冷鋪瀝青混合料的材料特性與施工技術(shù)

胡莉

【摘 要】用冷鋪瀝青混合料修補路面坑洞，具有方便、快捷等優(yōu)點。為保證其疏松性和壓實性，在配制方法上，如所用瀝青的黏度、瀝青的用量、添加劑以及集料級配等，與熱拌瀝青混合料都有很大區(qū)別。實踐表明，所研制開發(fā)的冷鋪材料使用性能良好，而成本卻比同類進口材料大大降低。

【關(guān)鍵詞】冷鋪瀝青混合料；修補；疏松性；壓實性；成本

1.前言

瀝青路面在長期的使用過程中，會出現(xiàn)松散、坑洞、剝落等病害。路面病害不僅降低了路面的服務(wù)能力，而且主要影響道路正常交通，在道路上的坑洞甚至可能引發(fā)交通事故。因此對于路面出現(xiàn)的坑洞、破損需要及時加以修補。目前，修補路面坑洞大都采用熱拌瀝青混合料，它對于地點集中，工程量較大的路面維修是可行的，但對于地點分散，工程量小的路面維修，不僅因數(shù)量太少而瀝青拌和廠難以生產(chǎn)，而且施工單位對熱瀝青混合料的保溫和修補操作也感到不便，特別在冬季和雨水較多的春季，因此道路養(yǎng)護部門十分需要一種能夠隨時可以用于路面修補的材料。路面修補用的瀝青混合料不同于普通熱拌瀝青混合料，它是事先將瀝青混合料預(yù)拌好，用袋裝好儲存起來，當發(fā)現(xiàn)路面上出現(xiàn)坑洞時，隨時運到現(xiàn)場，進行路面修補。由于平時儲存在倉庫內(nèi)，使用時在常溫下進行攤鋪和壓實，因而將這種材料稱之為儲存式冷鋪瀝青混合料。近年來，許多外國企業(yè)看好我國廣闊市場，紛紛來華推銷他們的冷鋪材料，但外商的冷鋪料大多價格昂貴，用戶難以承受，除少量使用外，無法在工程中大量使用。因此積極開展儲存式冷鋪瀝青混合料配制技術(shù)的研究，開發(fā)我們自己的價廉物美產(chǎn)品是非常必要的。

2.冷鋪瀝青材料的特點

（1）這種混合料存放在密閉的袋內(nèi)，可儲存幾個月，甚至更長的時間，都能保持良好的疏松狀態(tài)而不結(jié)成團結(jié)，即使結(jié)成團塊，經(jīng)拍打就能散開；

（2）混合料在路面坑洞中攤鋪后，經(jīng)過壓實即能黏結(jié)成型而不松散，這就要求混合料具有良好的黏結(jié)性能和壓實性。正是由于冷鋪瀝青混合料具備這樣的特性，因而所鋪路面具有以下優(yōu)點：①路面在行車作用下會逐漸壓實，強度慢慢提高。如果在路面修補時，未能使用碾壓設(shè)備，路面在使用過程中經(jīng)行車碾壓會逐漸密實；②由于在常溫下施工，且使用簡單工具即可進行坑洞修補，操作頗為方便；③冷鋪瀝青混合料預(yù)先在工廠生產(chǎn)并儲存起來，隨時可供使用，因而適合常年路面坑洞修補，或供路面開挖埋設(shè)管線后恢復(fù)路面使用；④經(jīng)過碾壓成型的冷鋪瀝青路面，具有與熱鋪瀝青路面基本一樣的使用性能，且冷鋪瀝青路面不易出現(xiàn)溫度收縮裂縫。

3.冷鋪瀝青混合料配制原理與方法

冷鋪瀝青混合料必須具有良好的疏松性和壓實性，而這兩者既相矛盾又統(tǒng)一，這是冷鋪瀝青混合料配制技術(shù)的難點，但又是配制技術(shù)的關(guān)鍵和依據(jù)。試驗研究表明，影響冷鋪瀝青材料的性能主要有以下因素。

