瀝青路面坑槽修補(bǔ)材料研究現(xiàn)狀分析

鞠 鵬，王 浩，丁寅南

（陜西省漢中公路工程機(jī)械化公司，陜西 漢中 723000）

1 引言

瀝青路面具有噪音小、路面平整、行駛舒適等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于我國(guó)高等級(jí)公路。然而瀝青路面在氣候環(huán)境、車(chē)輛荷載等的長(zhǎng)期作用下易出現(xiàn)開(kāi)裂、車(chē)轍、擁包、坑槽等病害，其中以坑槽病害最為常見(jiàn)，如不及時(shí)修補(bǔ)，在荷載的作用下，路面底部材料與邊緣材料會(huì)繼續(xù)脫落，造成路面破損程度進(jìn)一步加大，嚴(yán)重影響行車(chē)安全[1]。

目前，常見(jiàn)的瀝青路面坑槽修補(bǔ)材料主要有熱拌瀝青混合料和冷拌瀝青混合料，本文在介紹其研究進(jìn)展的同時(shí)，簡(jiǎn)要分析概括了兩類(lèi)修補(bǔ)材料的優(yōu)缺點(diǎn)，以期為瀝青路面坑槽修補(bǔ)材料的研究提供參考。

2 熱拌型瀝青路面坑槽修補(bǔ)材料

目前，瀝青路面病害修補(bǔ)材料中應(yīng)用較多的為熱拌瀝青混合料，常見(jiàn)的熱拌瀝青混合料有傳統(tǒng)型和再生型兩種[2]，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了較為全面的研究，取得了豐碩的成果。

2.1 傳統(tǒng)熱拌型瀝青路面坑槽修補(bǔ)材料

傳統(tǒng)熱拌型瀝青路面坑槽修補(bǔ)材料即用熱拌瀝青混合料修補(bǔ)路面坑槽。在熱態(tài)下施工操作，一般適用于路面坑槽面積較大，坑槽相對(duì)比較集中的情況，但用于小面積修補(bǔ)或低溫修補(bǔ)后容易出現(xiàn)擁包、松散等病害。熱拌瀝青混合料的拌制工藝中常規(guī)熱拌設(shè)備不適宜生產(chǎn)小批量成品料，運(yùn)輸中也存在二次倒運(yùn)和重復(fù)加熱的問(wèn)題；現(xiàn)場(chǎng)拌制有可能存在拌制的瀝青混合料性能不穩(wěn)定、質(zhì)量差等情況。目前，熱拌型瀝青路面坑槽修補(bǔ)材料研究主要集中于通過(guò)（復(fù)合）改性瀝青提高膠結(jié)料性能，從而改善其高低溫性能、抗疲勞性能等，另外對(duì)坑槽修補(bǔ)過(guò)程中封縫處理工藝也進(jìn)行了深入研究。

針對(duì)普通熱拌瀝青混合料高低溫性能不理想的問(wèn)題，呂文江等[3]采用AC-13型級(jí)配制備聚氨酯（PU）改性瀝青混合料，通過(guò)高溫車(chē)轍試驗(yàn)、小梁彎曲試驗(yàn)、浸水馬歇爾試驗(yàn)以及凍融劈裂試驗(yàn)，評(píng)價(jià)了該P(yáng)U改性瀝青混合料的路用性能，結(jié)果表明，聚氨酯能夠顯著提高混合料的高低溫性能和抗水損害能力。S.Kocak 等[4]將廢舊輪胎橡膠粉加入到SBS改性瀝青混合料中，在節(jié)約能源、降低成本的同時(shí)，有效提高了SBS 改性瀝青混合料的高溫抗車(chē)轍能力和抗疲勞性能。

針對(duì)現(xiàn)有熱拌瀝青混合料耐高溫性能及抗疲勞性能不佳的問(wèn)題，馮喬[5]采用多聚磷酸（PPA）與橡膠粉對(duì)基質(zhì)瀝青進(jìn)行復(fù)合改性，制備PPA/橡膠復(fù)合改性瀝青，并以此為結(jié)合料制備PPA/橡膠復(fù)合改性瀝青混合料，通過(guò)車(chē)轍試驗(yàn)和四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)研究了PPA對(duì)橡膠改性瀝青混合料高溫穩(wěn)定性和抗疲勞性能的影響，結(jié)果表明，PPA的加入能夠有效改善橡膠改性瀝青混合料的耐高溫性能和抗疲勞性能，但對(duì)其低溫性能和抗水損害性能有一定的負(fù)面影響。

