公路建养热潮中的“冷料”

文/图 广西交科集团有限公司 禤炜安 郑振兴 张洪刚

当前，伴随着交通强国建设战略的稳步实施，国家“双碳”目标也正在加快实现，广西壮族自治区成为首批交通强国和“双碳”试点地区之一。乘着西部陆海新通道战略的春风，广西占据着西部唯一的出海口区位优势，各行各业都齐头奔向绿色环保的创新发展之路。

成品改性冷补料问世

宽阔平坦的沥青路面，为人们提供了安全舒适的出行体验。但突然出现的颠簸，往往让人避无可避，严重影响了人们出行的安全感和舒适感。而导致颠簸的，正是沥青路面普遍存在的病害——坑槽。

传统坑槽的维修，一般采用热拌沥青混合料，只有在160摄氏度甚至更高的温度条件下，沥青路面才能顺利碾压成型。其所需的高温条件具有众多负面影响，例如消耗大量能源，产生大量的烟尘、废气及热量等，不利于国家“双碳”目标的实现，因而在路面养护工程中受到诸多限制。然而，冷补技术在常温环境下就可完成混合料的拌和、摊铺、碾压成型等各个环节的操作，施工简便，气候适用性强，并且修补质量较好，可快速开放交通，符合国家绿色可持续发展战略和“双碳”发展目标。

为解决沥青路面的坑槽缺陷及传统热拌沥青混合料应用受限的痛点，聚焦攻坚交通强国和新基建的各类技术难题，在广西重点研发计划《湿热地区沥青路面先进绿色快速养护材料研发及应用技术》、广西住房和城乡建设厅科学计划项目《高粘耐磨冷拌冷铺沥青混合料关键技术及在市政道路快速养护工程的应用示范》、广西交通运输行业重点科技项目《成品改性沥青冷补料研发及路面坑槽低碳快速修补技术》等技术专项支持下，一种适用于路面养护维修工程的溶剂型沥青冷补料问世，打通了沥青路面坑槽治理的“任督二脉”。

溶剂型沥青冷补料通过有机溶剂与基质沥青物理混溶，相当于采取外科手术的办法调整结构，为其冷补料改性改良，改变基质沥青固有的热塑性，使其在常温甚至低温条件下具有足够的可流动性，增加了它的弹性和黏和度，让坑槽无“坑”可“挖”，保持平坦。为提高冷补料最终的路用性能，溶剂型沥青冷补料在制备过程中加入了高聚物改性剂，从而改善冷补料的高温性能、水稳性能等，让其在高温多雨等复杂气候条件下不易损坏。

溶剂型沥青冷补料由优质石料、稀释沥青、高聚物改性剂、抗剥落剂、其他添加剂等拌制而成，成为一种可常温甚至低温施工的复合型材料。冷补料碾压成型后，其初始强度一般较低，在行车荷载和空气的作用下，随着该冷补沥青的有机溶剂挥发，沥青逐步变稠恢复半流体状态，使冷补混合料颗粒之间的分布更加紧密，空隙率减小，矿料相互的黏结更牢固，从而实现冷补料的力学强度、水稳定性、使用耐久性等路用性能显著提高。

实现低碳高效修补病害

溶剂型沥青冷补料研发团队正在调试、测试改性剂。

溶剂型沥青冷补料黏附性等级测试结果

经过几年的研发与迭代升级，溶剂型沥青冷补料已广泛应用于各等级公路或市政公路的沥青路面、水泥路面的坑槽、孔洞等病害修补，目前已在广西南宁市定津路、外环高速等重要路段应用实施，应用反馈成效良好。

溶剂型沥青冷补料可提前预制为成品料，施工时不需加热，可减少燃料消耗和污染排放，相对于传统热拌工艺，每吨可减少碳排放12.6千克。同时，还能降低运距限制，延长路面养护成果，实现小面积坑槽、孔洞等病害的快速修补，压实成型后即可开放交通，在提升城市形象和提高道路服务水平方面发挥着重要作用。

黏附能力优 形成路面有机体

冷补料的黏附性能体现了冷补料沥青的胶结强度，是其将集料、矿粉等形成稳定整体能力的体现。《沥青路面坑槽冷补成品料》（JTT 972-2015）要求冷补料的黏附性等级为最高级5级。

