成果名称

低温条件下热拌沥青混合料施工关键技术研究

成果登记号

知识产权

专利

完成单位

序号

单位名称

通讯地址

1

山东高速工程检测有限公司

济南市市中区二环东路12550号

2

山东建筑大学

济南市历城区凤鸣路1000号

3

大宗固废材料在交通领域循环利用行业研发中心

济南市市中区二环东路12550号

4

山东省高速公路技术和安全评估重点实验室

济南市市中区二环东路12550号

5

山东省三益工程建设监理有限公司

济南市历下区解放路13号

完成人

序号

姓名

工作单位

对成果的贡献

1

张惠勤

山东高速工程检测有限公司

项目负责人，规划、组织实施

2

汲平

山东高速工程检测有限公司

技术负责人

3

高国华

山东高速工程检测有限公司

协助技术负责

4

王育奎

山东高速工程检测有限公司

技术方案落实

5

王鑫洋

山东高速工程检测有限公司

试验研究

6

李立平

山东高速工程检测有限公司

试验研究

7

王鹏

山东建筑大学

试验研究

8

房明

山东高速工程咨询集团有限公司

试验研究

9

苏纪壮

山东高速工程检测有限公司

试验研究

10

王凯

山东高速工程检测有限公司

试验研究

11

王业飞

山东高速工程检测有限公司

试验研究

12

阚涛

山东高速工程检测有限公司

试验研究

13

李传海

山东高速工程检测有限公司

试验研究

14

刘凯

山东高速工程检测有限公司

试验研究

15

董鸣亮

山东高速工程检测有限公司

试验研究

16

高宾

山东高速工程检测有限公司

试验研究

成果公报内容

一、任务来源

本项目主要来源于山东省交通运输厅科技计划项目，项目编号：2019B36。

二、应用领域和技术原理

1.应用领域

本项目成果主要应用在道路工程技术领域。

2.技术原理

1.针对绝大多数基于表面活性剂的温拌技术需借助水为温拌剂携带介质，环境温度接近0℃时，水易结冰，限制混合料拌和，本研究制备的无水型油溶性温拌剂，可以解决环境温度接近0℃时不易施工的问题。

2.针对成品温拌沥青降温幅度太小，仅为10-20℃，不利于环境温度低于5℃的条件下低温施工，添加本研究制备的生物基温拌剂后，即使WMA的集料加热温度降低40℃，空隙率也不会有大幅的增加；若采用旋转压实法进行设计，集料的加热温度甚至可以降低至60℃。

3.针对成品温拌沥青存储时效较短，往往存储几天后降温效果显著降低，增加成品温拌沥青的保质时间是无水型温拌沥青混合料低温施工的关键，本研究经过十天的热存储试验，发现本研究制备的温拌剂可以增加成品温拌沥青的保质时间。

4.针对无水型温拌剂对沥青技术性质影响较大，因此开发对沥青关键技术性质无影响的无水型温拌剂是扩大范围推广应用的前提，本研究制备的无水型生物基温拌剂对沥青的关键技术性质无影响，且有改善效果。

5.目前基于温拌技术的热拌沥青混合料低温施工关键技术尚未有详细的技术指南，而现有的温拌沥青混合料技术指南多偏向于节能减排，对低温施工中气温、初压温度及摊铺层厚度与沥青路面有效压实时间相关性不明确，严重影响了沥青路面低温施工的质量，本研究对影响路面压实影响因素进行了模拟，通过分析气温和铺层厚度、初压温度和铺层厚度与有效压实时间的关系，得到基质沥青较SBS改性沥青更适合在低温环境下施工，同时，适当提高摊铺层厚度和初压温度，是延长有效压实时间的有效措施，可以实现0℃时低温施工。

