道路用冷拌瀝青混凝土的應(yīng)用及前景

李志銘

1 概述

城市道路一般情況都使用瀝青混凝土鋪筑，但是隨著時(shí)間的推移在車(chē)的荷載碾壓、雨水的沖刷等外力作用下，會(huì)出現(xiàn)一系列的如面層松散、龜裂導(dǎo)致的坑洞、面層剝落等道路病害。這些道路的損壞不僅使道路的服務(wù)能力急速下降，而且還影響了城市交通的正常通行，如果發(fā)生在高速道路等一些高等級(jí)道路中還會(huì)引發(fā)一系列的交通事故。因此對(duì)于這些道路所出現(xiàn)的松散、坑洞、面層剝落等一系列道路病害都需要及時(shí)的進(jìn)行修補(bǔ)。

修補(bǔ)道路面層使用的瀝青混凝土和普通的熱拌瀝青混凝土不同，修補(bǔ)用瀝青混凝土是先將瀝青混凝土預(yù)拌好，使用尼龍袋裝好并放置在倉(cāng)庫(kù)，當(dāng)需要使用修補(bǔ)路面時(shí)，從倉(cāng)庫(kù)運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行路面修補(bǔ)。而這種材料就是儲(chǔ)存式冷拌瀝青混凝土。

近幾年來(lái)，國(guó)外許多企業(yè)看好我國(guó)市場(chǎng)，紛紛來(lái)華推銷(xiāo)他們的冷拌材料，但是，外企的冷拌瀝青混凝土價(jià)格昂貴，使用成本過(guò)高，除在少數(shù)工程中使用外，在稍大點(diǎn)的修補(bǔ)工程都沒(méi)有使用。因此，加速開(kāi)發(fā)我國(guó)自主產(chǎn)權(quán)并且物美價(jià)廉的儲(chǔ)存式冷拌瀝青混凝土配制技術(shù)是非常必要的。

2 冷拌瀝青混凝土材料的特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)

1 )瀝青混凝土放置在密閉的尼龍袋內(nèi)，可以長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存，并且能夠保持較好的疏松狀態(tài)而不結(jié)成團(tuán)，即使結(jié)成團(tuán)塊，稍微拍打就可以散開(kāi);

2 )冷拌瀝青混凝土在修補(bǔ)路面坑洞攤鋪后，經(jīng)過(guò)碾壓即能粘結(jié)成型而不松散。

冷拌瀝青混凝土的優(yōu)點(diǎn):

1 )道路路面在行車(chē)荷載碾壓的作用下會(huì)逐漸的壓實(shí)，強(qiáng)度逐漸提高。如果在路面修補(bǔ)時(shí)，未能使用碾壓設(shè)備，路面在使用過(guò)程中經(jīng)行車(chē)碾壓會(huì)逐漸密實(shí);

2 )由于一般情況是在常溫下施工，并且使用一些如鐵鍬、洋鎬等簡(jiǎn)單的工具即可進(jìn)行路面的修補(bǔ)，操作比較方便;

3 )冷拌的瀝青混凝土是預(yù)先在瀝青材料加工廠生產(chǎn)并儲(chǔ)存起來(lái)，隨時(shí)可供道路維修使用，或供道路開(kāi)挖埋設(shè)地下管線后恢復(fù)道路面層使用;

4 )通過(guò)碾壓成型后的冷拌瀝青路面，在性能上與熱鋪瀝青路面基本一樣，并且冷拌瀝青鋪筑路面不容易出現(xiàn)因?yàn)闇囟仁湛s而產(chǎn)生的裂縫。

