城市道路冷補(bǔ)瀝青混合料養(yǎng)護(hù)技術(shù)

楊丹

摘? 要：冷補(bǔ)瀝青混合料，是在常溫下將液態(tài)改性瀝青與礦料拌合，制成一種既可以直接使用又可以長(zhǎng)時(shí)間存放的瀝青混凝土材料，它在常溫下呈松散狀態(tài)。它最大的特點(diǎn)是不受氣候和天氣的影響、抗雨雪侵蝕，可以隨時(shí)按量取用，常溫下便可實(shí)現(xiàn)操作，冷補(bǔ)瀝青混合料具備節(jié)能、環(huán)保、高效和快速等優(yōu)點(diǎn)?？梢源蠓鹊亟档偷缆返娜粘＞S修養(yǎng)護(hù)的成本，以最小的道路生命周期成本，達(dá)到最大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：冷補(bǔ)瀝青混合料;結(jié)構(gòu)特點(diǎn);受力狀況;強(qiáng)度形成機(jī)理;施工工藝;經(jīng)濟(jì)效益

中圖分類號(hào)：U414 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）16-0150-03

Abstract： Cold patching asphalt mixture is a kind of asphalt concrete material which can be used directly and stored for a long time by mixing liquid modified asphalt with mineral material at room temperature. It is loose at room temperature. Its biggest characteristic is not affected by climate and weather， resistant to rain and snow erosion， can be used at any time， easily operated at room temperature， cold asphalt mixture has the advantages of energy saving， environmental protection， high efficiency and rapidity. It can greatly reduce the cost of daily maintenance of the road， with the minimum road life cycle cost， to achieve the maximum economic and social benefits.

Keywords： cold asphalt mixture; structural characteristics; stress condition; strength formation mechanism; construction technology; economic benefit

1 冷補(bǔ)瀝青混合料的路用強(qiáng)度形成機(jī)理

1.1 冷補(bǔ)瀝青混合料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

冷補(bǔ)瀝青混合料，是一種具有空間結(jié)構(gòu)的多相分散體系。強(qiáng)度來源于瀝青與礦料間的粘合力以及礦料之間的嵌擠、相互鎖定、骨料間的摩擦力。按照冷補(bǔ)瀝青混凝土選用的，不同級(jí)配礦料空間結(jié)構(gòu)中的“密實(shí)度”和“嵌入度”可將其分為：懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)、骨架空隙結(jié)構(gòu)、骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)三種結(jié)構(gòu)類型。

（1）懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)選用密級(jí)配礦料，粗骨料被細(xì)骨料分別擠壓開，無法形成骨架。這種結(jié)構(gòu)密實(shí)性較好、粘結(jié)力強(qiáng)、內(nèi)部摩擦阻力比較小;抗裂性、水穩(wěn)性和穩(wěn)定性都比較好。但是它的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度受瀝青性能的影響大，重型荷載下容易出現(xiàn)推移的情況，高溫的環(huán)境中使用，容易造成路面推移、塌陷，存在一定的安全隱患。

（2）骨架空隙結(jié)構(gòu)選用非連續(xù)型級(jí)配骨料，粗骨料形成了骨架，但它的空隙率比較大，這樣一來有助于冷補(bǔ)瀝青混合料中稀釋劑和添加劑的揮發(fā)，加快了冷補(bǔ)瀝青混合料早期強(qiáng)度的形成。其強(qiáng)度主要源于粗骨料間嵌擠和摩阻力的作用，瀝青的性能對(duì)其影響不大。但是抗水能力弱、抗老化以及低溫抗裂性有所下降，耐久性不佳。

（3）骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)選用連續(xù)級(jí)配礦料，細(xì)骨料恰將粗骨料形成的骨架空隙填滿，具有良好的密實(shí)度。這種結(jié)構(gòu)的粘結(jié)力和嵌擠互鎖及內(nèi)摩阻力較高，它是冷補(bǔ)瀝青混合料中非常理想的結(jié)構(gòu)類型。

