楊丹

摘? 要：冷補瀝青混合料，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時間存放的瀝青混凝土材料，它在常溫下呈松散狀態(tài)。它最大的特點是不受氣候和天氣的影響、抗雨雪侵蝕，可以隨時按量取用，常溫下便可實現(xiàn)操作，冷補瀝青混合料具備節(jié)能、環(huán)保、高效和快速等優(yōu)點?？梢源蠓鹊亟档偷缆返娜粘＞S修養(yǎng)護的成本，以最小的道路生命周期成本，達到最大的經(jīng)濟和社會效益。

關(guān)鍵詞：冷補瀝青混合料;結(jié)構(gòu)特點;受力狀況;強度形成機理;施工工藝;經(jīng)濟效益

中圖分類號：U414 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：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 冷補瀝青混合料的路用強度形成機理

1.1 冷補瀝青混合料的結(jié)構(gòu)特點

冷補瀝青混合料，是一種具有空間結(jié)構(gòu)的多相分散體系。強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。按照冷補瀝青混凝土選用的，不同級配礦料空間結(jié)構(gòu)中的“密實度”和“嵌入度”可將其分為：懸浮密實結(jié)構(gòu)、骨架空隙結(jié)構(gòu)、骨架密實結(jié)構(gòu)三種結(jié)構(gòu)類型。

（1）懸浮密實結(jié)構(gòu)選用密級配礦料，粗骨料被細骨料分別擠壓開，無法形成骨架。這種結(jié)構(gòu)密實性較好、粘結(jié)力強、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瀝青混合料中稀釋劑和添加劑的揮發(fā)，加快了冷補瀝青混合料早期強度的形成。其強度主要源于粗骨料間嵌擠和摩阻力的作用，瀝青的性能對其影響不大。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）骨架密實結(jié)構(gòu)選用連續(xù)級配礦料，細骨料恰將粗骨料形成的骨架空隙填滿，具有良好的密實度。這種結(jié)構(gòu)的粘結(jié)力和嵌擠互鎖及內(nèi)摩阻力較高，它是冷補瀝青混合料中非常理想的結(jié)構(gòu)類型。

1.2 冷補瀝青混合料的工作受力狀況分析

冷補料修補后的受力特性：當(dāng)把材料攤鋪到坑槽，新的材料會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荷載，冷補瀝青混合料坑槽路面會受到壓應(yīng)力和拉應(yīng)力的循環(huán)作用，這會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，在坑槽修補料的上部0-6cm壓應(yīng)力最大，當(dāng)冷補瀝青混合料的深度超過9cm以后，壓應(yīng)力會逐漸減小，結(jié)論：坑槽表面是最薄弱的環(huán)節(jié)，設(shè)計坑槽修補料時，必須有足夠的表面抗壓、抗拉能力。

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

軸載越大，修補料所受的剪應(yīng)力最大值的深度也就越深，坑槽內(nèi)冷補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)計時應(yīng)該充分注意中面層的抗剪切能力，必要時采取一定的措施，來防止其產(chǎn)生破壞。

（3）雨水侵蝕的作用

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

（4）修補材料與舊材料的接合問題

每次修補完路面以后都會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 冷補瀝青混合料強度形成機理的分析

冷補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)成了冷補料的初始強度，雖然它遠低于瀝青混合料的最終強度，但它足以滿足通車需求。經(jīng)過一段時間后，冷補添加劑和有機溶劑，完全揮發(fā)，瀝青的黏度達到最大值，瀝青混合料的強度同時達到最大值。

2 冷補瀝青混合料的生產(chǎn)和施工工藝

2.1 冷補瀝青混合料的生產(chǎn)工藝

冷補瀝青混合料的性能，必須要在實際道路工程的使用中進行檢驗。本文研發(fā)的冷補瀝青混合料，已經(jīng)在沈陽聯(lián)勤筑路材料有限公司，經(jīng)過實驗性生產(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)前進街道后陵村，注冊資本超過1千萬，它是沈陽市市政工程修建集團有限公司投資注冊的一家材料公司，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

