瀝青路面坑槽冷補技術研究綜述及展望

郭懷存（甘肅省交通規(guī)劃勘察設計院股份有限公司，甘肅 蘭州 730000）

1 引 言

瀝青路面是我國高等級路面的主要組成形式，與水泥混凝土路面相比，其具有行車舒適性好、路面平整度高、施工期短、噪聲小、養(yǎng)護維修方便等優(yōu)點。但是在長期的使用過程中，路面要經受車輛荷載及外界環(huán)境的長期作用，不可避免的會產生開裂、車轍、推擠、坑槽等病害，嚴重時會降低行車舒適性，大大縮短道路使用壽命，甚至危及行車安全。

坑槽作為瀝青路面病害的重要組成形式，其產生的原因是多方面的，但水損壞及車輛荷載的反復作用是其產生的最主要原因。目前，對于瀝青路面坑槽的修補主要采用熱拌瀝青混合料，其具有強度高、穩(wěn)定性好、與舊路面兼容性良等優(yōu)點，但其施工受環(huán)境影響較大，在低溫季節(jié)及降雨天氣不得施工，嚴重影響了坑槽的及時修補。而且，熱拌瀝青混合料在拌和及施工過程中會產生大量的有害氣體，不僅危害施工作業(yè)人員身體健康，而且嚴重污染環(huán)境[1]。因而，冷拌瀝青混合料作為一種新型材料應運而生，其具有無需加熱、環(huán)境污染少、適于低溫季節(jié)及雨天施工、施工簡便等優(yōu)點。

2 冷補材料分類及性能評價方法

冷補瀝青材料的作用原理是在常規(guī)瀝青中添加柴油等稀釋液，外加添加劑，以降低瀝青黏度，實現其可在低溫施工的目的，作為冷補瀝青混合料其應具有以下性能[2]。

1）良好的高溫抗車轍、低溫抗開裂以及水穩(wěn)定性；

2）具有足夠的強度；

3）與舊路面良好的粘結性及相容性；

4）較好的抗疲勞及耐老化性能等。

2.1 修補材料分類

根據成型過程及結合料類型的不同，冷補瀝青混合料主要分為三大類[3]：

2.1.1 溶劑型

該類瀝青混合料是用稀釋液（煤油、柴油等）對原瀝青進行稀釋，然后添加一定量的外加劑，使瀝青在低溫及常溫條件下具有一定的流動性，實現與集料低溫或常溫的拌和。拌和后，由于瀝青粘度較小，可較長時間的儲存，鋪筑于路面后，隨著稀釋液的揮發(fā)，混合料的強度逐漸形成。

2.1.2 反應型

該類瀝青混合料是通過兩種或多種組分的材料進行交聯固化發(fā)應，且反應需要一定的時間。在反應初期，瀝青呈流動狀態(tài)，可在低溫或常溫下與集料拌和，隨著反應的進行，混合料強度逐漸形成。因而，該種瀝青混合料需要在現場拌和，并及時進行施工。

2.1.3 乳劑型

該類瀝青混合料采用的瀝青為乳化瀝青，該瀝青在常溫下具有良好的流動性，因而可實現與集料在常溫下的拌和，拌和后其性能穩(wěn)定（破乳前），可袋裝進行儲存。鋪筑于路面后，乳化瀝青中的水分逐漸揮發(fā)（乳化瀝青破乳），混凝土強度逐漸形成。

2.2 性能評價方法

目前，國內外對于冷補瀝青混合料的性能評價并無統(tǒng)一標準，國內達成的共識是應當具有良好的疏松性及可壓性，具有較高的強度及良好的水穩(wěn)性，具體包括以下幾個方面[4]：

2.2.1 初始強度

以瀝青混合料攤鋪碾壓后第7d的穩(wěn)定度作為標準，要求其應大于2.0KN。

2.2.2 成型強度

以瀝青混合料攤鋪碾壓后第7d的穩(wěn)定度作為標準，但不同的研究機構要求有所不同，同濟大學要求大于5.0KN，長安大學要求大于4.0kn，日本要求大于3.0KN。

2.2.3 工作性

包括疏松性和可壓實性，對冷補瀝青混合料進行抗壓強度試驗，老化前的強度應小于200KPa，老化后的強度應小于1000KPa。

2.2.4 水穩(wěn)定性

以浸水馬歇爾試驗方法進行評價，要求殘留穩(wěn)定度不小于70%。

3 路面修補技術

良好的坑槽修補技術是保證瀝青路面坑槽修補質量的前提，因而選擇合適的修補技術十分重要。根據修補設備及施工工藝的不同，目前的修補技術主要包括四大類[5]：

3.1 挖補式修補技術

該技術是目前最為常見的修補技術，修補時將不規(guī)則的坑槽部分切割成矩形，并挖至路面完好部分，然后填補修補材料，最后碾壓成型。修補后使用年限較長，因而又稱永久修補技術。

3.2 填料式修補技術

該技術修補坑槽時對坑槽進行簡單處理后直接填充填料，然后碾壓成型。該技術是一種臨時的緊急修補技術，修補后極易再次破壞。

3.3 噴射式修補技術

該技術在國內使用較少，是世界上最新的坑槽修補技術。該技術修補坑槽時，采用自動養(yǎng)護車，將乳化瀝青以高壓噴射的方式噴入坑槽，修補路面，無需碾壓。該技術修補的坑槽經久耐用，對交通影響小，可隨時開放交通。

