冷拌瀝青混合料生產和施工工藝研究

葉姣鳳 高翔

1.甘肅交通職業(yè)技術學院 甘肅蘭州 730030

2.甘肅精銳建設工程有限責任公司 甘肅蘭州 730030

1 冷拌瀝青混合料國外研究現狀

國外從80年代初就開始研究和開發(fā)常溫拌和混合料，以簡化路面修補工序，達到快速修補的目的，在這方面，英國和日本等國家進行了非常系統的研究，不僅成功地研制出常溫混合料產品，而且實現了大規(guī)模的商品化生產。英國研制的快速道路修補材料在美國、加拿大、南非等地從-45℃低溫到路面溫度達54℃高溫等各種氣候條件下使用，效果顯著，修補迅速，成本比同類的材料降低30%左右，該產品選用兩種級配：標準級配(集料最大粒徑6mm)和細級配(集料最大粒徑3mm)，粘結材料為Emcol混合液 EML。

在美國，Rissel領銜的FHWA研究計劃在1986年完成了適用于重交通路面修補的冷拌冷鋪瀝青混合料設計方法，該項研究確定了冷拌冷鋪法修補的工藝及存在問題，研究了現行修補工藝的有效性、安全性。該研究主要側重于施工方面，對冷拌冷鋪瀝青混合料性能評價試驗方法與指標方面的研究較少。

SHRP中的H計劃對瀝青路面養(yǎng)護技術進行了廣泛的試驗研究，研究成果涉及瀝青路面的應急維修、坑槽的養(yǎng)護修補、低溫季節(jié)路面的養(yǎng)護等技術問題，多數論文都圍繞低溫氣候中出現的技術問題，通常對修補材料的強度進行測試，但是對修補材料存儲過程中瀝青結合料的老化以及材料的老化對混合料工作性能的影響研究較少。

Prowell和Franklin于1995年研究了13種適用于冬季修補的冷拌冷鋪瀝青混合料，該項研究選定了40個3800mm×75mm的坑槽進行了現場測試，室內試驗研究了冷拌冷鋪液裹覆集料的能力、瀝青膜抗剝落能力、沸騰試驗、混合料的工作性等，得出了以下結論：混合料的耐久性和穩(wěn)定性(抵抗推擠作用)指標是評價材料質量好壞的關鍵指標；坑槽深度大于50mm的要分層鋪筑壓實；實驗室指標的優(yōu)劣并不足以決定混合料質量的優(yōu)劣，但是它能為混合料的設計和質量控制提供指導和依據；瀝青抽提試驗不能準確地測定冷拌瀝青混合料中冷拌冷鋪液的用量。

目前，用于路面維修的冷鋪瀝青大致可以分為兩類：一類是乳劑型冷鋪瀝青，如乳化瀝青、改性乳化瀝青等。另一類是溶劑型冷鋪瀝青，主要是采用各種有機溶劑來稀釋粘稠瀝青得來。本文以溶劑型冷鋪瀝青對湖南某高速公路路面進行維修為例，主要研究了冷拌瀝青混合料的生產和施工工藝。

2 工程概況

湖南省某高速公路，是湖南省“十五”期間公路建設重點項目之一，于2005年建成通車，主線全長160km，雙向四車道，設計行車速度120、100、80km/h，路幅寬度采用28、26m兩種形式，路面主要結構形式為4cm厚AK-13A改性瀝青抗滑上面層+6cm厚中粒式瀝青砼AC-20中面層+8cm粗粒式瀝青砼AC-25下面層+1cm厚瀝青稀層、透層+36cm5%水穩(wěn)碎石基層+18cm4%水穩(wěn)砂礫底基層。隨著近年來該高速公路通車年限達到10年以上，車流量逐年增加，瀝青路面部分路段出現了不同程度的損壞，給行車舒適性和安全性造成了較大的影響，必須進行維修。

3 冷拌冷鋪瀝青混合料路面生產工藝

3.1 冷拌冷鋪瀝青混合料的生產和儲存

（1）冷拌冷鋪瀝青混合料原材料的質量控制。集料是混合料的骨架，對最終產品的性能指標起著非常重大的影響。要求對集料進行質量控制：①其酸堿性要與結合料適應。一般采取SiO2含量高的堿性集料。含水量不能太高(不超過石料重量的3%～4%)。若含水量大于上述值，則需進行必要的烘干，使其適中。如果集料在加入瀝青前干燥不充分，含水量太大就容易造成路面剝落。細集料(0.074毫米)含量應低于6%。比表面積不得超過5cm2/g。不宜采用黃砂作細集料。礦料對結合料應無不良作用。云母和硫磺是典型的有害成份，含有這兩種成分的礦料不能使用，回收粉塵不能使用。同時要求潔凈，注意清除灰和泥。集料中的過量粉塵和石屑是造成路面剝落的另一個原因?？梢栽谏a過程中采取一些措施杜絕問題的發(fā)生，例如，可以使集料通過一個配有吸塵裝置的干燥箱，采取升溫的方法來幫助去除粉塵。要控制集料中的針片狀比例，以保證其強度。美國對集料的要求很嚴格，一些主要生產廠家還通過一些標準試驗來確定用于其產品中的集料所應達到的質量指標。這些試驗將決定適用的添加劑以及對最終產品構成影響的，包括混合料粘度在內的某些產品性能，從而使產品達到預期的性能指標。

