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，从而比同类进口材料大大的降低了成本。 

　　关键词:冷铺沥青混合料；修补；疏松性；压实性；成本 

　　一、前言 

　　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，而且特别在冬季和雨水较多的春季，施工单位对热沥青混合料的保温和修补操作上也感到了诸多的不便。因此道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。 

　　二、冷铺沥青材料的特点 

　　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块，即使结成团块，经拍打就能散开;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； 

　　④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。 

　　三、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。 

　　（一）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。 

　　（二）沥青用量 

　　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，％。 

　　（三）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、环烷酸皂等，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。 

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　　（四）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。 

　　四、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。 

　　（一）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。 

　　（二）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。 

　　（三）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。 

　　（四）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。 

　　五、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。 

　　六、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，成本相对比较高，主要是由于冷铺沥青材料生产量很少，管理、包装要求较高，至使成本有所提高。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，这就要在大的路面工程施工中适宜采纳对热铺料的应用，但在地点分散，工程量小的施工路面维修中应用冷铺沥青混合料技术是利在可行的，既能节省时间，又能节约人力、物力，而产生快捷、便利的施工效果，由此可见在分散量小的路面施工上又比热铺料节约了成本，同时在与国外同类产品相比大大的降低了进口成本。此项产品的应用开发是具有良好的应用前景和广泛的应用范围，在我国公路基本普及以保养和维护为主的现状下推广应用是彻实可行的。