黏附性测试显示，高温水煮后的溶剂型沥青冷补料仍保持完好的沥青膜裹覆，完全达到了5级标准，表现出优异的黏附能力，能够将集料、矿粉等形成有机整体，有利于发挥冷补料的团体力量。

力学强度高 提供强有力支撑

力学强度是冷补料的关键技术指标，是冷补料制备技术“任督二脉”的核心要求之一，是一个杠杆和枢纽。在试验研究中，研发人员通常以马歇尔稳定度表征沥青混合料的力学强度性能。马歇尔稳定度的大小直接影响开放交通的时间和承载交通荷载的能力，与高温车辙动稳定度呈正比，规范中要求冷补料成型马歇尔稳定度不小于3千牛，而溶剂型沥青冷补料的马歇尔成型强度可达到规范值的2倍以上，为实体质量提供了有力保障。

“从严要求是我们技术团队的一贯作风。在力学试验检测方法上，JTT 972-2015推荐使用的是25摄氏度测试法，我们还验证了60摄氏度测试法，一方面向热拌沥青混合料的评价方法靠拢，另一方面也与夏季路面温度更相符。”溶剂型沥青冷补料研发人员禤炜安阐述了这项工序的重要性。与此同时，研发团队也主动参与行业内其他品牌冷补料的比对，采购并测试了市场上主流的J品牌冷补料。

通过试验对比结果表明，25摄氏度测试法条件下J品牌冷补料的马歇尔稳定度为3.46千牛，而溶剂型沥青冷补料的为13.43千牛，力学强度提高4倍多。60摄氏度测试法J品牌冷补料无法测出马歇尔稳定度值，养护5分钟试件松散碎裂，而溶剂型沥青冷补料的为7.83千牛，远超过规范的3千牛，力学强度显著提高。这为溶剂型沥青冷补料的广泛应用提供了有力的数据支撑。

冷补料力学强度

水稳定性好 有力避免水损害

由于冷补料材料性能的特殊性，在制备冷补沥青时一般加入有机溶剂，使沥青处于可流动的状态。而在冷补料强度形成过程中，需蒸发掉溶剂，使沥青恢复半流体状态。在雨天或潮湿等条件下，若冷补料中的溶剂未能及时蒸发，将极大影响冷补料的水稳定性能，试验中以马歇尔残留稳定度作为水稳定性能的评价指标，规范要求冷补料残留稳定度不小于85%。

为此，溶剂型沥青冷补料研发团队以市场上的三种产品J品牌、L品牌、S品牌作为对比，分别测试冷补料的残留稳定度，试验温度采用60摄氏度。

市场三种同类产品的马歇尔稳定度均小于3千牛，其中两个厂家的产品在浸泡保温过程中松散。溶剂型沥青冷补料稳定度为7.79千牛,残留稳定度为99%，性能较市场同类产品有明显提高，远超同类产品。

储存性能佳 预制成品有保障

为实现冷补料的提前成品预制和大规模工厂化生产，冷补料必须要有足够的耐储存性。溶剂型沥青冷补料研发团队也注意到这个问题，特别预制了一批冷补沥青混合料，并密封常温储存。按照不同龄期0天、15天、1个月、2个月、3个月、6个月分别取料观察冷补料的施工性能，并制备马歇尔试件，测试马歇尔稳定度值。通过定性和定量的分析方法评价冷补料的储存稳定性。

马歇尔稳定度—储存龄期的关系曲线图

表1 冷补料残留稳定度测试结果

表1 冷补料残留稳定度测试结果

随着储存龄期的延长，马歇尔稳定度总体是处于缓慢下降的趋势，但衰减的幅度不大，并且观察发现冷补料尚保持良好的施工和易性，未存在明显的结团硬化现象，这对项目实体应用中，方便了工厂化生产和长时间储存。

设备工序一切从简从易

溶剂型沥青冷补料使用非常方便，无论是对仪器设备还是施工工序，都是“一切从简”，不会对施工成本和开放交通造成太大压力，真正实现了快速维修、绿色环保的目的。

小型设备 便于操作

现场施工所需的仪器设备简单，仅需要一些小型的仪器设备，包括小型压实设备、路面切割机、电镐、大功率吹风机、铲子、抹平推子、扫把等，可以说是“小工业作坊”。

工序简单 施工高效

坑槽处理 为确保坑槽界面强度，同时提高路面的美观性，一般选择在修补前先开挖。确定路面破损部分的边界和深度，遵循“圆洞方补”的原则，在顺路面行车方向画出修补区的轮廓线，设定好切割深度，采用路面切割机沿边线切割。然后采用风镐等破碎工具把修补区内的旧沥青混合料处理至破碎松散的状态，以便清理。在坑槽开挖时，每边至少进入完好路面3厘米左右。要求开挖的坑槽壁面尽量保持与路平面垂直，坑槽底部平整、坚实。