3 冷拌瀝青混凝土配制原理與方法

根據(jù)試驗(yàn)研究證明，影響冷拌瀝青材料性能的主要有以下幾個(gè)因素。

3.1 瀝青的粘度

瀝青在混凝土中起著將松散集料粘結(jié)成為整體的作用。根據(jù)粘附理論，瀝青要粘附在松散集料表面，其必要的條件是能夠全面包裹集料表面，因此，瀝青原材料必須具有一定的流動(dòng)性以易于攪拌。瀝青在高溫下處于液體，此性質(zhì)有利于浸潤(rùn)骨料表面。當(dāng)溫度降至一定溫度時(shí)，粘度開(kāi)始增大，內(nèi)聚力也隨之增大，與其他物體粘結(jié)性降低，使所拌混凝土易于分散;但由于它的表面仍然存在微弱的粘性，當(dāng)在外力的作用下使它們緊密接觸時(shí)，則又會(huì)粘結(jié)并成為整體。同時(shí)在低溫下瀝青又不致粘度過(guò)大而使混凝土無(wú)法操作，因此必須使用液體瀝青，但其輕質(zhì)油分不應(yīng)揮發(fā)過(guò)快。根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究，液體瀝青屬于一種中凝或慢凝的液體瀝青，而且它的粘度應(yīng)控制在一定的范圍內(nèi)(1 Pa·s～10 Pa·s)。

3.2 瀝青的用量

當(dāng)瀝青使用量比較多的時(shí)候，集料表面的瀝青膜較厚，集料相互之間粘結(jié)較容易，瀝青混凝土容易結(jié)塊成團(tuán)，結(jié)團(tuán)后也不易打散。當(dāng)瀝青使用量比較少的時(shí)候，便不能很好的包裹集料面層，瀝青材料與集料之間形成較弱的界面，雖瀝青混凝土的疏松性比較好，但集料與集料之間粘結(jié)性較差，荷載的碾壓不能使瀝青混凝土形成整體，道路面層容易出現(xiàn)松散。因此，冷拌瀝青混凝土需要有一個(gè)適合的瀝青用量，但是不能用常規(guī)馬歇爾試驗(yàn)方法來(lái)確定。根據(jù)試驗(yàn)資料歸納適宜的結(jié)合料用量可按以下的經(jīng)驗(yàn)公式估算:P=0.021a+0.056b+0.099c+0.12d+1.2。

其中，P為冷拌瀝青混凝土結(jié)合料用量，%;a為大于2.36 mm顆粒重量百分率，%;b為0.3 mm～2.36 mm顆粒重量百分率，%;c為0.075 mm～0.3 mm顆粒重量百分率，%;d為小于0.075 mm顆粒重量百分率，%。

3.3 瀝青材料中的添加劑

1 )增水劑。在瀝青材料中添加增水劑，有利于瀝青混凝土抵抗雨水的侵蝕，并且能在比較潮濕的狀態(tài)下進(jìn)行緊急的道路修補(bǔ)使用。

2 )改性劑。經(jīng)過(guò)一些試驗(yàn)比較，在瀝青材料中添加樹(shù)脂改性劑，有利于提高瀝青混凝土的粘結(jié)性，改善其儲(chǔ)存性，尤其是改善瀝青混凝土在初期使用時(shí)的穩(wěn)定性。

3 )催干劑。如環(huán)烷酸皂、亞硫酸鹽廢液等以便使瀝青混凝土顆粒表面的瀝青膜有效的干燥，降低其粘結(jié)性，保持瀝青混凝土的疏松性。催干劑的使用必須經(jīng)過(guò)細(xì)致的選擇和反復(fù)試驗(yàn)，使用不當(dāng)反而會(huì)影響它的粘結(jié)性。

3.4 冷拌瀝青混凝土骨料級(jí)配與礦粉的用量

冷拌瀝青混凝土材料主要是用于道路面層修補(bǔ)的材料，需要有較為廣泛的適應(yīng)性，既可用于修補(bǔ)普通的小坑洞，又可用于修補(bǔ)較深的坑洞，為此應(yīng)該使用兩種不同粒徑的瀝青混凝土。但市政道路養(yǎng)護(hù)單位一般情況下愿意使用同一種規(guī)格的修補(bǔ)材料，同時(shí)粗粒式瀝青混凝土又容易造成集料脫落，所以冷拌瀝青混凝土應(yīng)設(shè)計(jì)成一種粒徑較細(xì)的級(jí)配混凝土。所用集料由3 mm～5 mm和0 mm～3 mm碎石材料級(jí)配而成，其中3 mm～5 mm碎石應(yīng)采用硬質(zhì)巖石軋制而成，需要具有良好的棱角性。

