季节性冰冻地区沥青路面冬季修补材料应用研究

张明双

（东丰县永宏路桥工程有限责任公司，吉林 东丰136300）

沥青路面结构在长期的使用过程中，由于车辆荷载及自然因素的作用会出现松散、坑洞、剥落等病害。路面病害不仅降低了路面的通行服务能力，降低了道路的正常使用功能，影响道路正常交通，尤其是在季冻区冬季受到温度的影响沥青路面结构会出现强度下降，脆性增加，加剧了路面结构破损的形成，在高速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等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，但由于路面养护工程地点分散，工程量小，在路面养护维修过程中，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，因此需要一种能够随时可以用于路面修补的材料。

冬季修补沥青混合料不同于普通热拌沥青混合料，平时储存在仓库内，使用时在常温下进行摊铺和压实，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等破坏时，随时运到现场，进行路面修补。

1 冬季修补材料的特点

1.1 长时间储存性能：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；

1.2 混合料常温下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。正是由于冬季修补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，操作方便；③冬季修补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经过碾压成型的冬季修补沥青路面，具有与热铺沥青路面基本一样的使用性能，且冬季修补沥青路面不易出现温度收缩裂缝。

2 冬季修补沥青混合料配制原理与方法

冬季修补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，这是冬季修补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，影响冬季修补沥青材料的性能主要有以下因素。

2.1 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。同时在低温下沥青又不致粘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，而且其粘度宜控制在1Pa·s～10Pa·s范围内。

2.2 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，相互之间容易粘结，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，但集料颗粒之间粘结性差，碾压不能使混合料形成整体，路面容易出现松散。因此，冬季修补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：

式中：P-冬季修补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，%。

2.3 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，确定其种类和数量，使用不当反而影响其粘结性。

2.4 集料级配与矿粉用量：冬季修补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、松散，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，由于较粗粒径易造成掉粒，所以冬季修补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（沥青马蹄脂）以形成骨架结构的级配，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。

3 性能确定

冬季修补沥青混合料技术要求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。

3.1 疏松性与压实性：如何评定冬季修补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，方法简单而又能解决问题。

3.2 强度：初始强度冬季修补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。取冬季修补混合料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。

3.3 残留稳定度：储存性冬季修补沥青混合料压实后，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。

3.4 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。

4 冬季修补沥青混合料生产与应用

4.1 冬季修补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（一般可采用风冷）令其快速冷却，然后装袋储存。取现场生产的冬季修补沥青混合料，在室内进行试验，检验疏松性与压实性，初始强度和抗水性。

4.2 冬季修补混合料应用市场非常广泛，即可使用于公路的不同季节的维修，解决季节性冰冻地区冬季维修困难的局面。同时对于一般城市道路可对铺设管线后的路面结构尽快修复，还可雨天施工，保证道路的畅通。因此具有良好的应用前景。

5 成本经济比较

配制储存式冬季修补沥青混合料，在材料配方上与热拌沥青混合料有所区别，成本相对较高，同时由于冬季修补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，这种冬季修补材料可能的价格大概是热拌沥青混合料的2倍～3倍左右，但是随着我国公路建设速度的加快，公路路面结构养护里程也会随之增加，冬季修补沥青混合料的需求量也会增加，加之公路维修在养护维修过程中具有线长、点多的特点，也可降低运输成本（同热拌沥青混合料相比），因此冬季修补沥青混合料是一种公路养护的良好材料。

[1]公路工程质量通病防治指南[M].北京：人民交通出版社.

[2]公路工程专业外语[M].北京：人民交通出版社.