道路用冷拌沥青混凝土的应用及前景

李志铭

1 概述

城市道路一般情况都使用沥青混凝土铺筑，但是随着时间的推移在车的荷载碾压、雨水的冲刷等外力作用下，会出现一系列的如面层松散、龟裂导致的坑洞、面层剥落等道路病害。这些道路的损坏不仅使道路的服务能力急速下降，而且还影响了城市交通的正常通行，如果发生在高速道路等一些高等级道路中还会引发一系列的交通事故。因此对于这些道路所出现的松散、坑洞、面层剥落等一系列道路病害都需要及时的进行修补。

修补道路面层使用的沥青混凝土和普通的热拌沥青混凝土不同，修补用沥青混凝土是先将沥青混凝土预拌好，使用尼龙袋装好并放置在仓库，当需要使用修补路面时，从仓库运到现场，进行路面修补。而这种材料就是储存式冷拌沥青混凝土。

近几年来，国外许多企业看好我国市场，纷纷来华推销他们的冷拌材料，但是，外企的冷拌沥青混凝土价格昂贵，使用成本过高，除在少数工程中使用外，在稍大点的修补工程都没有使用。因此，加速开发我国自主产权并且物美价廉的储存式冷拌沥青混凝土配制技术是非常必要的。

2 冷拌沥青混凝土材料的特点及优点

1 )沥青混凝土放置在密闭的尼龙袋内，可以长时间储存，并且能够保持较好的疏松状态而不结成团，即使结成团块，稍微拍打就可以散开;

2 )冷拌沥青混凝土在修补路面坑洞摊铺后，经过碾压即能粘结成型而不松散。

冷拌沥青混凝土的优点:

1 )道路路面在行车荷载碾压的作用下会逐渐的压实，强度逐渐提高。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 )由于一般情况是在常温下施工，并且使用一些如铁锹、洋镐等简单的工具即可进行路面的修补，操作比较方便;

3 )冷拌的沥青混凝土是预先在沥青材料加工厂生产并储存起来，随时可供道路维修使用，或供道路开挖埋设地下管线后恢复道路面层使用;

4 )通过碾压成型后的冷拌沥青路面，在性能上与热铺沥青路面基本一样，并且冷拌沥青铺筑路面不容易出现因为温度收缩而产生的裂缝。

3 冷拌沥青混凝土配制原理与方法

根据试验研究证明，影响冷拌沥青材料性能的主要有以下几个因素。

3.1 沥青的粘度

沥青在混凝土中起着将松散集料粘结成为整体的作用。根据粘附理论，沥青要粘附在松散集料表面，其必要的条件是能够全面包裹集料表面，因此，沥青原材料必须具有一定的流动性以易于搅拌。沥青在高温下处于液体，此性质有利于浸润骨料表面。当温度降至一定温度时，粘度开始增大，内聚力也随之增大，与其他物体粘结性降低，使所拌混凝土易于分散;但由于它的表面仍然存在微弱的粘性，当在外力的作用下使它们紧密接触时，则又会粘结并成为整体。同时在低温下沥青又不致粘度过大而使混凝土无法操作，因此必须使用液体沥青，但其轻质油分不应挥发过快。根据实验研究，液体沥青属于一种中凝或慢凝的液体沥青，而且它的粘度应控制在一定的范围内(1 Pa·s～10 Pa·s)。

3.2 沥青的用量

当沥青使用量比较多的时候，集料表面的沥青膜较厚，集料相互之间粘结较容易，沥青混凝土容易结块成团，结团后也不易打散。当沥青使用量比较少的时候，便不能很好的包裹集料面层，沥青材料与集料之间形成较弱的界面，虽沥青混凝土的疏松性比较好，但集料与集料之间粘结性较差，荷载的碾压不能使沥青混凝土形成整体，道路面层容易出现松散。因此，冷拌沥青混凝土需要有一个适合的沥青用量，但是不能用常规马歇尔试验方法来确定。根据试验资料归纳适宜的结合料用量可按以下的经验公式估算:P=0.021a+0.056b+0.099c+0.12d+1.2。

其中，P为冷拌沥青混凝土结合料用量，%;a为大于2.36 mm颗粒重量百分率，%;b为0.3 mm～2.36 mm颗粒重量百分率，%;c为0.075 mm～0.3 mm颗粒重量百分率，%;d为小于0.075 mm颗粒重量百分率，%。