3.1瀝青的黏度

冷鋪瀝青混合料有一適宜的瀝青用量，但不能用常規(guī)馬歇爾試驗方法確定。根據(jù)試驗資料歸納適宜的結(jié)合料用量可按以下經(jīng)驗公式估算：

P=0.021a+0.056b+0.099c+0.12d+1.2

式中：P為冷鋪瀝青混合料結(jié)合料用量，%；a為大于2.36mm顆粒重量百分率，%；b為0.3～2.36mm顆粒重量百分率，%；c為0.075～0.3mm顆粒重量百分率，%；d為小于0.075mm顆粒重量百分率，%。

3.2瀝青中的添加劑

（1）改性劑。經(jīng)過試驗比較，在瀝青中添加樹脂改性劑，有利于提高混合料的黏結(jié)性，改善儲存性，尤其是改善混合料使用初期的穩(wěn)定性。

（2）增水劑。在瀝青中添加增水劑，有利于混合料抵抗雨水的侵蝕，并使得能在潮濕狀態(tài)下緊急修補使用。

（3）催干劑。在某些國外文獻中有介紹在瀝青中添加催干劑，如亞硫酸鹽廢液（Sulphitewasteliquor）、環(huán)烷酸皂（Naphthenatesoap）等，以便使混合料顆粒表面的瀝青膜適當?shù)馗稍?，降低黏結(jié)性，保持混合料的疏松性。使用催干劑必須經(jīng)過細致的選擇和反復(fù)的試驗，使用不當反而影響其黏結(jié)性。

3.3集料級配與礦粉用量

冷鋪材料是用于路面修補的材料，需要廣泛的適應(yīng)性，既可用于修補淺的坑洞，又可用于修補深的坑洞，為此最好有較粗和較細兩種不同粒徑的混合料，但養(yǎng)護部門只愿意使用一種規(guī)格的材料，同時較粗粒徑又易造成掉粒，所以冷鋪材料宜設(shè)計成一種較細級配的混合料。為提高混合料的承載能力和表面粗糙度，其集料宜設(shè)計成近似SMA以能形成骨架結(jié)構(gòu)的級配，但礦粉用量控制在1%～3%范圍內(nèi)，這樣有利于提高混合料疏松性和強度。所用集料由3～5mm和0～3mm碎石材料配合而成，其中3～5mm碎石應(yīng)采用硬質(zhì)巖石軋制而成，具有良好的棱角性。

4.冷鋪瀝青混合料技術(shù)要求

冷鋪瀝青材料作為路面修補材料，需要滿足一定的技術(shù)要求以判斷其性質(zhì)，但不能按熱拌瀝青混合料的概念來進行評定。

4.1疏松性與壓實性

如何評定冷鋪混合料的疏松性和壓實性，國際上大都采用經(jīng)驗判斷的方法。我們借鑒工地現(xiàn)場檢驗土壤最佳含水量的簡便方法，即用手將混合料捏緊，松開手混合料能成團，則表明混合料可壓實成型而不松散；將成團的混合料拍一下，混合料就能散開，則表明混合料疏松性良好，方法簡單而解決問題。

4.2初始強度

冷鋪混合料在壓實后需要達到一定強度，以承受車輪荷載。由于馬歇爾試驗方便，故以穩(wěn)定度評定其初始強度。取冷鋪混合料1000g，在常溫下正反面各錘擊75次，脫模后在常溫下測定馬歇爾穩(wěn)定度。

4.3殘留穩(wěn)定度

儲存性冷鋪瀝青混合料壓實后，初始空隙率大，抗水性差，因此需要檢驗其水穩(wěn)性。將常溫下成型的馬歇爾試件浸泡在水中一晝夜，測試浸水后的穩(wěn)定度Sw，該穩(wěn)定度Sw與原穩(wěn)定度So之比值K=Sw/So，作為評定混合料的水穩(wěn)性。