冷補料采用改性瀝青拌制。礦料級配采用骨架密實型結(jié)構(gòu)密級配具備很好的耐水性和耐除雪劑性，一般常用冷補料規(guī)格為LB10、LB13，適合坑槽深度小于5cm的使用?？硬凵疃却笥?cm時，應(yīng)選擇規(guī)格為LB16、LB19的冷補料。

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，本論文在研究試驗的時候選擇100#基質(zhì)瀝青進行制備，其各項指標均能滿足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)定的柴油作為冷補料的稀釋劑，同時探索了不同溫度下柴油型號的類別，實際生產(chǎn)中沈陽的常溫型冷補料采用-10#柴油、低溫型冷補料采用-35#柴油。

2.1.4 冷補添加劑

本論文研發(fā)的瀝青冷補料，使用的是三遠牌冷補添加劑，其成分是多芳烴樹脂類高分子聚合物。材料組分有：改性劑、促凝劑和補強劑等。它的改性原理是：冷補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)驗證冷補添加劑的用量為3%。

2.1.5 冷補瀝青混合料的生產(chǎn)

圖3為冷補料拌合樓生產(chǎn)設(shè)備，應(yīng)先將基質(zhì)瀝青、稀釋劑和冷補添加劑按設(shè)計配比，配制成冷補改性瀝青液，接著將礦料加到拌合樓中，最后把改性瀝青液加入并充分攪拌即可。生產(chǎn)過程如圖3所示。

冷補瀝青混合料的生產(chǎn)要求：

冷補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度之間技術(shù)指標的相對關(guān)系，冬季用冷補料應(yīng)適應(yīng)的環(huán)境溫度為-35℃以上。

冷補瀝青混合料，生產(chǎn)時應(yīng)注意防止混合料離析，拌和時間應(yīng)根據(jù)實際狀態(tài)進行調(diào)整，并通過試拌確定，礦料中加入冷補改性瀝青液后的機械拌和時長不應(yīng)超過30s，拌合溫度不宜超過40℃。拌合生產(chǎn)分為兩個階段：第一階段，將礦料在烘干筒內(nèi)進行烘干、除塵和篩分，按設(shè)計配比進入拌缸，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，但不再點火干燥，進入拌缸后直接加入冷補改性瀝青液，進行二次攪拌。

2.2 冷補瀝青混合料的施工工藝

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

（1）坑槽處理：為了修補面的美觀，使用小型機具將坑槽切割成規(guī)則的幾何圖形，并保證坑壁立直。同時清除坑槽內(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：一般常用冷補瀝青混合料規(guī)格為LB10、LB13，適合坑槽深度不超過5cm的使用?？硬凵疃却笥?cm時，應(yīng)選擇規(guī)格為LB16、LB19的冷補料。

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

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

2.3 冷補瀝青混合料的附加價值

（1）能夠降低養(yǎng)護路面的成本，瀝青路面的破損一旦形成，應(yīng)及時對其進行修補，否則它的破損面積會迅速擴散。據(jù)調(diào)查顯示，冬季產(chǎn)生的坑槽在不修補的情況下，第二年春季的時候坑槽面積會擴散為原來的3～5倍，有的路面會造成多坑槽集聚現(xiàn)象，這是因為雨雪會通過坑槽滲入到地基中，對坑槽附近的路面形成不同程度的損傷。冷補瀝青混合料就如同“創(chuàng)可貼”一樣，哪兒壞了迅速修補哪兒，從而保證了路面的完整性，延長了舊路面的使用時間，從而降低了養(yǎng)護路面的成本。（2）良好的社會效益。形成坑槽以后，會嚴重影響交通運輸?shù)陌踩?，尤其是大型車輛如果不慎駛?cè)胼^深的坑槽有可能會發(fā)生不同嚴重程度的交通事故，所以坑槽的修補工作必須做到“三快”，快速修補、快速上強度和快速通車，這些都是冷補料能夠?qū)崿F(xiàn)的。由于坑槽的及時修復(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，這些價值是難以用金錢來衡量的。

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