（2）冷拌冷鋪瀝青混合料的生產工藝。溶劑型常溫瀝青混合料的生產可采用人工拌和機械拌和兩種方法，生產工序為：①將集料烘干篩分，按照設計配合比要求進行配料，然后倒入拌和機中。②配制改性稀釋液體瀝青，按照設計配合比確定瀝青、添加劑以及溶劑的用量。③將配制好的改性稀釋液體瀝青在80℃左右的工作溫度，加入到拌和機中。④開動攪拌機拌和均勻。

3.2 冷拌冷鋪瀝青混合料生產中應注意的事項

①拌和溫度應控制在80℃左右。多次試驗發(fā)現，拌制冷拌冷鋪瀝青混合料，拌和溫度宜低不宜高。這一方面是由于所用瀝青為稀釋瀝青，溫度較高，容易引起石油溶劑的揮發(fā)，不僅影響混合料的性能，而且也影響生產的安全性；另一方面是因為混合料拌和出料后，需要冷卻后才能裝袋儲存，溫度高了將延長冷卻的時間，影響生產作業(yè)效率，拌和溫度實際控制在80℃左右即可，為使混合料拌和均勻，可適當延長拌和時間。如有花白料，寧可通過延長拌和時間解決。②拌和冷拌冷鋪瀝青混合料時瀝青用量的偏差宜不超過±0.2%，以免影響混合料的儲存性。③出料與冷卻。混合料拌和后即可出料，將混合料卸在卡車內，運至適當場地。熱的混合料不能直接裝袋保存，而應該先將混合料予以冷卻至常溫。場地要求為水泥混凝土地坪，地坪應清潔干凈，事先用拖把打掃清潔，表面無灰土和粉塵，混合料卸在地坪上也可避免污染?；旌狭闲断潞?，由人工分攤在地坪上，令其冷卻，這就是所謂“攤薄冷卻”工藝，場地越大，混合料分攤越大，堆積厚度越薄，冷卻越快?；旌狭侠鋮s后，用手抓一把，如混合料不粘手，則可以裝袋儲存。如果混合料拌和后直接裝袋，由于粒料表面的瀝青粘度較低，瀝青甚至可以移動，則顆粒之間極易親和而粘結成團，要打散就很困難。而當瀝青混合料冷卻后，粒料表面的瀝青粘度增大，瀝青的內聚力也增大，相互之間則不易親和，除非在外力的壓縮下，使它們相互緊密靠攏，顆粒之間才能產生粘結。所以冷拌瀝青混合料的儲存時的疏松性和使用時的壓實性，不僅與正確的配合設計有關，而且還與合理的生產工藝有密切關系。冷拌冷鋪瀝青混合料正式作為一種產品投入生產，雖然拌制工藝過程可以直接使用現有設備，但混合料冷卻裝袋過程，根據產量的大小則確定是否需要添置相應的設備。如國外有資料介紹，將混合料卸在破帶輸送機上，經過有強風的通道使之快速冷卻，實際上也是一種“攤薄冷卻”工藝。④由于冷拌冷鋪瀝青混合料含有較多的石油溶劑，為了安全需要，要求在混合料生產全過程禁煙、防火。

3.3 冷拌冷鋪瀝青混合料的儲存

冷拌冷鋪瀝青混合料應采用膠皮口袋或塑料袋外套編制袋，袋裝后加以密封，防止混合料中的石油溶劑揮發(fā)而影響混合料的使用性能?；旌狭厦看鼣盗坎灰诉^多，一般20kg～25kg一袋為宜，以使人力能夠搬運。袋裝混合料應存放在室內。存放時口袋不宜堆放過多，堆放高度宜不超過100cm，以避免長期受壓結塊。袋裝冷拌冷鋪瀝青混合料存放在室內，應注意透氣通風，室中應設有排氣孔。冷拌冷鋪瀝青混合料在生產出來后仍有可能在儲存時受到污染，為了避免這樣，建議一種很簡單的方法，只要把儲藏庫設于經過鋪砌的、潔凈的場所即可。在室內禁止明火和吸煙。存放改性稀釋瀝青的桶或其他容器，不得用明火檢查，或靠近明火。