1.2 冷補(bǔ)瀝青混合料的工作受力狀況分析

冷補(bǔ)料修補(bǔ)后的受力特性：當(dāng)把材料攤鋪到坑槽，新的材料會(huì)和周邊原有的地面存在著界面結(jié)合和材料變異性的問題，新舊路面共同承擔(dān)荷載以及自然環(huán)境的作用。通過研究分析，冷補(bǔ)瀝青混合料的受力狀況基本上有：壓力和拉力、剪力、雨水侵蝕的作用和與舊材料的接合問題。

（1）壓力和拉力的應(yīng)力作用

在道路使用中，瀝青路面的坑槽受到較大動(dòng)荷載，冷補(bǔ)瀝青混合料坑槽路面會(huì)受到壓應(yīng)力和拉應(yīng)力的循環(huán)作用，這會(huì)降低新材料和周圍原有材料的粘結(jié)性能。

分析圖1曲線可以看出，在坑槽修補(bǔ)料的上部0-6cm壓應(yīng)力最大，當(dāng)冷補(bǔ)瀝青混合料的深度超過9cm以后，壓應(yīng)力會(huì)逐漸減小，結(jié)論：坑槽表面是最薄弱的環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)坑槽修補(bǔ)料時(shí)，必須有足夠的表面抗壓、抗拉能力。

（2）修補(bǔ)坑槽底部受剪應(yīng)力的作用，當(dāng)有機(jī)動(dòng)車行駛在冷補(bǔ)瀝青混合料路面的表面時(shí)，坑槽中冷補(bǔ)材料會(huì)在不同深淺的地方受到不同的剪應(yīng)力，此時(shí)，冷補(bǔ)瀝青混合料在修補(bǔ)面的底部可能會(huì)出現(xiàn)新舊材料喪失粘結(jié)性的可能。

軸載越大，修補(bǔ)料所受的剪應(yīng)力最大值的深度也就越深，坑槽內(nèi)冷補(bǔ)瀝青混合料受到的最大剪應(yīng)力出現(xiàn)在距離路表面4-6cm的深度，這個(gè)高度位于中間那層，它是路面是否產(chǎn)生破損的關(guān)鍵部位，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該充分注意中面層的抗剪切能力，必要時(shí)采取一定的措施，來防止其產(chǎn)生破壞。

（3）雨水侵蝕的作用

坑槽修補(bǔ)處，在經(jīng)受雨水的浸泡后，來往的車輛會(huì)在瞬間產(chǎn)生泵吸作用：使雨水瞬間高速進(jìn)出粒料縫隙，對(duì)冷補(bǔ)瀝青混合料產(chǎn)生高壓沖刷，時(shí)間一長(zhǎng)，顆粒間的粘結(jié)力便會(huì)下降，從而導(dǎo)致其脫落、松散。

（4）修補(bǔ)材料與舊材料的接合問題

每次修補(bǔ)完路面以后都會(huì)形成新舊材料的一處分界線，此處是比較薄弱的地帶，一般二次破損都從這里開始蔓延，在拉壓應(yīng)力、剪應(yīng)力、雨水侵蝕的作用下，此處必將容易損壞，所以要充分考慮新、舊材料的接合問題，杜絕隱患。

1.3 冷補(bǔ)瀝青混合料強(qiáng)度形成機(jī)理的分析

冷補(bǔ)添加劑和稀釋劑的加入使冷拌瀝青混合料在自然環(huán)境中，具有適當(dāng)?shù)恼扯?，可以方便地進(jìn)行攤鋪整平、碾壓施工。在碾壓過程中粒料之間的摩擦產(chǎn)生了微小的熱量，促使冷補(bǔ)添加劑和溶劑的揮發(fā)，這使得改性瀝青的黏度增大，形成了礦料間較強(qiáng)的粘結(jié)力，再加上粒料之間嵌擠互鎖和摩阻力就構(gòu)成了冷補(bǔ)料的初始強(qiáng)度，雖然它遠(yuǎn)低于瀝青混合料的最終強(qiáng)度，但它足以滿足通車需求。經(jīng)過一段時(shí)間后，冷補(bǔ)添加劑和有機(jī)溶劑，完全揮發(fā)，瀝青的黏度達(dá)到最大值，瀝青混合料的強(qiáng)度同時(shí)達(dá)到最大值。

