冷铺沥青混合料的材料特性与施工技术

胡莉

【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，如所用沥青的黏度、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，经过压实即能黏结成型而不松散，这就要求混合料具有良好的黏结性能和压实性。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。

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沥青的黏度

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为冷铺沥青混合料结合料用量，%；a为大于2.36mm颗粒重量百分率，%；b为0.3～2.36mm颗粒重量百分率，%；c为0.075～0.3mm颗粒重量百分率，%；d为小于0.075mm颗粒重量百分率，%。

3.2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黏结性，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，降低黏结性，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黏结性。

3.3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。所用集料由3～5mm和0～3mm碎石材料配合而成，其中3～5mm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低温黏结性

为检验混合料在冬季低温下的黏结性能，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，观察是否能黏结成型，在常温下测试马歇尔稳定度，其值要求大于1.5kN。

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，其黏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3～5mm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。

5.2冷铺混合料现场应用

根据黏附理论，沥青要黏附在集料表面，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，黏度增大，内聚力也增大，于其他物体黏结性降低，使所拌混合料易于分散；但由于其表面仍存在微弱的黏结性，当在外力作用下使它们紧密接触时，则又会形成黏结而成为整体。同时在低温下沥青又不致黏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，而且其黏度宜控制在1～10Pa/s范围内。

5.3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，相互之间容易黏结，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，但集料颗粒之间黏结性差，碾压不能使混合料形成整体。在经历了夏季36～37℃的高温和3次暴雨的袭击，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.结语

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。