冷补沥青混合料配合比设计

李青

摘要：冷补沥青混合料是低温条件下对沥青混凝土路面坑槽病害的有效处理方式，具有不受环境因素影响、施工简便、通车快速、维护成本低、延长道路使用寿命、节能减排等优点。本文先介绍冷补沥青的组成结构，然后进行其混合料的配合比设计，最后对其性能进行评价。

关键词：冷补沥青;组成结构;配合比设计

冷补沥青混合料的出现对于低温条件下的道路路面松散坑槽系列病害的及时修补，防止路面病害的进一步发展，提高道路使用的安全性和舒适性。

1 冷补沥青混合料的组成结构

1.1 矿质集料

矿料分为酸性石料和碱性石料，冷补沥青混合料在修补后由于粗集料的嵌挤作用对初始强度产生很大影响。理想的石料应当100%破碎，几乎不含细微材料。所以集料要具有充分的嵌挤性和抵抗车辙性能。

1.2 冷补液

1.2.1 基质沥青

基质沥青在冷补液中所占比例很大，其质量要符合规范要求，同时标号的选择要按照公路等级、气候条件、交通条件等确定。

1.2.2 稀释剂

基质沥青中可以加入一种或多种稀释剂，这取决于路面使用的要求，稀释剂的添加可使混合料在堆放时处于松散状态，在修补时具有可压实性。稀释剂是影响冷补沥青混合料的强度的关键因素，随着稀释剂的挥发，强度逐渐增强，稀释剂对冷补沥青混合料在存储和修补时产生重要影响，稀释剂的成分与用量也决定着冷补沥青混合料产品的好坏。

1.2.3 添加剂

添加剂主要作用是弥补沥青结合料掺入稀释剂之后缺失的性能，冷补添加剂是一种改性剂，是由多种树脂类高分子材料组成，可以确保冷补沥青混合料达到一定的强度，保证修补过程中不会发生矿料脱落等现象。

2 冷补沥青混合料配合比设计

2.1 原材料的选择

2.1.1 矿料的选择

（1）粗集料。粗集料必须是石质坚硬、清洁、无风化、表面粗糙有菱角，并且颗粒形状较好的优质石料。

（2）细集料。细集料采用坚硬、洁净、干燥、无风化、无杂质并有适当的颗粒级配，一般选用石灰岩，要求棱角分明，整洁干净。

2.1.2 基质沥青

冷补沥青混合料在选用基质沥青时应主要考虑冷补沥青混合料的强度要求、施工环境要求和使用要求：基质沥青应具有较高的粘结强度及较高的流动性。然而基于沥青的基本性质，流动性高的沥青粘结强度较低，拌制的混合料高温稳定性较差。本研究参照规范中对沥青性能的技术要求，并综合考虑以上因素，选用常规90#号基质沥青。

2.1.3 稀释剂的选择：选用0#柴油作为冷补沥青的稀释剂。

2.1.4 添加剂的选择：本文主要的采用的添加剂是改性剂，包括SEBS和胶粉两种。

2.2 外掺挤用量的确定

2.2.1 改性剂用量的确定

本试验选用的外掺挤有两种，分别为SEBS改性剂和胶粉，通过对两种改性沥青低温性能的研究发现SEBS改性剂的合理添加范围为4%～8%，胶粉的合理添加范围在2%～6%。

综合考虑冷补沥青混合料的强度及路用性能，最终选用SEBS掺入量为5% ，胶粉掺入量为4%的改性沥青作为冷补沥青结合料，既可满足冷补沥青混合料的强度要求，也可满足其施工要求。

2.2.2 稀释剂的用量

不同稀释剂掺量的冷补料马歇尔初始强度进行对比分析后，本研究最终采取的稀释剂的用量为28%。

2.3 矿料级配的确定

本试验采用LB-13型矿料级配、基质沥青用量4.5%，SEBS改性剂用量5 %、胶粉用量4%、稀释剂掺量为28%的配合比配制不同矿粉含量的混合料，通过测试其初始马歇尔强度及施工和易性来确定矿粉用量为2%。

本试验冷补沥青混合料的级配范围见表1。

表1 冷补沥青混合料的集料级配

类型 通过下列筛孔（mm）的百分率，%

16.0 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075

SJ-13 100 94 79 44 26 14 9 6 4 3

2.4 最佳沥青用量确定

根据同济大学总结的经验公式，确定最佳沥青用量为4.7%。

3 冷补沥青混合料性能评价

本次性能评价，主要对本次配合比设计中冷补沥青进行车辙试验、劈裂强度试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验，具体试验数据如表2所示。

表2 冷补沥青混合料性能测试结果

技术指标 SJ-13 技术要求

破损率/% 17.5 ≦40

疏松性工作度等级 4级 ≧4级

水煮法裹覆面积/% >96 >95

浸水残留稳定度/% 81 ≧75

冻融劈裂强度比/% 74 ≧70

稳定度/kN 3.32 ≧3

动稳定度/（次/mm） 2210 ≧1000

劈裂抗拉強度/MPa 0.36 ≧0.2

将实验数据与相关技术指标进行对比，可以得到如下结论：

（1）本次配合比设计中的冷补沥青混合料破损率为17.5%，疏松性工作度等级为四级，水煮法裹覆面积大于96%，均满足技术要求，表明其具有良好的粘附性、疏松性和粘聚性，能够满足性能需求;

（2）车辙试验结果表明，本次配合比设计中的冷补沥青混合料的动稳定度达到2210次/mm，满足技术要求，表明其高温性能满足性能要求;

（3）本次配合比设计中的冷补沥青混合料的浸水残留稳定度达到81%，冻融劈裂强度比为74%，均满足技术要求，表明其水稳定性良好，能够有效避免反复损坏的问题。

4 结语

综上所述，冷补沥青混合料的出现对于低温条件下的道路路面松散坑槽系列病害的及时修补，防止路面病害的进一步发展，提高道路使用的安全性和舒适性，降低后期道路维修养护成本，提高道路的使用性能，具有十分重要的意义。冷补沥青混合料的社会效益和经济效益非常明显，具有推广价值。

参考文献：

[1] 冯德成，孙朝杰，易军艳.纤维冷补沥青混合料最佳油量确定方法研究[J].公路，2013（09）.

[2] 刘旦.冷补沥青混合料性能评价研究[J].湖南交通科技，2018（03）.

（作者单位：湖北省城建设计院股份有限公司）