針對(duì)熱拌瀝青混合料坑槽修補(bǔ)過(guò)程中封縫處理的必要性問(wèn)題，鄺青梅等[6]采用AC-13型級(jí)配，制備出一種適用于常年高溫、濕熱多雨環(huán)境的熱拌型瀝青路面坑槽修補(bǔ)材料。為確定封縫處理的必要性，采用熱瀝青作為新舊油面的粘結(jié)劑，在同一試驗(yàn)路段，采用同一種熱拌瀝青混合料進(jìn)行坑槽的修補(bǔ)，結(jié)果表明，采用裂縫貼經(jīng)過(guò)封縫處理的修補(bǔ)路面，在修補(bǔ)兩年后坑槽依舊完好，而未經(jīng)封縫處理的修補(bǔ)路面，其接縫處發(fā)生損壞。

針對(duì)荷載作用位置對(duì)坑槽接縫處的影響問(wèn)題，徐清華[7]分析了瀝青路面坑槽形成的影響因素，研究了荷載作用位置對(duì)坑槽接縫處的影響，并得出以下結(jié)論：①水損害是導(dǎo)致瀝青路面坑槽病害的主要原因，荷載是使其破損程度進(jìn)一步擴(kuò)大的重要原因，當(dāng)車(chē)輛輪胎作用于坑槽邊緣或坑槽中央時(shí)，荷載對(duì)坑槽路面的損害最為嚴(yán)重。②采用熱拌瀝青混合料修補(bǔ)的坑槽路面，其施工質(zhì)量及使用壽命取決于坑槽界面的干燥程度以及施工時(shí)的氣候環(huán)境。③當(dāng)熱拌瀝青混合料的彈性模量越高時(shí)，其與舊油面的粘結(jié)性能越好。

由此可知，傳統(tǒng)熱拌型瀝青路面坑槽修補(bǔ)適用于路面坑槽面積較大，坑槽相對(duì)比較集中的情況，使用效果較好，修補(bǔ)后的路面能承受重載交通，應(yīng)用較為廣泛。其坑槽修補(bǔ)材料的研究較多，目前研究側(cè)重于熱拌瀝青混合料高低溫性能、抗疲勞性能及修補(bǔ)過(guò)程中封縫處理優(yōu)化等方面。

2.2 熱拌再生型瀝青路面坑槽修補(bǔ)材料

熱拌再生型瀝青混合料能夠重復(fù)利用待修補(bǔ)路面已有的舊材料，減少新材料的用量，降低舊料處理的費(fèi)用，因此，相較于傳統(tǒng)熱拌型瀝青路面修補(bǔ)材料，熱拌再生型瀝青路面坑槽修補(bǔ)材料具有節(jié)約資源、降低成本的優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到專(zhuān)家學(xué)者的青睞。

蔣海春[8]對(duì)回收的瀝青路面材料（reclaim asphalt pavement，RAP）進(jìn)行抽提，然后將再生劑加入到一定老化程度的回收瀝青中，由于再生劑具有減少老化瀝青、增加油脂和膠質(zhì)的作用，因此能夠有效恢復(fù)舊瀝青的路用性能。采用AC-20 型級(jí)配，將一定比例的舊料與新料在175℃的溫度下拌和，制備出的熱再生瀝青路面坑槽修補(bǔ)材料，能夠有效修復(fù)非結(jié)構(gòu)性原因?qū)е碌穆访婵硬邸?/p>

高金平[9]將原瀝青路面銑刨面層的舊料回收，并確定其配合比設(shè)計(jì)，然后在舊料中加入一定比例的瀝青和新碎石骨料，在加熱的狀態(tài)下通過(guò)滾筒式拌和設(shè)備拌和得到熱拌再生型瀝青路面坑槽修補(bǔ)材料，并將其應(yīng)用于實(shí)體工程中。然而，該熱拌料的不足之處在于RAP的摻量較少，僅為熱拌料總質(zhì)量的15%～35%。

左鋒等[10]通過(guò)高溫車(chē)轍試驗(yàn)、四點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)、浸水馬歇爾試驗(yàn)以及紅外光譜試驗(yàn)，研究了RAP 摻量對(duì)再生瀝青混合料路用性能的影響。結(jié)果表明，當(dāng)RAP摻量低于30%時(shí)，隨著RAP摻量的增加，再生瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、抗疲勞性能和抗水損害能力均有所提高，但其低溫抗裂性能大幅度降低。當(dāng)RAP 摻量超過(guò)30%以后，隨著RAP摻量的增加，混合料的高低溫性能、抗疲勞性能及抗水損害能力均有明顯的降低，其中，尤以水穩(wěn)定性能的變化最為明顯。