三、性能指标

1.研发了一种无水性表面活性类沥青温拌剂。

2.示了温拌剂掺量、表面活性剂种类等因素对低温条件下热拌沥青混合料压实特性的影响规律。

3.提出了基于生物基高效温拌剂的热拌沥青混合料低温施工成套技术。

四、与国内外同类技术比较

五、成果的创造性、先进性

1. 明确了温拌剂物质组成对温拌沥青的铺展、润湿行为的影响规律，研发了基于生物基表面活性剂的高效无水型温拌剂；

2. 揭示了温拌剂掺量、表面活性剂种类等因素对低温条件下热拌沥青混合料压实特性的影响规律；

3. 提出了基于生物基高效温拌剂的热拌沥青混合料低温施工成套技术。

六、作用意义

1.经济效益

温拌沥青混合料的加热温度为120℃～140℃，比常规的热拌沥青混合料30℃～50℃。经计算，每吨沥青混合料可节约热量30～50MJ。燃料油的热值约为42000kJ/kg，假设燃烧完全，且释放能量能被石料完全吸收，理论上加热每吨石料可节省1kg燃料。每生产1t热拌沥青混凝土需消耗8L燃油，若施工温度降低30℃～35℃，则每吨沥青混合料可节约燃油2.4L。本项目研究成果可使沥青混合料施工温度降低20-60℃，且混合料性能不降低，可节约成本20-30元/吨；对于年产40万吨热拌沥青混合料拌和站，若采用温拌技术可直接节省成本约800-1200万元。经济效益显著。

2.社会效益

本项目研发的温拌沥青混合料能够减少有害气体的排放量，降低环境污染、改善工人工作环境质量。混合料施工温度的降低使得燃油消耗减少，能够减少温室气体的排放。同时能够降低拌合站和沥青路面作业对道路沿线居民的生理影响。此外，温拌沥青混合料能够缩短施工期、快速开放交通、延长施工季节。

验收（评价)专家名单

1

赵之忠

交通运输部科学研究院

交通工程

研究员

2

杨永顺

山东公路学会

道路工程

研究员

3

刘甲荣

山东高速股份有限公司

道路工程

研究员

4

孔祥福

山东省交通规划设计院集团有限公司

交通工程

研究员

5

黄  侨

东南大学

桥梁工程

教授

6

李君强

济南市道路和桥隧服务中心

交通工程

研究员

7

杨丽英

北京市政路桥建材集团有限公司

道路工程

正高级工程师

8

张  媛

山东省交通运输厅

财务管理

注册会计师

9

刘  洋

齐鲁工业大学

财务管理

高级会计师

组织验收（评价）单位：山东省交通运输厅、山东省交通运输科技管理服务中心

验收（评价）意见

2022年7月22日，山东省交通运输厅在济南组织了“低温条件下热拌沥青混合料施工关键技术研究”项目验收工作。验收专家组（名单附后）听取了项目组的汇报，审阅了相关技术文件和财务报告，经质询和讨论，形成验收意见如下：

一、项目组提交的资料齐全，内容完整，完成了计划任务书确定的研究内容，符合验收要求。

二、项目组通过数值模拟、室内外试验、工程验证等手段，开展了低温条件下热拌沥青混合料施工关键技术研究等方面的研究，取得了如下主要创新成果：

1. 明确了温拌剂物质组成对温拌沥青的铺展、润湿行为的影响规律，研发了基于生物基表面活性剂的高效无水型温拌剂；

2. 揭示了温拌剂掺量、表面活性剂种类等因素对低温条件下热拌沥青混合料压实特性的影响规律；

3. 提出了基于生物基高效温拌剂的热拌沥青混合料低温施工成套技术。

三、项目获得授权发明专利1项，发表论文4篇，成果已在济微公路济宁新机场至枣菏高速段应用，社会、经济、环境效益显著，推广应用前景广阔。

四、根据项目财务报告列示情况，该项目经费使用符合要求，预算执行情况与决算执行情况基本一致。

验收专家组一致同意该项目通过技术验收和财务验收。