4 冷拌瀝青混凝土技術(shù)要求

4.1 冷拌瀝青混凝土疏松性與壓實(shí)性

冷拌混凝土的疏松性和壓實(shí)性的評(píng)定，在國(guó)際上一般都采用經(jīng)驗(yàn)判斷法。而我們使用的判斷方法是借鑒土壤最佳含水量的方法:手握成團(tuán)，即用手將瀝青混凝土捏緊，松開(kāi)手后瀝青混凝土能自然成團(tuán)，則表明瀝青混凝土在碾壓成型后不會(huì)松散;將成團(tuán)的瀝青混凝土拍一下，瀝青混凝土就能散開(kāi)，則表明瀝青混凝土疏松性良好，此方法簡(jiǎn)單易用并能很好的解決疏松性和壓實(shí)性的評(píng)定。

4.2 碾壓后的初始強(qiáng)度

冷拌混凝土在碾壓后需要達(dá)到一定強(qiáng)度，以承受機(jī)動(dòng)車(chē)荷載。我們使用馬歇爾試驗(yàn)來(lái)評(píng)定其初始強(qiáng)度。取冷拌瀝青混凝土1 kg，在常溫下正反面各錘擊75次，脫模后在常溫下測(cè)定馬歇爾穩(wěn)定度。

4.3 殘留穩(wěn)定度

儲(chǔ)存性冷拌瀝青混凝土碾壓后，一開(kāi)始空隙率較大，并且抗水性差，因此需要檢驗(yàn)其水穩(wěn)性。將常溫下成型的馬歇爾試件浸泡在水中約8 h～9 h，然后拿出測(cè)試其浸水后的穩(wěn)定度，該穩(wěn)定度與原穩(wěn)定度之比值，就是評(píng)定該瀝青混凝土水穩(wěn)性的指標(biāo)。

4.4 冷拌瀝青混凝土低溫粘結(jié)性

為檢驗(yàn)冷拌瀝青混凝土在冬季低溫下的粘結(jié)性能，將瀝青混凝土裝入尼龍袋內(nèi)，然后放在－10℃左右的冰柜內(nèi)冷凍5 h以上，取出后將冷凍樣品立即裝入試模，每個(gè)面錘擊150次左右，觀察是否能粘結(jié)成型。

5 冷拌瀝青混凝土的生產(chǎn)

首先配制改性稀釋瀝青結(jié)合料，粘度分別調(diào)配成適合于冬春季節(jié)和夏秋季節(jié)兩種。集料采用0 mm～3 mm和3 mm～5 mm兩種集料進(jìn)行配合。結(jié)合料用量先按上述經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，然后根據(jù)試拌情況再進(jìn)行調(diào)整。

瀝青混凝土須在60℃～80℃的溫度下進(jìn)行攪拌。攪拌完成出料后應(yīng)盡快采取措施將其快速冷卻，然后裝入尼龍袋儲(chǔ)存。并取樣進(jìn)行試驗(yàn)，檢驗(yàn)其疏松性、壓實(shí)性，同時(shí)進(jìn)行初始強(qiáng)度以及抗水性試驗(yàn)。

6 冷拌瀝青混凝土的成本經(jīng)濟(jì)比較

制作儲(chǔ)存式冷拌瀝青混凝土，在材料配方上與熱拌瀝青混凝土有一定的區(qū)別，成本相對(duì)來(lái)說(shuō)比較高，同時(shí)由于產(chǎn)量少，在管理包裝要求上也比較高，使得成本有所提高。經(jīng)過(guò)測(cè)算，冷拌瀝青混凝土材料的價(jià)格大約是熱拌瀝青混凝土的2倍～3倍，但運(yùn)輸貯存方便，操作簡(jiǎn)單，便于施工。同國(guó)外同樣材料相比，減去了運(yùn)費(fèi)、關(guān)稅。因此這種性能好、綜合成本低的冷拌瀝青混凝土有較好的市場(chǎng)前景。

［1］ 柳仁軍，徐 飛，湯 瑛.環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝材料低溫?cái)嗔研阅苎芯浚跩］.山西建筑，2010，36(7)：133-134.