王騰[11]為了提高RAP的利用率，在保證混合料路用性能滿(mǎn)足規(guī)范要求的前提下，通過(guò)馬歇爾試驗(yàn)確定混合料的配合比設(shè)計(jì)，研制出一種高RAP摻量的熱拌型再生瀝青混合料，通過(guò)車(chē)轍試驗(yàn)、小梁彎曲試驗(yàn)以及浸水馬歇爾試驗(yàn)，評(píng)價(jià)該熱拌料的路用性能。結(jié)果表明，該熱拌型再生瀝青路面坑槽修補(bǔ)材料具有良好的高低溫性能和抗水損害能力，且其RAP摻量高達(dá)40%～50%。

目前，熱拌再生型瀝青路面坑槽修補(bǔ)材料主要是將一定比例的舊料與新料或新瀝青拌和，制備出熱再生瀝青路面坑槽修補(bǔ)材料，研究各組分對(duì)瀝青混合料高低溫性能、水穩(wěn)定性能等的影響。

3 冷拌型瀝青路面坑槽修補(bǔ)材料

冷拌型瀝青路面坑槽修補(bǔ)材料是指無(wú)需加熱的礦料與呈流動(dòng)狀態(tài)的瀝青或乳化瀝青等材料經(jīng)過(guò)拌和制成的一種冷補(bǔ)料。冷補(bǔ)料用瀝青結(jié)合料是指在冷補(bǔ)料中起膠結(jié)作用的瀝青類(lèi)材料（含外摻劑、改性劑等）的總稱(chēng)。

根據(jù)冷補(bǔ)料中結(jié)合料的成型過(guò)程，可將冷補(bǔ)料分為溶劑型、反應(yīng)型和乳化型三種。

3.1 溶劑型冷補(bǔ)料

溶劑型冷補(bǔ)料以稀釋瀝青作為膠結(jié)材料制成，在瀝青路面坑槽冷補(bǔ)材料中應(yīng)用最廣，可長(zhǎng)期存儲(chǔ)，但路用性能不佳，且采用的稀釋劑多為柴油和煤油，污染環(huán)境。相關(guān)研究集中于在溶劑型冷補(bǔ)料中摻加纖維、樹(shù)脂等外摻劑以提高其穩(wěn)定性和抗疲勞性能等。

胥亮[12]采用正交試驗(yàn)法研究稀釋劑用量、空隙率大小對(duì)冷補(bǔ)料性能的影響敏感性，結(jié)果表明，稀釋劑用量對(duì)冷補(bǔ)料的施工和易性與初始強(qiáng)度有顯著的影響，而空隙率對(duì)冷補(bǔ)料的強(qiáng)度形成速度與成型強(qiáng)度有明顯的作用。此外，可以通過(guò)添加外摻劑來(lái)提高冷補(bǔ)料的黏聚性和水穩(wěn)定性。

Hai Peng 等[13]通過(guò)溶劑型冷補(bǔ)料在不同應(yīng)力模式下的性能測(cè)試及變形行為研究得出，在25℃的環(huán)境下，冷補(bǔ)料的壓實(shí)性受溫度的影響較大，有機(jī)溶劑蒸發(fā)速度慢，冷補(bǔ)料的穩(wěn)定性增長(zhǎng)緩慢。在同樣荷載作用下，當(dāng)冷補(bǔ)料中存在有機(jī)溶劑殘留時(shí)，冷補(bǔ)料更容易發(fā)生變形。

馮小含[14]采用柴油作為稀釋劑，纖維和樹(shù)脂作為改性劑，礦質(zhì)粘土作為添加劑制備溶劑型冷補(bǔ)料。通過(guò)強(qiáng)度性能測(cè)試、凍融劈裂試驗(yàn)、殘留穩(wěn)定度試驗(yàn)、高溫車(chē)轍試驗(yàn)和抗疲勞試驗(yàn)，研究纖維對(duì)冷補(bǔ)料性能的影響，結(jié)果表明，纖維的加入有助于改善冷補(bǔ)料的成型強(qiáng)度、水穩(wěn)定性和高溫穩(wěn)定性，這是因?yàn)槔w維能夠隨機(jī)分散于瀝青中，與瀝青形成新的界面層，且其比表面積大，因此對(duì)瀝青有較強(qiáng)的吸附能力。此外，纖維能夠在瀝青中形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)冷補(bǔ)料的穩(wěn)定性，阻止冷補(bǔ)料中裂縫的形成，從而有效提高冷補(bǔ)料的抗疲勞性能。

3.2 反應(yīng)型冷補(bǔ)料

反應(yīng)型冷補(bǔ)料以高分子聚合物為結(jié)合料制成，路用性能較好、機(jī)械強(qiáng)度較高且便于儲(chǔ)存，特別適用于瀝青路面坑槽的修補(bǔ)，是瀝青路面坑槽修補(bǔ)的發(fā)展方向之一，但價(jià)格略高，適合于重點(diǎn)路段重點(diǎn)部位的快速修補(bǔ)。

