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基于空隙率的温拌沥青压实温度精准确定方法研究

一、引言

1.1研究背景与意义

1.1.1研究背景

在公路交通基础设施建设中，沥青混合料的应用极为广泛，其中传统热拌沥青技术（HMA）凭借良好的路用性能，为现代公路交通的发展做出了巨大贡献。但该技术需要将沥青从常温加热到140℃以上，矿料加热到160-170℃，拌和后的混合料温度一般不低于150℃，若采用改性沥青，相应温度会更高。这不仅导致大量的能源消耗，还会在生产和施工过程中排放大量的烟尘和有害气体，对环境造成严重污染，并且危害施工人员的身体健康，与当下倡导的绿色发展和可持续发展理念背道而驰。

为解决上述问题，温拌沥青技术应运而生。温拌沥青混合料（WMA）通过特定技术措施，使沥青能在相对较低温度下进行拌和及施工，同时保持其使用性能不低于热拌沥青混合料。其拌和温度比HMA降低10-50℃，摊铺和碾压温度降低约30℃，且路用性能与HMA相比无明显降低。与此同时，较低的生产温度使得能源消耗显著减少，CO?等废气排放量降低，沥青混合料拌合时的高温老化现象减轻，进而延长了沥青路面的使用寿命。

尽管温拌沥青技术前景广阔，但由于其发展时间较短，仍存在诸多问题亟待解决。现行的混合料设计方法大多是针对常用热拌沥青混合料制定的，并不完全适用于温拌沥青。温拌沥青的设计需要更充分地考虑拌合与压实温度等关键因素，以确保其具备良好的性能。若压实温度不合理，过高会加速沥青老化，过低则难以达到预期的压实效果，导致路面过早出现损坏。因此，准确确定温拌沥青的压实温度成为推广和应用该技术的关键所在。

1.1.2研究意义

准确确定温拌沥青的压实温度，对保证温拌沥青混合料的性能具有重要作用。压实温度直接影响混合料的压实效果，进而决定路面的密实度、强度和耐久性等关键性能指标。若压实温度过低，混合料难以压实，空隙率偏大，易导致路面出现水损害、疲劳开裂等病害；若压实温度过高，沥青老化加剧，会降低沥青与集料的粘结力，影响路面的高温稳定性和抗滑性能。因此，通过合理的方法确定温拌沥青的压实温度，能够有效保障混合料的压实质量，提高路面的使用性能和寿命。

温拌沥青技术作为一种环保节能型沥青路面材料，在降低能源消耗、减少有害气体排放方面具有显著优势。然而，由于缺乏准确的压实温度确定方法，其在实际工程中的应用受到一定限制。明确温拌沥青的压实温度，有助于施工人员在实际操作中精准控制施工温度，充分发挥温拌沥青技术的优势，促进该技术在道路建设中的广泛应用，推动公路交通行业向绿色、可持续方向发展，对于实现资源节约和环境保护的目标具有重要的现实意义。

1.2国内外研究现状

1.2.1温拌沥青技术发展现状

温拌沥青技术最早于1995年由Shell（壳牌公司）和Kolo-veidekke（挪威）联合研制出来，并在1996年进行了现场试验。随后，该技术在欧洲逐渐得到应用和推广。进入21世纪，温拌沥青技术在全球范围内受到广泛关注，美国、日本等国家也相继开展了相关研究和应用实践。

目前，国际上主流的温拌沥青技术主要包括以下几种类型：一是沥青发泡技术，如WMA-Foam两阶段温拌技术，该技术在拌和阶段使用软胶结料和硬胶结料两种硬度不同的沥青材料，硬胶结料以泡沫沥青的形式加入。通过控制软、硬胶结料的混合比率以及添加抗剥落剂等，来实现温拌效果并保证混合料性能。二是降粘技术，以Sasobit降粘技术为代表。Sasobit是一种具有高熔点的费托蜡，熔点约为99°C，在超过116°C时，可完全溶解于沥青胶结料中，降低胶结料的粘度，从而降低沥青混合料的摊铺和压实温度；当温度低于熔点时，Sasobit在沥青胶结料中形成晶格结构，提高沥青混合料的抗车辙能力以及压实度。三是表面活性技术，常见的是Evotherm系列温拌技术。Evotherm包含表面活性剂、配制粘结剂、含有较少残余水的乳液，在摊铺及压实的持续压力下，微乳液形成滑移平面，有效降低粘结剂相的粘度，使沥青混合料能够在低温下摊铺和压实。

在我国，温拌沥青技术的研究和应用始于2005年，重点集中在表面活性型和降粘型两种温拌沥青技术。2005年3月，交通运输部公路科学研究院副总工程师黄颂昌赴美参加国际会议后，温拌沥青技术研究开始立项。同年5月，北京市政路桥建设控股（集团）有限公司所属建材集团、交通部公路科学研究所及美国美德维实伟克公司合作尝试研究温拌沥青混合料，并于9月在北京国道110辅线昌平段成功实施温拌试验路，完成了国内第一段温拌沥青试验路。此后，温拌技术应用步伐逐步加快。2006年，西部交通建设科技项目“温拌沥青混合料应用技术研究”立项，对多种温拌技术进行全面评估，并在各地组织实施多条试验路。除国家级研