2 冷補(bǔ)瀝青混合料的生產(chǎn)和施工工藝

2.1 冷補(bǔ)瀝青混合料的生產(chǎn)工藝

冷補(bǔ)瀝青混合料的性能，必須要在實(shí)際道路工程的使用中進(jìn)行檢驗(yàn)。本文研發(fā)的冷補(bǔ)瀝青混合料，已經(jīng)在沈陽聯(lián)勤筑路材料有限公司，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)性生產(chǎn)到大規(guī)模生產(chǎn)的過渡，近幾年，每年的冬季集中施工期（11月至來年4月）產(chǎn)量在2000噸左右。該公司位于遼寧省沈陽市東陵區(qū)前進(jìn)街道后陵村，注冊(cè)資本超過1千萬，它是沈陽市市政工程修建集團(tuán)有限公司投資注冊(cè)的一家材料公司，主要生產(chǎn)路用熱拌瀝青混凝土、路用水泥制品。

2.1.1 礦料

冷補(bǔ)料采用改性瀝青拌制。礦料級(jí)配采用骨架密實(shí)型結(jié)構(gòu)密級(jí)配具備很好的耐水性和耐除雪劑性，一般常用冷補(bǔ)料規(guī)格為L(zhǎng)B10、LB13，適合坑槽深度小于5cm的使用?？硬凵疃却笥?cm時(shí)，應(yīng)選擇規(guī)格為L(zhǎng)B16、LB19的冷補(bǔ)料。

2.1.2 基質(zhì)瀝青

遼寧省的道路施工環(huán)境要求，選擇適合低溫環(huán)境中作業(yè)的瀝青，本論文在研究試驗(yàn)的時(shí)候選擇100#基質(zhì)瀝青進(jìn)行制備，其各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足JTGF40-2004規(guī)范中《道路石油瀝青技術(shù)要求》的規(guī)定。

2.1.3 稀釋劑

本論文選用質(zhì)量符合規(guī)定的柴油作為冷補(bǔ)料的稀釋劑，同時(shí)探索了不同溫度下柴油型號(hào)的類別，實(shí)際生產(chǎn)中沈陽的常溫型冷補(bǔ)料采用-10#柴油、低溫型冷補(bǔ)料采用-35#柴油。

2.1.4 冷補(bǔ)添加劑

本論文研發(fā)的瀝青冷補(bǔ)料，使用的是三遠(yuǎn)牌冷補(bǔ)添加劑，其成分是多芳烴樹脂類高分子聚合物。材料組分有：改性劑、促凝劑和補(bǔ)強(qiáng)劑等。它的改性原理是：冷補(bǔ)添加劑和瀝青相融合后，各組分發(fā)生交聯(lián)作用，經(jīng)過反復(fù)驗(yàn)證冷補(bǔ)添加劑的用量為3%。

2.1.5 冷補(bǔ)瀝青混合料的生產(chǎn)

圖3為冷補(bǔ)料拌合樓生產(chǎn)設(shè)備，應(yīng)先將基質(zhì)瀝青、稀釋劑和冷補(bǔ)添加劑按設(shè)計(jì)配比，配制成冷補(bǔ)改性瀝青液，接著將礦料加到拌合樓中，最后把改性瀝青液加入并充分?jǐn)嚢杓纯伞Ｉa(chǎn)過程如圖3所示。

冷補(bǔ)瀝青混合料的生產(chǎn)要求：

冷補(bǔ)瀝青混合料一年四季均可使用，依據(jù)施工需要，應(yīng)調(diào)配好低溫和易性與初始強(qiáng)度之間技術(shù)指標(biāo)的相對(duì)關(guān)系，冬季用冷補(bǔ)料應(yīng)適應(yīng)的環(huán)境溫度為-35℃以上。