涂刷黏结剂 为提高修补材料与旧路面材料间的黏结性，应该在摊铺修补材料前向坑槽壁和底面喷涂一层黏结材料。对于面积较大的坑槽，一般采用气压或泵吸的方式，通过喷洒杆将黏结材料均匀地喷涂到壁面和底面上；面积较小的坑槽可直接通过人工用刷子把黏结材料均匀涂抹于壁面和地面。乳化型黏结材料的用量一般要求在每平方米0.6千克至0.8千克，不宜过多，否则黏结效果会降低。其他类型黏结材料应根据厂家推荐使用或通过试验确定。在涂刷黏结材料时应注意保持坑槽内清洁，避免碎屑或杂物等落入坑槽。

天峨县大桥路坑槽修补涂刷黏结剂环节

摊铺 结合养护修补区的面积选择摊铺方式，针对坑槽等局部修补工程，一般可采用人工方式摊铺；若为较大范围修补，应采用摊铺机摊铺。摊铺前，需要确定混合料的投料量。可测量坑槽的尺寸，计算其体积，再乘以混合料压实成型后的密度，一般为每立方厘米2.35克，然后再得出混合料的质量。将计量好的混合料投入到坑槽中摊铺，摊铺后的混合料要求中间处略高于四周并呈弧形。

压实 当坑槽深度大于6厘米时，应采用分层摊铺逐层压实的方式。混合料摊铺整平后，必须充分压实混合料，建议采用平板夯实机或小型压力机压实，小面积的坑槽可人工夯实。应从边部向中间压实，并连续向边缘移动压实，每次需重叠压实一定宽度。混合料压实后应略高于原路面。随着水分的不断蒸发，在车辆荷载的作用下，混合料更加密实，最终高度与原路面持平。

封边处理 为提高新旧材料的黏结性及防止接缝处进水，混合料压实后应对新旧材料的接缝处实施封边，封边材料可采用改性乳化沥青或热沥青等。

南宁市外环高速坑槽修补施工效果

开放交通 坑槽修补完毕，现场清理干净后，即可开放交通。

自2020年在南宁市振兴路铺筑第一个试验点开始，已陆续在南宁市定津路、南宁市外环高速、天峨县大桥路等路面养护维修工程实施了标准化铺筑，实现了路面坑槽的快速低碳修复，总体应用效果良好，最长的试验点使用了1年半后，仍未见明显病害。

未来冷料发展路在何方

“尽管溶剂型沥青冷补料有了阶段性成果，但沥青冷补料的整个技术体系仍有需要完善之处，并且随着道路需求的日益提高，对材料性能也有了新的要求。”溶剂型沥青冷补料研发人员张洪刚介绍。未来，溶剂型沥青冷补料在以下方面还有研究和提升的空间。

实施多组分配伍性调控技术

要实现冷补料可储存性延长、路用性能提高，需要在冷补沥青或冷补沥青混合料制备过程中添加多种添加剂、改性剂或助剂等，如何提高多组分材料的配伍性是实现研发目标的难题。

提升初始强度

初始强度是冷补料的重要技术性能。始强度的不足一方面将影响开放交通时间，另一方面将导致路面在车辆荷载作用下极易产生早期病害。根据前期调研，市场上的冷补料初始强度普遍偏低，一些产品通过添加改性剂材料，初始强度得到一定的改善，但同时也牺牲了成品料的耐储存性。因此，如何平衡与协调两者性能之间的矛盾仍需要进一步深入研究。

多场耦合性能提升技术

现行规范中提出的技术指标要求，主要是在单一因素条件下测试得出，但实际应用中冷补料均是在气温-水-荷载-紫外线等多场耦合条件下进行工作和响应。目前针对冷补料多场耦合性能的研究还不多，有必要针对这一技术实施专题研究。