沥青混合料温拌技术在寒冷地区道路施工中的应用

寒冷地区道路施工常面临低温导致的混合料温度损失快、压实度不足、材料脆性增大等挑战。传统热拌沥青混合料（HMA）需在 160-180^∘C 高温下施工，不仅能耗高、排放大，且在低温环境中易因快速冷却导致压实困难，影响路面耐久性。温拌沥青混合料（WMA）通过物理或化学手段降低沥青黏度，使施工温度降至 130-140^∘C ，有效缓解寒冷地区施工时效性压力。

1 沥青混合料温拌技术特点

1.1 降黏机理

温拌技术主要通过三类方式实现沥青黏度降低：表面活性剂型：添加表面活性剂（如 Evotherm-DAT），在沥青中形成临时水膜，通过润滑作用减少内摩擦力，典型添加量为沥青用量的 0.5%-1% 。有机添加剂型：采用聚烯烃类降黏剂（如 EC-120），熔点 100^∘C ，通过干掺法与热沥青混合，降低施工温度 20-30°C ，添加比例一般为沥青用量的3.5% 。化学发泡型：利用水与热沥青接触产生蒸汽泡，扩大沥青体积，减少黏度，发泡效果通过控制水量（通常为沥青质量的 2%-3% ）实现。

1.2 核心优势

温拌技术相较于热拌技术的优势主要体现在以下三方面：（1）节能减排：施工温度降低 30^∘C ，单位能耗减少 30% ， CO₂ 、 ΔNOx 及 SO₂ 排放分别降低 20%50% 、 35%-78% 及 60%-90% 。（2）施工适应性：延长可施工时间，允许低温（ ≥5^∘C ）及夜间作业，减少温度对压实效果的影响，尤其适用于高原及高纬度地区。（3）材料保护：降低沥青老化速率，混合料动稳定度提升 30%-35% ，路面使用寿命延长 15% -20% 。

2 寒冷地区道路施工中沥青混合料温拌技术的应用

2.1 施工工艺优化

针对寒冷地区低温环境，温拌沥青混合料施工中的温度控制需构建全流程精细化管理体系，以确保混合料在低温条件下仍能实现充分压实与性能达标。集料加热温度设定为 160-170^∘C ，该范围基于集料吸热特性与沥青裹覆需求确定，既能保证集料表面干燥并达到沥青最佳黏附温度，又避免因过度加热导致集料老化。出料温度控制在 150-160^∘C ，通过拌和楼热电偶实时监测，确保混合料在拌和过程中均匀受热，同时为后续运输与摊铺预留温度缓冲空间。摊铺温度需维持 ≥140^∘C ，采用红外测温仪对摊铺机料斗内混合料进行动态检测，结合运输车覆盖双层保温棉被措施，减少运输过程中的温度离析现象。初压温度设定为≥135^∘C ，要求压路机紧跟摊铺机作业，初压采用 10-12 吨双钢轮压路机静压 3 遍，通过碾压轮喷水装置调节雾化水量，避免黏轮同时防止温度骤降。温度控制体系还需集成智能预警功能，当混合料温度低于临界值时自动触发报警，并启动备用加热装置对运输车料斗进行局部补温，确保从拌和到碾压终了的整个施工链温度损失 ≤15^∘C ，从而保障寒冷地区道路施工的压实度 298% 及动稳定度 ≥3000 次 /mm 的性能要求。

2.2 设备改造

针对寒冷地区道路施工需求，温拌剂自动添加系统的设备改造需构建高精度、高可靠性的集成化装置。管路模块采用 316L 不锈钢材质构建双回路循环管道，主管道直径 50mm ，分支管道直径 25mm ，通过氩弧焊工艺确保密封性，管道布局遵循 " 最短路径 " 原则，减少流体阻力与残留量，关键节点设置可视化观察窗与排污阀，便于定期清理。泵送模块配置高精度齿轮泵，额定流量范围 0.5-5L/min ，计量精度达1% ，泵体集成变频调速器与压力传感器，通过PID 算法实时调节转速，确保温拌剂添加量与沥青喷洒流量保持 1:100 的固定比例。控制模块采用西门子 S7-1200 PLC 为核心，集成 4⋅20mA 模拟量输入模块与 RS485通信接口，通过温度传感器（PT100）实时监测沥青温度，结合预设的温拌剂添加曲线（如 Evotherm-DAT 型添加剂的添加量 =0.6%× 沥青质量 +0.1%× 环境温度修正系数），自动计算并输出控制信号。系统同步机制通过编码器采集沥青喷洒泵的转速信号，经 PLC 处理后生成同步脉冲，驱动温拌剂泵延迟0.3 秒启动（经实验测定的最佳响应时间），确保添加剂与沥青在拌和锅入口处精确混合。误差控制方面，设置三级校准程序：每日开工前通过标准量筒进行静态标定，施工中每 500 吨混合料进行一次动态校准，每月利用超声波流量计进行管道阻力系数修正，同时配备冗余传感器与故障切换功能，当主传感器偏差超过 2% 时自动启用备用通道，确保添加误差始终控制在 ±0.5% 以内。