冷補(bǔ)瀝青混合料，生產(chǎn)時(shí)應(yīng)注意防止混合料離析，拌和時(shí)間應(yīng)根據(jù)實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，并通過試拌確定，礦料中加入冷補(bǔ)改性瀝青液后的機(jī)械拌和時(shí)長(zhǎng)不應(yīng)超過30s，拌合溫度不宜超過40℃。拌合生產(chǎn)分為兩個(gè)階段：第一階段，將礦料在烘干筒內(nèi)進(jìn)行烘干、除塵和篩分，按設(shè)計(jì)配比進(jìn)入拌缸，在不加入改性瀝青的條件下拌合，堆放冷卻到40℃以下;第二階段，將冷卻的礦料重新輸送至拌合樓，但不再點(diǎn)火干燥，進(jìn)入拌缸后直接加入冷補(bǔ)改性瀝青液，進(jìn)行二次攪拌。

2.2 冷補(bǔ)瀝青混合料的施工工藝

冷補(bǔ)料適合不同工況條件下的快速修補(bǔ)作業(yè)，現(xiàn)在以沈陽市一級(jí)市政道路維修的工程實(shí)例來介紹施工流程。

（1）坑槽處理：為了修補(bǔ)面的美觀，使用小型機(jī)具將坑槽切割成規(guī)則的幾何圖形，并保證坑壁立直。同時(shí)清除坑槽內(nèi)的雜物、浮灰、碎渣、殘雪等，特別是冬季使用融雪劑后的雪水必須清除干凈。

（2）材料選擇：一般常用冷補(bǔ)瀝青混合料規(guī)格為L(zhǎng)B10、LB13，適合坑槽深度不超過5cm的使用?？硬凵疃却笥?cm時(shí)，應(yīng)選擇規(guī)格為L(zhǎng)B16、LB19的冷補(bǔ)料。

（3）攤鋪碾壓：根據(jù)實(shí)際用量將冷補(bǔ)材料倒進(jìn)處理好的坑槽內(nèi)，整平，應(yīng)高于原路面約2cm。用平面振動(dòng)夯或光輪壓路機(jī)碾壓，保證壓實(shí)度和平整度。

（4）開放交通：冷補(bǔ)料施工完后，立即開放交通。采用冷補(bǔ)料，迅速修復(fù)沈陽北陵大街、崇山路、一環(huán)路高架橋等一級(jí)市政路、橋面破損修補(bǔ)的案例如圖4所示。

2.3 冷補(bǔ)瀝青混合料的附加價(jià)值

（1）能夠降低養(yǎng)護(hù)路面的成本，瀝青路面的破損一旦形成，應(yīng)及時(shí)對(duì)其進(jìn)行修補(bǔ)，否則它的破損面積會(huì)迅速擴(kuò)散。據(jù)調(diào)查顯示，冬季產(chǎn)生的坑槽在不修補(bǔ)的情況下，第二年春季的時(shí)候坑槽面積會(huì)擴(kuò)散為原來的3～5倍，有的路面會(huì)造成多坑槽集聚現(xiàn)象，這是因?yàn)橛暄?huì)通過坑槽滲入到地基中，對(duì)坑槽附近的路面形成不同程度的損傷。冷補(bǔ)瀝青混合料就如同“創(chuàng)可貼”一樣，哪兒壞了迅速修補(bǔ)哪兒，從而保證了路面的完整性，延長(zhǎng)了舊路面的使用時(shí)間，從而降低了養(yǎng)護(hù)路面的成本。（2）良好的社會(huì)效益。形成坑槽以后，會(huì)嚴(yán)重影響交通運(yùn)輸?shù)陌踩?，尤其是大型車輛如果不慎駛?cè)胼^深的坑槽有可能會(huì)發(fā)生不同嚴(yán)重程度的交通事故，所以坑槽的修補(bǔ)工作必須做到“三快”，快速修補(bǔ)、快速上強(qiáng)度和快速通車，這些都是冷補(bǔ)料能夠?qū)崿F(xiàn)的。由于坑槽的及時(shí)修復(fù)，使得城市路面的形象大大提升，路面完好，行車舒服，減少了擁堵，減少了事故，使得行車行人能夠開心、安全的行駛在馬路上，這些價(jià)值是難以用金錢來衡量的。

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