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基于不同作用机理的温拌沥青混合料路用性能差异与应用研究

一、引言

1.1研究背景与意义

随着我国交通基础设施建设的快速发展，沥青路面因其具有良好的行车舒适性、平整度和抗滑性能等优点，在公路、城市道路等领域得到了广泛应用。传统的热拌沥青混合料（HMA）在生产和施工过程中需要较高的温度，一般拌和温度在150-180℃，摊铺温度在130-160℃，碾压温度在110-140℃。这种高温作业不仅消耗大量的能源，如每生产1吨热拌沥青混合料大约需要消耗7-8kg燃油，还会排放出大量的有害气体，如二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物以及沥青烟等，对环境造成严重污染，同时也加速了沥青的老化，影响路面的使用寿命。此外，高温施工条件对施工设备和施工人员也提出了较高要求，增加了施工难度和成本。

在全球倡导节能减排、绿色环保的大背景下，温拌沥青混合料（WMA）应运而生。温拌沥青混合料是指通过一定的技术手段，使沥青能够在相对较低的温度下进行拌和及施工，同时保持其良好的路用性能。与热拌沥青混合料相比，温拌沥青混合料的拌和温度一般可降低20-60℃，压实温度降低10-30℃。较低的施工温度使得温拌沥青混合料在节能减排方面具有显著优势，能够有效减少能源消耗和有害气体排放，如可节能燃料油20％-30％，二氧化碳和沥青烟的排放可分别下降50％和80％以上。同时，温拌沥青混合料还具有降低沥青老化程度、延长施工季节、便于超薄摊铺等优点，能提高沥青路面的耐久性和施工效率。

目前，温拌沥青混合料技术已经在十多个省市成功应用于高速公路、城市快速路、隧道道面和低温季节路面的施工等，路用性能良好，节能减排效果显著，对道路建设和养护领域的节能减排工作起到了良好的示范作用。然而，温拌沥青混合料的技术原理较为复杂，不同的温拌技术和温拌剂对沥青混合料的性能影响各异。例如，基于表面活性剂的温拌沥青技术是通过在沥青中形成许多细小的液态微粒，起到润滑作用，从而降低沥青混合料的粘滞度；而发泡温拌技术则是通过在沥青中引入微小气泡来降低其黏度。这些不同的作用机理导致温拌沥青混合料在高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性和疲劳性能等路用性能方面存在差异。若温拌剂选择不当或掺量不合理，可能会导致沥青混合料的某些性能下降，如某些温拌剂可能会降低沥青混合料的低温性能和水稳性能。

因此，深入研究不同机理温拌沥青混合料的路用性能具有重要的现实意义。通过对不同机理温拌沥青混合料的路用性能进行系统研究，可以全面了解各种温拌技术的优缺点，为温拌沥青混合料在道路工程中的合理应用提供科学依据，有助于优化温拌沥青混合料的设计和施工工艺，提高路面质量和使用寿命，减少道路养护成本；对于推动道路建设行业的绿色可持续发展具有积极的促进作用，符合我国当前节能减排和环境保护的战略要求。

1.2国内外研究现状

1.2.1国外研究现状

温拌沥青混合料技术起源于20世纪90年代的欧洲，随后在全球范围内得到了广泛关注和研究。1995年，欧洲率先开展温拌沥青混合料的研究与应用，1996年进行了现场试验。美国于2002年开始对温拌沥青混合料技术进行研究，NCHRP项目09-43专门针对温拌沥青混合料开发一种体积设计方法，并确定一整套合适的路用性能测试方法和标准来评估温拌沥青混合料。

在作用机理方面，国外学者进行了大量研究。例如，对于基于表面活性剂的温拌沥青技术，研究发现表面活性剂在沥青中形成许多细小的液态微粒，这些液态微粒起到润滑作用，从而降低了沥青混合料的粘滞度。在发泡温拌技术中，通过在沥青中引入微小气泡来降低其黏度，这些微小气泡在沥青混合料拌和、摊铺和压实过程中起到润滑和分散作用，使得沥青混合料在较低温度下能够达到良好的施工和压实效果。

在路用性能研究上，国外众多学者开展了丰富的试验研究。部分研究表明，温拌沥青混合料在高温稳定性方面与热拌沥青混合料相当，如某些采用特殊温拌剂的温拌沥青混合料，在车辙试验中表现出与热拌沥青混合料相近的抗车辙能力。但也有研究指出，部分温拌沥青混合料的高温性能略逊于热拌沥青混合料，这可能与温拌剂的种类和掺量有关。在低温抗裂性方面，一些研究发现，某些温拌剂会对沥青的低温性能产生一定影响，导致温拌沥青混合料的低温抗裂性能有所下降，而另一些研究则表明，通过合理选择温拌剂和配合比设计，温拌沥青混合料可以保持与热拌沥青混合料相当的低温性能。关于水稳定性，多数研究表明，温拌沥青混合料的水稳定性与热拌沥青混合料基本相同，但当温拌剂选择不当时，可能会降低沥青与集料之间的粘结力，从而影响水稳定性。在疲劳性能方面，不同的研究结果存在一定差异，部分研究认为温拌沥青混合料的疲劳性能与热拌沥青混合料相近，而有些研究则发现温拌沥青混合料的疲劳寿命略低于热