“天然瀝青這個(gè)材料就像天之驕子,它是天生就好,后天再努力,終成大器。”我國著名道路專家、長安大學(xué)教授王秉綱曾如此懇切地表達(dá)過對(duì)天然瀝青這一路面材料的肯定。
近年來,國內(nèi)越來越多的重點(diǎn)交通工程選擇天然瀝青作為路面材料,例如港珠澳大橋、北京長安街、北京首都機(jī)場跑道等項(xiàng)目瀝青網(wǎng)sinoasphalt.com。天然瀝青優(yōu)異的耐老化、耐水損、耐高溫性能受到行業(yè)專家和業(yè)主的普遍認(rèn)可。如何高效利用好天然瀝青,研發(fā)生產(chǎn)可供大規(guī)模工程化應(yīng)用的路面材料,是近年來行業(yè)內(nèi)高度關(guān)注的產(chǎn)業(yè)技術(shù)熱點(diǎn)。
自主研發(fā)天然瀝青微粒化懸浮技術(shù),實(shí)現(xiàn)天然瀝青的“液化”“活化”,陜西的高新技術(shù)企業(yè)——西安眾力瀝青有限公司(簡稱“西安眾力”),歷經(jīng)6年的持續(xù)研發(fā),不斷改進(jìn),經(jīng)過上百個(gè)工程項(xiàng)目驗(yàn)證,申報(bào)專利100余項(xiàng),成功實(shí)現(xiàn)了工廠化穩(wěn)定型天然瀝青產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)和規(guī)?;瘧?yīng)用,為天然瀝青的創(chuàng)新應(yīng)用提供了一條嶄新道路,為我國長壽命路面材料提供了一個(gè)優(yōu)質(zhì)的解決方案。
一個(gè)緣起于PM2.5的技術(shù)設(shè)想
長期以來,天然瀝青被作為外加劑使用,主要有干法和濕法兩種工藝,但都難以100%激發(fā)出天然瀝青的性能,也難以實(shí)現(xiàn)材料性能的穩(wěn)定、均衡,更難于大規(guī)模使用。
西安眾力自主研發(fā)的“天然瀝青微?;瘧腋〖夹g(shù)”,一舉解決了天然瀝青傳統(tǒng)應(yīng)用在材料性能、工藝設(shè)備、應(yīng)用規(guī)模等方面存在的問題,首次實(shí)現(xiàn)了工廠化生產(chǎn)穩(wěn)定型成品天然瀝青。
“天然瀝青微?;瘧腋〖夹g(shù)的原理就是形成類似PM2.5在空氣中懸浮的存在狀態(tài)。通過特殊工藝,讓天然瀝青像PM2.5懸浮于空氣中一樣,以微粒化狀態(tài)均勻懸浮于瀝青中,既解決了天然瀝青均衡、穩(wěn)定性問題,更好激發(fā)天然瀝青的有效成分性能,又能徹底解決存儲(chǔ)穩(wěn)定性難題,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離長期儲(chǔ)存和運(yùn)輸。”西安眾力首席技術(shù)官曾赟如此闡述天然瀝青微?;瘧腋〖夹g(shù)的原理和實(shí)際應(yīng)用效果。
天然瀝青原料和高模量天然瀝青HMB樣品展示
技術(shù)研發(fā)初期,西安眾力研發(fā)團(tuán)隊(duì)分別從萃取和微?;瘍蓷l技術(shù)路徑進(jìn)行了探索和嘗試,通過對(duì)比,從技術(shù)轉(zhuǎn)化難度、生產(chǎn)成本及產(chǎn)品實(shí)際性能等多方面指標(biāo)綜合評(píng)價(jià),微?;夹g(shù)都具有顯著優(yōu)勢。
實(shí)現(xiàn)天然瀝青微?;奶厥夤に囆枰商讓I(yè)設(shè)備、嚴(yán)格的工藝技術(shù)指標(biāo)控制和現(xiàn)代化管理做支撐,所以工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)是最佳方式,同時(shí)也能保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可控,綠色環(huán)保、低碳節(jié)能等高階工業(yè)化目標(biāo)可同步實(shí)現(xiàn)。
高模量+天然瀝青=絕佳配置
天然瀝青是石油在自然界長期受地殼作用,在熱力、壓力、氧化、觸媒、細(xì)菌的綜合作用下逐漸變化而形成的,以天然形態(tài)存在,?;煊幸欢ū壤臒o機(jī)礦物質(zhì)。與天然瀝青的形成環(huán)境和時(shí)間相比,應(yīng)用于路面建設(shè),其性質(zhì)狀態(tài)變化幾乎可以忽略不計(jì)。
高模量瀝青混合料及其路面是近年來我國在大力研究和發(fā)展的技術(shù),可大大提高路面承載能力,是實(shí)現(xiàn)路面長壽命的可靠方法之一。