3.4 熱烘式修補技術

該技術僅需對路面進行簡單處理后（去除表面雜物），使用加熱設備對坑槽處路面進行加熱，然后填入瀝青混合料，最后使用碾壓設備碾壓成型。但是由于加熱設備加熱深度有限，因而只能用于上面層損壞的坑槽修補。

4 研究進展

國外對于冷補材料的研究較早，19世紀20年代開始，前蘇聯和美國開始對冷補材料展開研究，研究時前蘇聯重點關注混合料成型后的強度，因而礦粉摻量較高[6]。美國的SHARP 計劃中涉及了冷補材料的研究，研究時采用級配與熱拌瀝青混合料相同，瀝青采用的溶劑型瀝青，重點關注溶劑揮發(fā)速度與外界濕度和溫度的關系。

加拿大推出特有的添加劑，重點研究冷補材料在低溫條件下的施工，研究時采用的級配為開級配，礦粉摻量少，但強度較高。日本根據情況的不同研發(fā)了兩種型號的瀝青混合料。英國重點研究乳劑型冷補材料，并在實際工程中使用，取得了良好的效果。

國內對于冷補材料的研究較晚，但隨著研究的深入，取得了豐碩的成果。山西太原公路管理局在1994年開始研究冷補材料，并在108國道、太長線等實際工程中使用了該技術，效果良好[7]。四川公路科技事業(yè)有限責任公司開發(fā)了溶劑型瀝青（LB瀝青），該瀝青是在基質瀝青中摻加有機溶劑及添加劑，在常溫下呈流動狀態(tài)，并在實際路面坑槽修補工程中使用了該材料，效果良好[8]。

長安大學[9]開發(fā)了溶劑型瀝青，并開發(fā)了HU-L添加劑，該添加劑為棕色，帶有刺激性氣溫，制備的瀝青混合料可常溫存放6個月以上。同濟大學對冷補材料的強度形成機理進行了研究，指出冷補混合料的強度來源于瀝青的分子力作用，其強度主要依靠瀝青粘度、膜厚及礦粉用量[10]。東北林業(yè)大學對冷補材料也進行了系統(tǒng)的研究，并應用于實際工程，效果良好。廣東工業(yè)大學對環(huán)氧乳化瀝青進行了大量研究，發(fā)現其性能優(yōu)于普通瀝青，可滿足路面坑槽修補的需要[11]。此外，東南大學、長沙理工大學、武漢理工大學等知名院校也對坑槽冷補材料展開研究，取得了豐碩的成果，大大促進了我國公路養(yǎng)護技術的發(fā)展。

總之，目前國內外對于冷補材料的研究以溶劑型為準，分析原因主要是因為反應型冷補材料成本太高，乳劑型冷補材料成型時間長，初期強度低，以及儲存不穩(wěn)定等。

5 展 望

冷補材料具有可儲存、節(jié)能環(huán)保、施工方便、可在低溫雨雪天氣施工等優(yōu)點，對快速修補道路坑槽優(yōu)勢明顯。隨著研究的深入，國內外在坑槽冷補材料研究方面取得了豐碩的成果，但仍有一些問題尚未解決，如缺乏專門的評價體系及試驗方法評價其性能、疏松性和可壓實性的平衡、新老材料界面的粘結、冷補材料強度相對較低等問題，仍然是未來冷補材料的研究熱點。

同時，目前圍繞坑槽冷補的研究多集中于施工工藝及修補材料兩大方面，缺乏修補材料結構方面的研究。無論使用何種材料均應建立在一定結構的基礎上，脫離結構的材料研究及開發(fā)是毫無意義的。而且，對于坑槽修補深度也無相應標準，只是評經驗確定，修補后路面性能如何也缺乏評價標準。

受限于目前壓實工藝的水平，坑槽邊角位置往往得不到有效的壓實，成為坑槽修補后的薄弱環(huán)節(jié)，極易在邊角位置再次發(fā)生瀝青混合料的松散、剝落，進而產生新的坑槽。因而，如何采取有效的施工工藝保證邊角位置的壓實質量是急需解決的一大問題。

[1]任永利.HU-L冷補料在高等級公路瀝青路面養(yǎng)護維修中的應用[J].廣東公路交通,2003.

[2]時寧.瀝青路面坑槽修補界面技術研究［D］.重慶:重慶交通大學，2007.

[3]龐世華，陳忠達，惠丹丹.環(huán)氧樹脂改性乳化瀝青冷補混合料的研究［J］.石油瀝青，2012，26(4):46－48.

[4]陳士軒,孫術學,李紅.瀝青路面坑槽病害冷補材料研究綜述[J].公路交通科技(應用技術版),2016,12(07):3-4.

[5]龐世華.環(huán)氧乳化瀝青冷補混合料及應用研究［D］.西安:長安大學，2013.

[6]惠高峰.馬安厚.郝毅慶.常溫瀝青混合料冬季修補瀝青路面坑槽技術的研究與應用[J].山西交通科技,1998.

[7]王玉亮.瀝青路面冬季補坑槽技術研究與實踐[J],山西交通科技.2000.

[8]楊揚.寒區(qū)瀝青砼路面坑槽冷補材料路用性能研究[D].黑龍江:東北林業(yè)大學.2007.

[9]蓋衛(wèi)鵬.冷補瀝青混合料養(yǎng)護技術研究［D］.西安:長安大學,2010.

[10]余世敏.儲存式冷鋪瀝青混合料的設計及應用研究[D].上海:同濟大學,2008.

[11]何遠航.水性環(huán)氧樹脂改性乳化瀝青及其微表處路用性能研究[D].廣州:廣東工業(yè)大學,2008