冷鋪瀝青材料特性和配制技術(shù)

1、冷鋪瀝青材料特性和配制技術(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(kāi) 發(fā)的冷鋪材料使用性能良好，而成本卻比同類(lèi)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(zhǎng)期的使用 過(guò)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

2、，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(mén)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(lái)，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(chǎng)，進(jìn)行路面修補(bǔ)。由于平時(shí)儲(chǔ)存在倉(cāng)庫(kù)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(chēng)之為儲(chǔ)存式冷鋪瀝青混合料。近年來(lái)，許多外國(guó)企 業(yè)看好我國(guó)廣闊市場(chǎng)，紛紛來(lái)華推銷(xiāo)他們的冷鋪材料，但外商的冷鋪料大

3、多價(jià) 格昂貴，用戶難以承受，除少量使用外，無(wú)法在工程中大量使用。因此積極開(kāi) 展儲(chǔ)存式冷鋪瀝青混合料配制技術(shù)的研究，開(kāi)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(zhǎng)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(kāi)；（ 2）混合料在路面坑洞中攤鋪后，經(jīng)過(guò)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)：路面在行車(chē)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(guò)程中經(jīng)行車(chē)碾壓會(huì)

4、逐漸密實(shí)；由于在常溫下施工，且使用簡(jiǎn)單工 具即可進(jìn)行坑洞修補(bǔ)，操作頗為方便；冷鋪瀝青混合料預(yù)先在工廠生產(chǎn)并儲(chǔ) 存起來(lái)，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(kāi)挖埋設(shè)管線 后恢復(fù)路面使用； 5 經(jīng)過(guò)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。 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)

5、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(rùn)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(rùn)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(guò)大而使混合料無(wú)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(guò)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·s10Pa·s范圍內(nèi)。 32 瀝青用量當(dāng)瀝

6、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： P0021a 0 056b 0099c012d12 式中 P冷鋪瀝青混合料結(jié)合料用量，； a 大于 236mm顆粒重量百分率，； b 03mm 2 36mm顆粒重量百 分率，； c 0075mm03m

7、m顆粒重量百分率，； d小于 0075mm顆粒重量百分率，。 33 瀝青中的添加劑（ 1）改性劑 經(jīng)過(guò)試 驗(yàn)比較，在瀝青中添加樹(shù)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(guó)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?，降低粘結(jié)性，保持混合料的疏松性。使用催干 劑必須經(jīng)過(guò)細(xì)致的選擇和反復(fù)的試驗(yàn)

8、，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(mén)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。冷鋪混 合料推薦級(jí)配列如表 1。 所用集料由 3mm5mm和 0 3mm碎石材料配合而 成，其中 3mm5mm碎石應(yīng)采用硬質(zhì)巖石軋制而成，具有良好

9、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(lái)進(jìn)行評(píng)定。 41 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(guó)際上大都采用經(jīng)驗(yàn)判斷 的方法。我們借鑒工地現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)土壤最佳含水量的簡(jiǎn)便方法，即用手將混合料 捏緊，松開(kāi)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(kāi)，則表明混合料疏松性良好，方法簡(jiǎn)單而解決問(wèn) 題。 42 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(chē)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

10、面各錘擊 75 次，脫模后在常溫下測(cè)定馬歇爾穩(wěn)定度。 43 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(cè)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 KSw?So，作為評(píng)定混 合料的水穩(wěn)性。 44 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(cè)試馬 歇爾穩(wěn)定度，其值要求大于 15kN。冷鋪瀝青混合料技術(shù)要求列如表 2。5 冷 鋪瀝青混合料

11、生產(chǎn)與應(yīng)用 51 冷鋪混合料現(xiàn)場(chǎng)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(shù)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 03mm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(chǎng)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，初始強(qiáng)度和抗水性試驗(yàn)結(jié)果列如表 3。52 冷鋪混合料現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用 2000 年 3 月生產(chǎn)的冷鋪瀝青混合料，經(jīng)過(guò) 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 363

12、7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(méi)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(shuō)明材料具有較好的抗水性。現(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(guó)外同類(lèi)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(cè)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(mén)又能承受。同國(guó) 外經(jīng)銷(xiāo)的冷鋪材料相比，因國(guó)外產(chǎn)品經(jīng)遠(yuǎn)距離運(yùn)輸、加收關(guān)稅和高額利潤(rùn)，價(jià) 格差不多為熱拌料的 10 倍 20 倍。由此可見(jiàn)，所開(kāi)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) 1Howar