“天然瀝青從材料性質(zhì)來說勁度大、模量大,高模量瀝青混合料特性表現(xiàn)為強(qiáng)度高、模量大,將天然瀝青與高模量瀝青混合料技術(shù)相結(jié)合,能夠發(fā)揮天然瀝青模量大、耐疲勞、耐老化的性能優(yōu)勢。”曾赟表示。
天然瀝青傳統(tǒng)的外加劑應(yīng)用方式難以兼顧混合料的低溫抗裂性,因此在我國北方地區(qū)及西部地區(qū)難以應(yīng)用。西安眾力研發(fā)生產(chǎn)的高模量天然瀝青HMB應(yīng)用“天然瀝青微?;瘧腋〖夹g(shù)”,工廠化生產(chǎn)出成品高模量專用瀝青,以其為結(jié)合料生產(chǎn)的天然瀝青高模量混合料HMAC大幅度提升了低溫抗裂性能,綜合路用性能優(yōu)越,可有效延長路面壽命30%以上。
“實(shí)踐證明,天然瀝青是非常適合發(fā)展高模量技術(shù)的。通過配合比設(shè)計(jì),高模量混合料凍斷溫度已突破零下30℃,抗低溫性能顯著提升。同時(shí)混合料的耐疲勞、抗老化性能也大幅度提升。要兼顧模量和疲勞、高溫和低溫性能,天然瀝青高模量混合料是一個(gè)極好的選擇。此外,我們還在國內(nèi)首次提供了適用于修筑瀝青路面上面層的高模量瀝青混合料方案——BBME,拓寬高模量混合料使用范圍至全瀝青面層,可有效解決極端環(huán)境下重載路面諸多路面病害問題,并有效延長了路面使用壽命?!痹S高度肯定了天然瀝青和高模量技術(shù)的結(jié)合。
此外,以HMB為結(jié)合料生產(chǎn)的天然瀝青高模量混合料HMAC可再生利用,施工工藝與現(xiàn)有工藝相同,運(yùn)輸、存儲(chǔ)便捷環(huán)保,已實(shí)現(xiàn)超3000公里的遠(yuǎn)距離項(xiàng)目應(yīng)用。
合銅高速公路項(xiàng)目采用高模量天然瀝青混合料鋪筑上中下全瀝青面層
高模量天然瀝青HMB的項(xiàng)目應(yīng)用
高模量天然瀝青HMB是西安眾力首個(gè)成功推向市場的工廠化穩(wěn)定型成品天然瀝青產(chǎn)品系列,適用于不同地域氣候條件,共分為HMB-C(冬寒區(qū))、HMB-W(冬冷區(qū))、HMB-H(冬溫區(qū))3個(gè)型號(hào)產(chǎn)品。經(jīng)過三年多的推廣,已成功應(yīng)用在高溫多雨地區(qū)——湖北硚孝高速公路及硚孝高速公路收費(fèi)廣場項(xiàng)目,高原高寒地區(qū)——西藏國道109線養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目、青海國道109項(xiàng)目,極端溫差干旱地區(qū)——新疆吐魯番G3012高速公路項(xiàng)目,并已實(shí)現(xiàn)在重載高速公路路段——合銅高速公路的全面瀝青面層應(yīng)用。陜西省西安市第十四屆全運(yùn)會(huì)市政道路建設(shè)大規(guī)模采用高模量天然瀝青混合料鋪筑,為高品質(zhì)市政道路建設(shè)提供創(chuàng)建了一個(gè)全新的典范。
“天然瀝青優(yōu)異的路用性能和綠色環(huán)保特性完全符合我國現(xiàn)階段路面材料的發(fā)展方向。我們已經(jīng)完成了高模量天然瀝青在國內(nèi)絕大多數(shù)典型氣候區(qū)域的項(xiàng)目應(yīng)用,并且作為主編方編制了中國公路學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《穩(wěn)定型天然瀝青改性瀝青路面技術(shù)指南》(T/CHTS10031-2021 )和陜西省地方標(biāo)準(zhǔn)《天然瀝青高模量混合料施工技術(shù)規(guī)范》(DB 61/T 1332-2020),參與了新疆、青海、安徽等地方標(biāo)準(zhǔn)的編制,為該材料加速推廣應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)?!蔽靼脖娏?zhí)行總經(jīng)理韓筱東對(duì)天然瀝青產(chǎn)品充滿了信心,并透露西安眾力已完成兩個(gè)新的天然瀝青產(chǎn)品系列——復(fù)合改性天然瀝青PNB和道路天然瀝青NNB的研發(fā)和規(guī)模量產(chǎn)準(zhǔn)備,可更好地滿足不同環(huán)境和項(xiàng)目規(guī)格的需求。
路面材料的發(fā)展對(duì)提升路面壽命具有重要意義。綠色環(huán)保和長壽命是道路材料發(fā)展的兩個(gè)重要目標(biāo),高模量天然瀝青混合料技術(shù)是一種優(yōu)質(zhì)的解決方案。期待這樣的新技術(shù)、新材料能夠取得更多突破,并加速推廣應(yīng)用。