| 冷铺沥青材料的特性与配制技术 |
| 摘要：用冷铺沥青混合料修补路面坑洞，具有方便、快捷等优点。 为保证其疏松性和压实性，在配制方法上，如所用沥青的粘度、沥青的 用量、添加剂以及集料级配等，与热拌沥青混合料都有很大区别。实践 表明，所研制开发的冷铺材料使用性能良好，而成本却比同类进口材料 大大降低。 关键词：冷铺沥青混合料；修补；疏松性；压实性；成本 1 前言 沥青路面在长期的使用过程中，会出现松散、坑洞、剥落等病害。路面 病害不仅降低了路面的服务能力，而且主要影响道路正常交通，在高速 道路上的坑洞甚至可能引发交通事故。因此对于路面出现的坑洞、破损 需要及时加以修补。 目前，修补路面坑洞大都采用热拌沥青混合料，它对于地点集中，工程 量较大的路面维修是可行的，但对于地点分散，工程量小的路面维修， 不仅因数量太少而沥青拌和厂难以生产，而且施工单位对热沥青混合料 的保温和修补操作也感到不便，特别在冬季和雨水较多的春季，因此道 路养护部门十分需要一种能够随时可以用于路面修补的材料。 路面修补用的沥青混合料不同于普通热拌沥青混合料，它是事先将沥青 混合料预拌好，用袋装好储存起来，当发现路面上出现坑洞时，随时运 到现场，进行路面修补。由于平时储存在仓库内，使用时在常温下进行 摊铺和压实，因而将这种材料称之为储存式冷铺沥青混合料。 近年来，许多外国企业看好我国广阔市场，纷纷来华推销他们的冷铺材 料，但外商的冷铺料大多价格昂贵，用户难以承受，除少量使用外，无 法在工程中大量使用。因此积极开展储存式冷铺沥青混合料配制技术的 研究，开发我们自己的价廉物美产品是非常必要的。 2 冷铺沥青材料的特点 （1）这种混合料存放在密闭的袋内，可储存几个月，甚至更长的时间 ，都能保持良好的疏松状态而不结成团结，即使结成团块，经拍打就能 散开； （2）混合料在路面坑洞中摊铺后，经过压实即能粘结成型而不松散， 这就要求混合料具有良好的粘结性能和压实性。 正是由于冷铺沥青混合料具备这样的特性，因而所铺路面具有以下优点： ①路面在行车作用下会逐渐压实，强度慢慢提高。如果在路面修补时， 未能使用碾压设备，路面在使用过程中经行车碾压会逐渐密实； ②由于在常温下施工，且使用简单工具即可进行坑洞修补，操作颇为方 便； ③冷铺沥青混合料预先在工厂生产并储存起来，随时可供使用，因而适 合常年路面坑洞修补，或供路面开挖埋设管线后恢复路面使用； 5经过碾压成型的冷铺沥青路面，具有与热铺沥青路面基本一样的使用 性能，且冷铺沥青路面不易出现温度收缩裂缝。 3 冷铺沥青混合料配制原理与方法 冷铺沥青混合料必须具有良好的疏松性和压实性，而这两者既相矛盾又 统一，这是冷铺沥青混合料配制技术的难点，但又是配制技术的关键和 依据。试验研究表明，影响冷铺沥青材料的性能主要有以下因素。 3．1 沥青的粘度 沥青在混合料中起着粘结松散集料成为整体的作用。根据粘附理论，沥 青要粘附在集料表面，充分而必要的条件是能够浸润集料表面，为此沥 青必须具有一定的流动性以易于铺展。液体沥青在不很高的温度下已成 流动液体，有利于浸润集料表面。当温度降至常温时，粘度增大，内聚 力也增大，于其他物体粘结性降低，使所拌混合料易于分散；但由于其 表面仍存在微弱的粘结性，当在外力作用下使它们紧密接触时，则又会 形成粘结而成为整体。同时在低温下沥青又不致粘度过大而使混合料无 法操作，因此必须使用液体沥青，但其轻质油分应不致挥发过快。 根据研究，液体沥青应属于一种中凝或慢凝的液体沥青，而且其粘度宜 控制在1Pa·s～10Pa·s范围内。 3．2 沥青用量 当沥青用量较多时，集料表面沥青膜较厚，自由沥青较多，相互之间容 易粘结，混合料易结块成团，结团后也不易打散。当沥青用量较少时， 不足以充分裹覆集料表面，沥青与集料之间形成弱界面，虽混合料有较 好的疏松性，但集料颗粒之间粘结性差，碾压不能使混合料形成整体， 路面容易出现松散。因此，冷铺沥青混合料有一适宜的沥青用量，但不 能用常规马歇尔试验方法确定。根据试验资料归纳适宜的结合料用量可 按以下经验公式估算： P＝0．021a＋0．056b＋0．099c＋0．12d＋1．2 式中 P———冷铺沥青混合料结合料用量，％； a———大于2．36mm颗粒重量百分率，％； b———0．3mm～2．36mm颗粒重量百分率，％； c———0．075mm～0．3mm颗粒重量百分率，％； d———小于0．075mm颗粒重量百分率，％。 3．3 沥青中的添加剂 （1）改性剂 经过试验比较，在沥青中添加树脂改性剂，有利于提高 混合料的粘结性，改善储存性，尤其是改善混合料使用初期的稳定性。 （2）增水剂 在沥青中添加增水剂，有利于混合料抵抗雨水的侵蚀， 并使得能在潮湿状态下紧急修补使用。 （3）催干剂 在某些国外文献中有介绍在沥青中添加催干剂，如亚硫 酸盐废液（Sulphitewasteliquor）、环烷酸皂（Naphthenatesoap）等 ，以便使混合料颗粒表面的沥青膜适当地干燥，降低粘结性，保持混合 料的疏松性。使用催干剂必须经过细致的选择和反复的试验，使用不当 反而影响其粘结性。 3．4 集料级配与矿粉用量 冷铺材料是用于路面修补的材料，需要广泛的适应性，既可用于修补浅 的坑洞，又可用于修补深的坑洞，为此最好有较粗和较细两种不同粒径 的混合料，但养护部门只愿意使用一种规格的材料，同时较粗粒径又易 造成掉粒，所以冷铺材料宜设计成一种较细级配的混合料。 为提高混合料的承载能力和表面粗糙度，其集料宜设计成近似SMA以能 形成骨架结构的级配，但矿粉用量控制在1％～3％范围内，这样有利于 提高混合料疏松性和强度。冷铺混合料推荐级配列如表1。 所用集料由3mm～5mm和0～3mm碎石材料配合而成，其中3mm～5mm碎 石应采用硬质岩石轧制而成，具有良好的棱角性。 4 冷铺沥青混合料技术要求 冷铺沥青材料作为路面修补材料，需要满足一定的技术要求以判断其性 质，但不能按热拌沥青混合料的概念来进行评定。 4．1 疏松性与压实性 如何评定冷铺混合料的疏松性和压实性，国际上大都采用经验判断的方 法。我们借鉴工地现场检验土壤最佳含水量的简便方法，即用手将混合 料捏紧，松开手混合料能成团，则表明混合料可压实成型而不松散；将 成团的混合料拍一下，混合料就能散开，则表明混合料疏松性良好，方 法简单而解决问题。 4．2 初始强度 冷铺混合料在压实后需要达到一定强度，以承受车轮荷载。由于马歇尔 试验方便，故以稳定度评定其初始强度。取冷铺混合料1000g，在常温 下正反面各锤击75次，脱模后在常温下测定马歇尔稳定度。 4．3 残留稳定度 储存性冷铺沥青混合料压实后，初始空隙率大，抗水性差，因此需要检 验其水稳性。将常温下成型的马歇尔试件浸泡在水中一昼夜，测试浸水 后的稳定度Sw，该稳定度Sw与原稳定度So之比值K＝Sw?So，作为评定 混合料的水稳性。 4．4 低温粘结性 为检验混合料在冬季低温下的粘结性能，将混合料装入塑料袋内，然后 放在－10℃的冰箱内冷冻4h以上，取出后将1000g样品立即装入试模， 每面锤击150次，观察是否能粘结成型，在常温下测试马歇 尔稳定度，其值要求大于1．5kN。 冷铺沥青混合料技术要求列如表2。 5 冷铺沥青混合料生产与应用 5．1 冷铺混合料现场生产 先配制改性稀释沥青结合料，采用重交通道路沥青、树脂、石油溶剂、 添加剂配合而成，其粘度分别调配成适合于冬春季节和夏秋季节两种。 集料采用0～3mm和356mm两种集料进行配合。结合料用量先按上述经验 公式计算，然后根据试拌情况加以调整。 混合料在60℃～80℃的温度下进行拌和。出料后采取措施令其快速冷却 ，然后装袋储存。取现场生产的冷铺沥青混合料，在室内进行试验，检 验疏松性与压实性良好，初始强度和抗水性试验结果列如表3。 5．2 冷铺混合料现场应用 2000年3月生产的冷铺沥青混合料，经过3个月的储存后于6月进行实地 使用。在经历了夏季36℃～37℃的高温和3次台风暴雨的袭击，又经历 了冬季低温考验，修补路面保持良好状态，没有脱粒、松散等现象。在 施工时，为模拟雨天施工，还曾特地带水作业，以考验这种材料的抗水 性，至今路面未发现脱粒、松散现象，说明材料具有较好的抗水性。现 在，这种冷铺材料已逐渐在城市道路和郊区公路上得到应用，其效果与 国外同类产品相比毫不逊色。 6 成本经济比较 配制储存式冷铺沥青混合料，在材料配方上与热拌沥青混合料有所区别 ，成本相对较高，同时由于冷铺沥青材料生产量很少，管理、包装要求 较高，也使成本有所提高。粗略测算，这种冷铺材料可能的价格大概是 热拌沥青混合料的2倍～3倍左右，这样生产厂家能既有利可图，而养路 部门又能承受。同国外经销的冷铺材料相比，因国外产品经远距离运输 、加收关税和高额利润，价格差不多为热拌料的10倍～20倍。由此可见 ，所开发的产品性能既好，成本又低，故具有良好的应用前景。 参考文献 ［1］HowardLloydRobinson，DerekFordyce．KadhimKhweir．RoadMainte－ nanceUsingColdMixMaterialWithHotMixPropeties，Eurasphlt＆Euro －bitumeCongress1996 ［2］S．V．Shestoperov．RoadandBuildingMaterials，MirPublishers，1983 |
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