冷鋪瀝青在常溫下桶裝密封儲存，可存放兩年以上，應將桶存放在陰涼處或通風的倉庫內，不能放置在陽光下，以防受熱膨脹將桶脹裂，并遠離易燃物品及高氧化度物料。待使用時，可用導熱油管緩慢加熱，不可用明火加熱。

4 冷拌冷鋪瀝青混合料的施工

4.1 攤鋪碾壓

冷拌冷鋪混合料攤鋪應規(guī)范安全操作，從而一定程度上避免發(fā)生人工補料等情況。攤鋪作業(yè)時需控制攤鋪路幅寬度，合適的攤鋪寬度可減小產生溫度離析和級配離析。當出現明顯離析、波浪等不良現象時，應采用刨銑等技術重新鋪裝。此外雨天應及時處理接縫，停止施工。碾壓通常可分為初壓、復壓、終壓三個步驟，碾壓過程中應按照設計要求和實地情況控制碾壓遍數及速度，來提高路面施工質量。在攤鋪機作業(yè)后的路面已具有一定平整度，初次光輪壓路機碾壓后獲得較為平整的路面，此時路面已基本壓實并形成一定強度；復壓將進一步使得路面的平整度和緊密度提高；終壓由光輪壓路機進行碾壓收光，最終達到路面使用時的路表形態(tài)。

4.2 接縫處理

新建瀝青路面接縫通?？煞譃闄M向接縫和縱向接縫。橫向接縫施工常采用平接縫方式處理，沿縱向方向與墊板平齊部位進行施工，然后使用鋸縫機將接頭整平鏟除[4]。在連續(xù)攤鋪施工時，若攤鋪層鋸切位置存在殘留灰漿，需將其進行清理并用黏層瀝青進行涂抹。對于縱向接縫，攤鋪搭接處應保持清潔且重疊適當寬度，在一定條件下，可通過碾壓來消除接縫交接痕跡。

5 冷拌冷鋪瀝青混合料的質量控制

質量控制也主要分為三個階段的質量控制，主要包括瀝青生產、瀝青混合料生產以及瀝青混合料攤鋪與壓實三個階段。在不同的階段要按照相應的注意事項進行規(guī)范性和針對性控制，以保證質量。

(1)在生產前準備階段，瀝青存儲罐必須包含足夠的基質瀝青且由良好的保溫材料裹附以保證橡膠瀝青的持續(xù)生產。此外還需要對存儲罐的加熱系統和含導熱油的保溫裝置進行詳細檢查，卻保存儲罐內瀝青在生產前的溫度在120～140℃；為了保證膠粉與瀝青能按照設計的比例同時添加，要不斷檢查計量設備和膠粉給料裝置。

(2)瀝青完成生產后，如果及時拌和使用，在拌和過程中要不斷采用手持黏度儀對其年度進行測定，以保證其質量要求。若4h以內不能及時用掉，就需要用帶有加熱保溫功能的存儲罐進行存儲，且溫度控制在180～200℃以內。為防止膠粉顆粒下沉并保持良好的分散，還需要不斷的攪拌。

(3)在拌和生產瀝青混合料時，要盡量將生產設備盡量靠近混合料攪拌設備，協調兩種設備的協調性并減少橡膠瀝青泵送距離，以防止由于橡膠瀝青泵送時間過長導致集料加熱過高而降低出料質量，進而影響冷拌冷鋪瀝青混合料的生產效率[1]。

(4)在冷拌冷鋪瀝青混合料施工前，運輸車輛的數量就應該確定，且要保證有所富余，車輛本身要具有噸位大，性能好的特點，且等候卸料車輛保證3～5輛。在車輛車廂內的底板和側板涂上防粘劑或隔離劑以保證卸料方便且不粘車，卸料時要清理干凈，防止混合料硬化粘結。在運輸過程為達到防水、保溫和防污的功能，需要采用苫布覆蓋。為保證冷拌冷鋪瀝青混合料的溫度且防止混合料的離析，在運輸過程中要注意減少車輛多次制動和顛簸。

(5)冷拌冷鋪瀝青混合料在攤鋪過程中，要重點對攤鋪的厚度、平整度以及均勻性重點檢查。且在攤鋪結束后在24h后可開放交通，也可以在路面溫度低于50℃后開放交通。

6 結語

時代在發(fā)展，科技在進步，人類運用大自然提供資源和自己的智慧過著越來越精致便捷的生活，例如在筑路方面的巨大進步。本研究對冷拌冷鋪瀝青混合料在路面施工工藝進行了簡單的分析。本研究以簡單介紹路面施工前的準備，具體為機械準備和組織準備，來進行施工前的必要鋪墊。之后又從瀝青混合料的拌制和運輸、瀝青混合料的鋪展以及瀝青混合料的碾壓三個方面進行具體分析，對湖南某高速公路進行了冷鋪修復，取得了較好的效果。因此，希望本研究可以為相關從業(yè)人員帶來一些啟發(fā)。