劉建芳等[15]針對(duì)傳統(tǒng)冷補(bǔ)料初始強(qiáng)度低，強(qiáng)度形成慢、水穩(wěn)定性差等問(wèn)題，采用不飽和脂肪酸為液化劑，無(wú)機(jī)活性粉末為固化劑，研制出一種性能優(yōu)良的反應(yīng)型冷補(bǔ)料。通過(guò)凍融劈裂試驗(yàn)、浸水馬歇爾試驗(yàn)、高溫車(chē)轍試驗(yàn)以及低溫小梁彎曲試驗(yàn)，評(píng)價(jià)了冷補(bǔ)料的路用性能，結(jié)果表明，冷補(bǔ)料的路用性能滿(mǎn)足熱拌瀝青混合料的規(guī)范要求。

蘇正揚(yáng)[16]研制出一種性能優(yōu)良的反應(yīng)型瀝青冷補(bǔ)料，并與市售的乳化瀝青型冷補(bǔ)料、溶劑型冷補(bǔ)料進(jìn)行比較，將三種冷補(bǔ)料分別養(yǎng)生1d、7d和30d后進(jìn)行高溫車(chē)轍和浸水車(chē)轍試驗(yàn)，著重對(duì)比其車(chē)轍深度。結(jié)果表明，自行研制的反應(yīng)型瀝青冷補(bǔ)料，其強(qiáng)度形成時(shí)間最短，力學(xué)強(qiáng)度最高。

3.3 乳化型瀝青冷補(bǔ)料

乳化型瀝青冷補(bǔ)料以乳化瀝青作為膠結(jié)料，與集料拌和而成，制備工藝簡(jiǎn)單且適用于5℃以上的施工溫度。此外，乳化瀝青冷補(bǔ)料的制備成本較低，具有大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用的可能，但其儲(chǔ)存性能不佳，路用性能有待進(jìn)一步提高，故而仍具有較大的研究空間。

趙志超[17]研究了水泥對(duì)SBS 改性乳化瀝青冷補(bǔ)料性能的影響，結(jié)果表明，水泥的加入可以有效提高SBS改性乳化瀝青冷補(bǔ)料的力學(xué)強(qiáng)度、高溫抗車(chē)轍能力及抗水損害能力，但對(duì)儲(chǔ)存穩(wěn)定性和低溫抗裂性有一定的負(fù)面影響。

何雄剛[18]將聚丙烯晴纖維加入到EVA改性乳化瀝青冷補(bǔ)料中，提高了冷補(bǔ)料的儲(chǔ)存性能、抗滑性能以及與舊油面的粘結(jié)性能。李林濤等[39]研究了不同養(yǎng)生條件下乳化型冷補(bǔ)料與溶劑型冷補(bǔ)料的路用性能，結(jié)果表明，乳化型冷補(bǔ)料的路用性能整體優(yōu)于溶劑型冷補(bǔ)料，在耐高溫、抗低溫及力學(xué)強(qiáng)度等方面尤為明顯，同時(shí)，其生產(chǎn)成本低于反應(yīng)型冷補(bǔ)料。

余世敏等[19]研究了集料粒徑、填料類(lèi)型對(duì)冷補(bǔ)料路用性能的影響，結(jié)果表明，當(dāng)冷補(bǔ)料中細(xì)集料和礦粉的用量較高時(shí)，有助于提高冷補(bǔ)料的粘結(jié)性能，而增加中間粒徑的集料則有助于增強(qiáng)冷補(bǔ)料的可拌和性。

因此，乳化型冷補(bǔ)料是一種性能良好、易于推廣的高性?xún)r(jià)比的冷拌型瀝青路面坑槽修補(bǔ)材料。

4 結(jié)語(yǔ)

國(guó)內(nèi)對(duì)瀝青路面坑槽修補(bǔ)材料及技術(shù)的研究已經(jīng)取得了豐碩的成果，每一種瀝青路面坑槽修補(bǔ)技術(shù)及材料都有其使用的范圍和條件。目前，國(guó)內(nèi)的坑槽熱補(bǔ)法技術(shù)已經(jīng)較為成熟，材料性能優(yōu)良，但仍存在消耗能源、污染環(huán)境、低溫條件下難以施工的問(wèn)題，僅適用于需要進(jìn)行大修大補(bǔ)的瀝青路面坑槽。而坑槽修補(bǔ)冷補(bǔ)料及技術(shù)研究相對(duì)起步較晚，但冷補(bǔ)料具有綠色環(huán)保、制備工藝簡(jiǎn)單、施工方便的優(yōu)點(diǎn)，且受氣候環(huán)境的影響較小，因此，具有較好的應(yīng)用前景。