绿色施工泡沫温拌沥青混合料技术

温拌技术的发展

温拌技术最早于1995年由Shell和Kola Veidekke研制开发；1997年由欧盟、日本等主要发达国家推动形成的京都议定书，要求温室气体排放在20年中降低5.2%，在政策面的强力推动下，温拌技术在欧洲迅速进入推广应用阶段；2000年第一届国际沥青路面大会上，第一次正式报道温拌技术，此后世界各国开始大力研究、应用温拌技术，迄今为止，已有三大类数十种温拌沥青混合料技术。

作为公路大国的美国在2002年考察欧洲温拌沥青混合料技术后，美国沥青路面协会（NAPA）、美国联邦公路局（FHWA）委托美国国家沥青技术中心（NCAT）开展温拌技术研究，此后，美国温拌沥青混合料所占比例迅速增加，至2014年温拌比例达到32.3%，其中机械发泡温拌技术应用比例一直维持在80%以上。

2014年8月，苏交科集团股份有限公司在南京组织召开了泡沫温拌沥青技术交流会，中美两国专家学者围绕泡沫温拌沥青技术开展了深入的交流，促进了该技术在我国的发展。

泡沫温拌技术优势

近年来，我国公路建设与养护领域围绕绿色低碳、耐久环保沥青路面技术开展了大量的创新与突破，泡沫温拌沥青技术由于生产方便、高效快速、无需额外添加剂等优势，具有广阔的应用前景。

◆减少烟气排放30~90%，提高空气质量，改善作业环境。

◆减少能源（燃料）消耗20%左右，节约施工成本。

◆不需要添加剂，仅需沥青质量1~2%的水，具有较好的经济性。

◆路面施工和易性增强，路面更易压实，降低施工季节影响。

◆降低拌合温度，减少了沥青的瞬时老化，铺筑路面耐久性更好。

沥青发泡技术原理

泡沫温拌混合料生产过程中至关重要的环节莫过于沥青的发泡。将少量的水加入到热沥青中，热沥青与冷水表面发生能量交换，将水滴加热至100℃，水分蒸发，水蒸气进而包裹在沥青中。此时沥青膨胀发泡，沥青体积暂时增大，使得沥青粘度下降。

沥青发泡工艺参数

对沥青发泡效果的评价，主要采用膨胀率和半衰期两个指标。其中膨胀率指发泡体积倍数；半衰期指体积缩减至一半所用时间。试验选择的发泡条件要求膨胀率尽可能大，半衰期尽可能长。

通过改变发泡温度、用水量和水温，确定膨胀率与半衰期的变化关系，寻找最佳的发泡效果。通过灰色关联分析确定沥青发泡的关键影响因素，建立多参数交互影响数学模型，得出某改性沥青最佳发泡条件为：沥青加热温度160℃、最佳用水量3%、加水温度30℃。

沥青发泡设备

国内相关设备厂商研发了多种泡沫温拌设备，包括徐工集团开发的XFP系列泡沫温拌沥青设备、南方路机开发的NFLG泡沫沥青温拌设备、山东路科的泡沫沥青温拌设备等。目前，沧州市政引进的美国Meeker泡沫沥青温拌设备应用较为广泛。

沥青发泡设备具有体积小，重量轻，安装方便等优点，安装后，不影响热拌沥青混合料拌和设备正常生产。同时，发泡设备匹配性强，能与各种产量、类型的沥青混合料生产设备相匹配。

泡沫温拌沥青混合料性能评估重点

在混合料生产温度降低30℃条件下，泡沫温拌沥青混合料的体积指标、路用性能，如水稳定性、高温稳定性、低温抗裂性均满足热拌沥青混合料技术要求，与热拌沥青混合料性能相当。

由于泡沫温拌沥青混合料生产温度低于热拌沥青混合料，还需评估温拌沥青混合料的和易性、裹覆性与可压实性。

1

和易性

混合料的内摩擦力和粘聚力愈大，其拌和的阻力就越大，用旋转压实过程中的剪应力大小来反映和易性。

2

裹覆性

温拌沥青混合料拌和温度低，需要评价其裹覆性。采用集料裹覆指数、基于吸水率的裹覆指数试验，其技术要求分别为≥95%和≥70%。

3

压实性

反映温拌沥青混合料的降温幅度，采用降温压实比方法，旋转压实比率≤1.25。

工程应用

徐州G104大修养护工程，采用MEEKER发泡设备对拌合站进行改造，沥青发泡参数为：发泡用水量3%，发泡温度160度。混合料生产温度控制条件为：集料加热温度155℃，混合料拌合温度150℃，现场摊铺温度135℃。

通过现场排放测试，泡沫温拌沥青混合料在拌和生产过程中所排放的有害气体大幅降低，与温室气体相关的二氧化碳和氮氧化合物气体的排放分别下降61.5%和73.5%；二氧化硫和烟尘的排放量分别下降74.6%和53.8%。

采用泡沫温拌沥青技术，每吨混合料可比相应的热拌沥青混合料节约重油1.21kg，节能18.8%。同时，采用泡沫温拌技术，每吨混合料与添加剂类温拌混合料相比可降低30元。