中沥青混合料的含水率小于0.3%，并且其作为施工量监测和控制的内容。通过测定沥青混合料的含水率（每批测取5 次含水率，并取平均值），将WMA 的含水率与对应的HMA 进行比较，结果见图1。WMA 中的含水率比HMA 沥青混合料稍高，这两种类型的沥青混合料含水率都小于0.3%，均低于限制标准。

图1 沥青混合料含水率（US 61 项目）

2.2 吸收沥青含量

图2 HMA 和WMA 的平均沥青吸收量（US 61 项目）

图2给出了US 61 项目中HMA 和WMA 的平均吸收沥青含量Pba，添加Evotherm 的WMA 吸收沥青含量与HMA 相近。使用Foamed 的WMA 比添加Evotherm的WMA 和HMA 都有更高的吸收沥青含量，其表现出较高的吸收沥青含量的原因是前三种沥青混合料以用花岗岩作为主要集料，然而，添加Foamed 的WMA 是以砂岩作为主要集料。花岗岩和砂岩集料的吸收沥青含量分别为0.6%和1.4%。由此可以得出结论，两种类型的沥青混合料在生产时表现出相近的吸收沥青含量主要由沥青混合料中集料类型所影响。

2.3 面层温度的均匀性

为了比较施工时HMA 和WMA 面层温度的均匀性，在US 61 项目的左轮路径（LWP）、中心线（CL）和右轮路径（RWP）上测量其温度。因此使用红外温度枪在摊铺机后每6.1 米采集一次数据，采集的数据生成热点图如图3所示。HMA 试验段的平均温度为148℃，而WMA段的平均温度在124℃和131℃之间。使用Foamed 的WMA 试验段，由于在生产过程中遇到一些湿集料，不得不提高温度来充分干燥，所以热点图反映出该测试段的温度增加。