冷鋪瀝青材料的特性與配制技術(shù)

　　「摘要」用冷鋪瀝青混合料修補(bǔ)路面坑洞，具有方便、快捷等優(yōu)點(diǎn)。為保證其疏松性和壓實(shí)性，在配制方法上，如所用瀝青的粘度、瀝青的用量、添加劑以及集料級(jí)配等，與熱拌瀝青混合料都有很大區(qū)別。實(shí)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(jìn)口材料大大降低。

　　「關(guān)鍵詞」冷鋪瀝青混合料;修補(bǔ);疏松性;壓實(shí)性;成本

　　1 前言

　　瀝青路面在長期的使用過程中，會(huì)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，在高速道路上的坑洞甚至可能引發(fā)交通事故。因此對(duì)于路面出現(xiàn)的坑洞、破損需要及時(shí)加以修補(bǔ)。

　　目前，修補(bǔ)路面坑洞大都采用熱拌瀝青混合料，它對(duì)于地點(diǎn)集中，工程量較大的路面維修是可行的，但對(duì)于地點(diǎn)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(duì)熱瀝青混合料的保溫和修補(bǔ)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(hù)部門十分需要一種能夠隨時(shí)可以用于路面修補(bǔ)的材料。

　　路面修補(bǔ)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(chǔ)存起來，當(dāng)發(fā)現(xiàn)路面上出現(xiàn)坑洞時(shí)，隨時(shí)運(yùn)到現(xiàn)場，進(jìn)行路面修補(bǔ)。由于平時(shí)儲(chǔ)存在倉庫內(nèi)，使用時(shí)在常溫下進(jìn)行攤鋪和壓實(shí)，因而將這種材料稱之為儲(chǔ)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(jià)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(chǔ)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(jià)廉物美產(chǎn)品是非常必要的。

　　2 冷鋪瀝青材料的特點(diǎn)

　　(1)這種混合料存放在密閉的袋內(nèi)，可儲(chǔ)存幾個(gè)月，甚至更長的時(shí)間，都能保持良好的疏松狀態(tài)而不結(jié)成團(tuán)結(jié)，即使結(jié)成團(tuán)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(shí)即能粘結(jié)成型而不松散，這就要求混合料具有良好的粘結(jié)性能和壓實(shí)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(diǎn)：

　　①路面在行車作用下會(huì)逐漸壓實(shí)，強(qiáng)度慢慢提高。如果在路面修補(bǔ)時(shí)，未能使用碾壓設(shè)備，路面在使用過程中經(jīng)行車碾壓會(huì)逐漸密實(shí);②由于在常溫下施工，且使用簡單工具即可進(jìn)行坑洞修補(bǔ)，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(chǔ)存起來，隨時(shí)可供使用，因而適合常年路面坑洞修補(bǔ)，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(shí)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(diǎn)，但又是配制技術(shù)的關(guān)鍵和依據(jù)。試驗(yàn)研究表明，影響冷鋪瀝青材料的性能主要有以下因素。
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　　3.1 瀝青的粘度

　　瀝青在混合料中起著粘結(jié)松散集料成為整體的作用。根據(jù)粘附理論，瀝青要粘附在集料表面，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(dòng)性以易于鋪展。液體瀝青在不很高的溫度下已成流動(dòng)液體，有利于浸潤集料表面。當(dāng)溫度降至常溫時(shí)，粘度增大，內(nèi)聚力也增大，于其他物體粘結(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粘結(jié)性，當(dāng)在外力作用下使它們緊密接觸時(shí)，則又會(huì)形成粘結(jié)而成為整體。同時(shí)在低溫下瀝青又不致粘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，而且其粘度宜控制在1Pa.s～10Pa.s范圍內(nèi)。

　　3.2 瀝青用量

　　當(dāng)瀝青用量較多時(shí)，集料表面瀝青膜較厚，自由瀝青較多，相互之間容易粘結(jié)，混合料易結(jié)塊成團(tuán)，結(jié)團(tuán)后也不易打散。當(dāng)瀝青用量較少時(shí)，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，但集料顆粒之間粘結(jié)性差，碾壓不能使混合料形成整體，路面容易出現(xiàn)松散。因此，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(yàn)方法確定。根據(jù)試驗(yàn)資料歸納適宜的結(jié)合料用量可按以下經(jīng)驗(yàn)公式估算：