2.3 运输与摊铺

在寒冷地区沥青混合料温拌技术施工中，运输与摊铺环节需构建全流程温控体系以确保混合料性能。运输环节采用 20 吨级以上大吨位运输车，车厢内壁铺设5cm 厚硅酸铝保温棉被，外覆镀锌钢板防护层，通过温度传感器实时监测料斗内混合料温度，当温度低于 145^∘C 时自动触发报警并启动车载加热装置进行补温。运输路线规划遵循 " 最短路径+ 交通优化 " 原则，利用 GPS 导航系统避开拥堵路段，确保运输时间控制在45 分钟以内，减少温度损失。

摊铺机作业前需进行三级预热：首先通过发动机余热循环系统将熨平板温度提升至 80^∘C ，其次开启液压油加热器使整机液压系统达到工作温度，最后通过燃气加热装置将螺旋布料器及振捣梁预热至 100^∘C ，预热过程通过红外热像仪进行非接触式测温验证。摊铺速度严格控制在2-3m/min 区间，螺旋布料器转速设定为 90⋅110rpm ，确保混合料供应连续且均匀，减少横向温度离析现象。摊铺厚度采用超声波测厚仪实时监测，误差控制在 ±5mm 以内，摊铺机行驶方向设置激光导向系统，确保纵向接缝平顺度 ≤3mm 。

碾压工艺实施 " 紧跟、慢压、高频、低幅 " 原则，初压采用 12 吨双钢轮压路机静压 3 遍，碾压轮喷水装置调节为雾化状态，喷水量控制在 0.2L/m² 以避免降温过快。复压使用 26 吨胶轮压路机碾压 4 遍，通过调整轮胎充气压力（0.6MPa）和碾压重叠宽度（1/3 轮宽）提升密实度，终压采用 10 吨双钢轮压路机静压 2 遍消除轮迹。碾压过程配备红外测温仪进行动态温度监控，确保初压温度 ≥135^∘C 、复压温度 ≥125^∘C 、终压温度 ≥110^∘C ，温度损失率控制在 10^∘C/ 小时以内，最终路面芯样空隙率控制在 3-5% 区间，满足寒冷地区抗冻融循环性能要求。

3 质量控制关键点

为保障温拌混合料在寒冷地区的路用性能，需构建多维度质量控制体系。材料选择方面，优先选用针入度 60-80（ 0.1mm ）的 70# 低黏度沥青，其 15^∘C 延度 ≥100cm 的特性可提升低温柔韧性；集料选用方解石含量 >90% 的石灰岩，通过 X 射线衍射分析确认其 CaCO₃ 晶体结构，与沥青酸值匹配实现化学黏附。添加 3% 消石灰（ Ca(OH)₂ ）替代部分矿粉，利用钙离子与沥青酸酐的皂化反应生成钙皂，使水煮法黏附性等级提升至 5 级。压实工艺执行 " 三阶段碾压法 "：初压采用 12 吨双钢轮压路机以 1.5km/h 速度静压 3 遍，消除轮迹并稳定混合料；复压使用 26 吨胶轮压路机以 3.0km/h 速度碾压 4 遍，通过轮胎揉压作用使空隙率降至 5% 以下；终压以10 吨双钢轮压路机 1.2km/h 速度静压1 遍，确保表面构造深度 ≤1.2mm. 。性能验证需通过三项核心试验： 60^∘C 车辙试验动稳定度 ≥3000 次 /mm （轮压 0.7MPa ）， -10^∘C 低温弯曲试验弯拉应变 ≥2500με （加载速率 50mm/min ），以及冻融劈裂强度比 285% （真空饱水条件），试验结果需满足中寒区技术要求。

4 结语

温拌沥青混合料技术通过降低施工温度、减少能耗与排放，有效解决寒冷地区道路施工中的压实困难与材料性能衰减问题。实践表明，该技术在延长施工周期、提升混合料耐久性方面表现显著，符合绿色交通与可持续发展理念。

参考文献

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