4.4低溫黏結(jié)性

為檢驗混合料在冬季低溫下的黏結(jié)性能，將混合料裝入塑料袋內(nèi)，然后放在-10℃的冰箱內(nèi)冷凍4h以上，取出后將1000g樣品立即裝入試模，每面錘擊150次，觀察是否能黏結(jié)成型，在常溫下測試馬歇爾穩(wěn)定度，其值要求大于1.5kN。

5.冷鋪瀝青混合料生產(chǎn)與應(yīng)用

5.1冷鋪混合料現(xiàn)場生產(chǎn)

先配制改性稀釋瀝青結(jié)合料，采用重交通道路瀝青、樹脂、石油溶劑、添加劑配合而成，其黏度分別調(diào)配成適合于冬春季節(jié)和夏秋季節(jié)兩種。集料采用0～3mm和3～5mm兩種集料進行配合。結(jié)合料用量先按上述經(jīng)驗公式計算，然后根據(jù)試拌情況加以調(diào)整?；旌狭显?0℃～80℃的溫度下進行拌和。出料后采取措施令其快速冷卻，然后裝袋儲存。取現(xiàn)場生產(chǎn)的冷鋪瀝青混合料，在室內(nèi)進行試驗，檢驗疏松性與壓實性良好。

5.2冷鋪混合料現(xiàn)場應(yīng)用

根據(jù)黏附理論，瀝青要黏附在集料表面，充分而必要的條件是能夠浸潤集料表面，為此瀝青必須具有一定的流動性以易于鋪展。液體瀝青在不很高的溫度下已成流動液體，有利于浸潤集料表面。當溫度降至常溫時，黏度增大，內(nèi)聚力也增大，于其他物體黏結(jié)性降低，使所拌混合料易于分散；但由于其表面仍存在微弱的黏結(jié)性，當在外力作用下使它們緊密接觸時，則又會形成黏結(jié)而成為整體。同時在低溫下瀝青又不致黏度過大而使混合料無法操作，因此必須使用液體瀝青，但其輕質(zhì)油分應(yīng)不致?lián)]發(fā)過快。根據(jù)研究，液體瀝青應(yīng)屬于一種中凝或慢凝的液體瀝青，而且其黏度宜控制在1～10Pa/s范圍內(nèi)。

5.3瀝青用量

當瀝青用量較多時，集料表面瀝青膜較厚，自由瀝青較多，相互之間容易黏結(jié)，混合料易結(jié)塊成團，結(jié)團后也不易打散。當瀝青用量較少時，不足以充分裹覆集料表面，瀝青與集料之間形成弱界面，雖混合料有較好的疏松性，但集料顆粒之間黏結(jié)性差，碾壓不能使混合料形成整體。在經(jīng)歷了夏季36～37℃的高溫和3次暴雨的襲擊，又經(jīng)歷了冬季低溫考驗，修補路面保持良好狀態(tài)，沒有脫粒、松散等現(xiàn)象。在施工時，為模擬雨天施工，還曾特地帶水作業(yè)，以考驗這種材料的抗水性，至今路面未發(fā)現(xiàn)脫粒、松散現(xiàn)象，說明材料具有較好的抗水性?，F(xiàn)在，這種冷鋪材料已逐漸在城市道路和郊區(qū)公路上得到應(yīng)用，其效果與國外同類產(chǎn)品相比毫不遜色。

6.結(jié)語

配制儲存式冷鋪瀝青混合料，在材料配方上與熱拌瀝青混合料有所區(qū)別，成本相對較高，同時由于冷鋪瀝青材料生產(chǎn)量很少，管理、包裝要求較高，也使成本有所提高。粗略測算，這種冷鋪材料可能的價格大概是熱拌瀝青混合料的2倍～3倍左右，這樣生產(chǎn)廠家能既有利可圖，而養(yǎng)路部門又能承受。同國外經(jīng)銷的冷鋪材料相比，因國外產(chǎn)品經(jīng)遠距離運輸、加收關(guān)稅和高額利潤，價格差不多為熱拌料的10倍～20倍。由此可見，所開發(fā)的產(chǎn)品性能既好，成本又低，故具有良好的應(yīng)用前景。