环保型路面铺装-温拌技术研究论述

环保型路面铺装-温拌技术研究论述

何承海

中国水利水电第七工程局有限公司  四川省成都市  610000

【摘要】基于“双碳”背景下，即二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和，众多道路研究者近几年努力探索节能减排的新工艺，新方法。本文对环保路面的必要性及意义进行阐述，重点论述温拌技术在道路工程领域的应用及优势性，并且分析了温拌技术的三个种类及不同类型温拌技术的优缺点，为道路工程节能减排领域提供参考。

【关键词】道路工程；环保节能；温拌技术；

1环保型路面技术必要性及意义

沥青路面具有行车舒适度高、养护维修工作简单、材料可再生利用、适宜分期修建等优点，我国80%以上的高速公路及城市道路皆采用沥青路面。但是，常规的沥青路面施工过程中不仅耗费大量能源，同时也对环境产生较大危害。为了保护生态环境，世界各国都对温室气体、有害气体和固体粉尘等排放进行了严格的限制。我国现处于经济快速增长期，各项建设取得了巨大成就，但同时也付出了巨大的资源和环境代价。目前，中国的能源消耗量和温室气体排放量居世界首位。中国是“巴黎协定”的签署国，需要尽最大努力完成“巴黎协定”的主要目标—控制本世纪温度上升值不大于2℃。因此，我国需要从各方面着手减少能源消耗量和温室气体排放量。2016年国务院做出了加强节能减排的工作部署，要求确保国家环保计划的完成。2020年，在第75届联合国大会期间，中国提出将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和，因此道路行业需积极寻找节能减排新途径。

2温拌和常规混合料技术对比

常规沥青路面大多采用热拌沥青混合料（Hot Mixture Asphalt，简称HMA）。一般而言，沥青路面的压实效果与沥青混合料的拌和、压实温度正相关，因此施工时为保证路面压实效果，HMA的摊铺温度及压实温度都有下限要求。比如基质沥青路面施工时碾压温度一般要求达到145℃以上，常规改性沥青路面碾压温度一般要求达到160℃以上，将沥青和集料加热至可施工温度需要消耗大量能源，工程成本较大，与我国节约能源的基本国策相背离；高温下生产沥青混合料会产生大量温室气体、有害气体及沥青固体烟尘。这些气体不仅会对环境造成严重污染，还会对工人的身体产生不可逆转的伤害。另外，贵州地区受地形影响，隧道施工比例较其他地区更大，由于隧道排气相对困难，HAM施工产生的大量有害烟尘导致能见度低，非常不利于施工人员的安全及健康。

上世纪九十年代，相关学者提出了施工温度低于HMA但路用性能与HMA相近的温拌沥青混合料（Warm Mix Asphalt，简称WMA）。WMA是通过温拌技术降低沥青黏度、增加沥青低温和易性，从而降低沥青混合料施工温度的方法。相对于HMA，WMA的压实和拌和温度降低了20-30℃，施工过程中产生有害气体大幅减少，更符合节能环保理念。长期研究表明，WMA路用性能良好。与HMA相比，WMA的优势非常明显：由于温拌技术降低了沥青混合料的施工温度，减少了混合料生产过程中所需能耗；WMA施工过程中的产生的污染气体与烟尘量远小于HMA。相对于HMA，WMA生产过程中产生CO2、SO2、CO等有害气体及有机挥发物大幅减少，保护环境及施工人员身体健康；WMA可以在较低环境温度中施工，使施工窗口期延长。

3 温拌沥青混合料技术分类

温拌沥青最早由欧洲的Shell和Kolo-veidekke公司于1995年联合研制出来，并进行了试验段铺筑，在2000年首次提出了WMA的概念。世界上的第一条温拌沥青试验路段是在德国Schönstadt-Schwarzenborn的公路上铺筑完成的，采用Aspha-min®温拌剂，共节约30%的燃油，且经过8年的使用，路面状况仍保持优良。随后，日本、澳大利亚、比利时、法国、德国、英国和美国等发达国开始大量研制并应用WMA。随着欧美等发达国家多年的探索与工程实践，在WMA路面设计以及施工技术方面已经具备了较为成熟经验。

随着温拌技术在全球范围内的快速发展，目前已经进入应用或者初步应用阶段的温拌技术有近20种。虽然新的技术还在不断涌现，但根据温拌剂的工作原理，温拌技术可以分为以下三个主要技术类型：

（1）沥青发泡温拌技术

沥青发泡技术分为两种，一种是微发泡技术另一种是泡沫沥青技术，其主要原理是在沥青中导入水诱发沥青发泡，在沥青的发泡过程中产生的沥青膜结构来可以有效的实现低温条件下对集料的充分覆盖，进而降低施工温度。该技术的典型代表有WMA-Foam技术和Aspha-Min技术。优点是不需要另外的添加剂，降低造价，但需要特定的发泡设备，发泡量较难精准的控制，同时会对沥青混合料的水稳定性造成不利影响。

（2）表面活性剂温拌技术

表面活性剂温拌技术的基本原理是少量的表面活性剂（0.5%~1%）、水与沥青在混合料的拌合过程中共同作用，借助表面活性剂强大的分散能力来实现彼此的融合，在胶结料内部暂时形成了比较稳定的结构水膜。形成的水膜结构不受温度的影响且具有润滑作用，能够很大程度的抵消由与温度降低产生的沥青增量黏度，显著的提高沥青混合料在低温时的和易性从而实现温拌的效果，但其本身是不具备降黏的效果。表面活性剂温拌技术最具代表性产品是2003年美国美德维实伟克（MeadWestvaco）公司在表面活性剂技术的基础之上开发的益路温拌剂（Evotherm）。目前为止，该类温拌剂已经发展形成ET、DAT和3G这三代产品，其中温拌剂DAT应用最为广泛。这类技术优点是降温效果明显，但造价较高。

（3）有机降黏型温拌技术

沥青的高温黏度决定着沥青混合料的施工和易性，有机降黏型温拌技术的工作原理是将低熔点的有机外加剂加入到沥青当中，从化学上改变沥青的黏温曲线，不仅使沥青混合料的工作温度降低，还进一步的提高了沥青的工作性能。该类技术的代表产品比较多，如德国Romonta公司的Asphaltan-B、AkzoNobel公司的REDISET、法赛（FASIT）、Shell（壳牌）公司的SEAM、克拉玛依公司的KWB等。其优点是可以提高沥青混合料的高温性能，并且价格便宜，缺点是对沥青混合料低温抗裂性有不利影响。

4 总结

“双碳”背景下，本文对环保路面的必要性及意义进行阐述，讨论温拌技术在道路工程领域的应用及节能减排的优势性，并且分析了温拌技术的三个种类及不同类型温拌技术的优缺点，泡沫沥青技术优点是不需要另外的添加剂，降低造价，但需要特定的发泡设备，发泡量较难精准的控制，同时会对沥青混合料的水稳定性造成不利影响。表面活性技术优点是降温效果明显，但造价较高。有机降黏型温拌技术优点是可以提高沥青混合料的高温性能，并且价格便宜，缺点是对沥青混合料低温抗裂性有不利影响。本文旨在为从事道路工程节能减排领域的研究人员提供技术参考。

参考文献

[1]于泽民.温拌再生剂对沥青和沥青混合料路用性能影响研究[D].大连理工大学2015.

[2]崔长利.对比4种不同温拌剂对90#基质沥青黏度的影响[J].公路交通科技（应用技术版），2018,14(08):133-134.

[3]刘勇.温拌沥青结合料降黏剂的制备与性能研究[D].长安大学，2011.