　　P=0.021a+0.056b+0.099c+0.12d+1.2式中　P―――冷鋪瀝青混合料結(jié)合料用量，%;a―――大于2.36mm顆粒重量百分率，%;b―――0.3mm～2.36mm顆粒重量百分率，%;c―――0.075mm～0.3mm顆粒重量百分率，%;d―――小于0.075mm顆粒重量百分率，%。

　　3.3 瀝青中的添加劑

　　(1)改性劑　經(jīng)過試驗(yàn)比較，在瀝青中添加樹脂改性劑，有利于提高混合料的粘結(jié)性，改善儲(chǔ)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(bǔ)使用。

　　(3)催干劑　在某些國外文獻(xiàn)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(dāng)?shù)馗稍铮档驼辰Y(jié)性，保持混合料的疏松性。使用催干劑必須經(jīng)過細(xì)致的選擇和反復(fù)的試驗(yàn)，使用不當(dāng)反而影響其粘結(jié)性。

　　3.4 集料級(jí)配與礦粉用量

　　冷鋪材料是用于路面修補(bǔ)的材料，需要廣泛的適應(yīng)性，既可用于修補(bǔ)淺的坑洞，又可用于修補(bǔ)深的坑洞，為此最好有較粗和較細(xì)兩種不同粒徑的混合料，但養(yǎng)護(hù)部門只愿意使用一種規(guī)格的材料，同時(shí)較粗粒徑又易造成掉粒，所以冷鋪材料宜設(shè)計(jì)成一種較細(xì)級(jí)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(jì)成近似SMA以能形成骨架結(jié)構(gòu)的級(jí)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(qiáng)度。

　　所用集料由3mm～5mm和0～3mm碎石材料配合而成，其中3mm～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(bǔ)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(jìn)行評(píng)定。

　　4.1 疏松性與壓實(shí)性

　　如何評(píng)定冷鋪混合料的疏松性和壓實(shí)性，國際上大都采用經(jīng)驗(yàn)判斷的方法。我們借鑒工地現(xiàn)場檢驗(yàn)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(tuán)，則表明混合料可壓實(shí)成型而不松散;將成團(tuán)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(qiáng)度

　　冷鋪混合料在壓實(shí)后需要達(dá)到一定強(qiáng)度，以承受車輪荷載。由于馬歇爾試驗(yàn)方便，故以穩(wěn)定度評(píng)定其初始強(qiáng)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(chǔ)存性冷鋪瀝青混合料壓實(shí)后，初始空隙率大，抗水性差，因此需要檢驗(yàn)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(píng)定混合料的水穩(wěn)性。

　　4.4 低溫粘結(jié)性

　　為檢驗(yàn)混合料在冬季低溫下的粘結(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，觀察是否能粘結(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，其粘度分別調(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356mm兩種集料進(jìn)行配合。結(jié)合料用量先按上述經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，然后根據(jù)試拌情況加以調(diào)整。

　　混合料在60℃～80℃的溫度下進(jìn)行拌和。出料后采取措施令其快速冷卻，然后裝袋儲(chǔ)存。取現(xiàn)場生產(chǎn)的冷鋪瀝青混合料，在室內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)，檢驗(yàn)疏松性與壓實(shí)性良好。

　　5.2　冷鋪混合料現(xiàn)場應(yīng)用

　　2000年3月生產(chǎn)的冷鋪瀝青混合料，經(jīng)過3個(gè)月的儲(chǔ)存后于6月進(jìn)行實(shí)地使用。在經(jīng)歷了夏季36℃～37℃的高溫和3次臺(tái)風(fēng)暴雨的襲擊，又經(jīng)歷了冬季低溫考驗(yàn)，修補(bǔ)路面保持良好狀態(tài)，沒有脫粒、松散等現(xiàn)象。在施工時(shí)，為模擬雨天施工，還曾特地帶水作業(yè)，以考驗(yàn)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 成本經(jīng)濟(jì)比較

　　配制儲(chǔ)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(duì)較高，同時(shí)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(jià)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(yuǎn)距離運(yùn)輸、加收關(guān)稅和高額利潤，價(jià)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。

　　參考文獻(xiàn)

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