3.3 沥青材料中的添加剂

1 )增水剂。在沥青材料中添加增水剂，有利于沥青混凝土抵抗雨水的侵蚀，并且能在比较潮湿的状态下进行紧急的道路修补使用。

2 )改性剂。经过一些试验比较，在沥青材料中添加树脂改性剂，有利于提高沥青混凝土的粘结性，改善其储存性，尤其是改善沥青混凝土在初期使用时的稳定性。

3 )催干剂。如环烷酸皂、亚硫酸盐废液等以便使沥青混凝土颗粒表面的沥青膜有效的干燥，降低其粘结性，保持沥青混凝土的疏松性。催干剂的使用必须经过细致的选择和反复试验，使用不当反而会影响它的粘结性。

3.4 冷拌沥青混凝土骨料级配与矿粉的用量

冷拌沥青混凝土材料主要是用于道路面层修补的材料，需要有较为广泛的适应性，既可用于修补普通的小坑洞，又可用于修补较深的坑洞，为此应该使用两种不同粒径的沥青混凝土。但市政道路养护单位一般情况下愿意使用同一种规格的修补材料，同时粗粒式沥青混凝土又容易造成集料脱落，所以冷拌沥青混凝土应设计成一种粒径较细的级配混凝土。所用集料由3 mm～5 mm和0 mm～3 mm碎石材料级配而成，其中3 mm～5 mm碎石应采用硬质岩石轧制而成，需要具有良好的棱角性。

4 冷拌沥青混凝土技术要求

4.1 冷拌沥青混凝土疏松性与压实性

冷拌混凝土的疏松性和压实性的评定，在国际上一般都采用经验判断法。而我们使用的判断方法是借鉴土壤最佳含水量的方法:手握成团，即用手将沥青混凝土捏紧，松开手后沥青混凝土能自然成团，则表明沥青混凝土在碾压成型后不会松散;将成团的沥青混凝土拍一下，沥青混凝土就能散开，则表明沥青混凝土疏松性良好，此方法简单易用并能很好的解决疏松性和压实性的评定。

4.2 碾压后的初始强度

冷拌混凝土在碾压后需要达到一定强度，以承受机动车荷载。我们使用马歇尔试验来评定其初始强度。取冷拌沥青混凝土1 kg，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

储存性冷拌沥青混凝土碾压后，一开始空隙率较大，并且抗水性差，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约8 h～9 h，然后拿出测试其浸水后的稳定度，该稳定度与原稳定度之比值，就是评定该沥青混凝土水稳性的指标。

4.4 冷拌沥青混凝土低温粘结性

为检验冷拌沥青混凝土在冬季低温下的粘结性能，将沥青混凝土装入尼龙袋内，然后放在－10℃左右的冰柜内冷冻5 h以上，取出后将冷冻样品立即装入试模，每个面锤击150次左右，观察是否能粘结成型。

5 冷拌沥青混凝土的生产

首先配制改性稀释沥青结合料，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 mm～3 mm和3 mm～5 mm两种集料进行配合。结合料用量先按上述经验公式计算，然后根据试拌情况再进行调整。

沥青混凝土须在60℃～80℃的温度下进行搅拌。搅拌完成出料后应尽快采取措施将其快速冷却，然后装入尼龙袋储存。并取样进行试验，检验其疏松性、压实性，同时进行初始强度以及抗水性试验。

6 冷拌沥青混凝土的成本经济比较

制作储存式冷拌沥青混凝土，在材料配方上与热拌沥青混凝土有一定的区别，成本相对来说比较高，同时由于产量少，在管理包装要求上也比较高，使得成本有所提高。经过测算，冷拌沥青混凝土材料的价格大约是热拌沥青混凝土的2倍～3倍，但运输贮存方便，操作简单，便于施工。同国外同样材料相比，减去了运费、关税。因此这种性能好、综合成本低的冷拌沥青混凝土有较好的市场前景。

［1］ 柳仁军，徐 飞，汤 瑛.环氧沥青混凝土铺装材料低温断裂性能研究［J］.山西建筑，2010，36(7)：133-134.