新疆高寒地区冷拌沥青混合料施工技术研究

马彦兵 关志凯 杨健

文章在研究现阶段冷拌沥青混合料的技术应用现状与发展前景的基础上，参考国内外冷拌技术的研究成果，分析了冷拌沥青混合料在实验和实际施工中体现出来的优缺点，以期为新疆高寒地区冷拌沥青施工技术提供参考。

高寒地区;冷拌沥青;路用性能

U419.92A180573

0 引言

截至2017年年底，我国公路通车里程达477.35万km（不含港、澳特别行政区和台湾省）[1]。新疆公路通车总里程达到18.6万km，占全国通车总里程的3.9%。新疆作为“一带一路”经济带的必经之路，近些年公路建设项目增长趋势十分迅猛，2017年年底新疆完成公路交通基础建设投资逾2 000亿元，2019年，新疆力争完成交通运输固定资产投资500多亿元。国家和自治区政府大力对新疆公路进行建设性的投资，势必会使得新疆公路行业得到更快的发展。

新疆处于高海拔地区，许多公路路线需通过高海拔高寒地区。如G216线萨尔达板-巴伦台段需翻越天山山脉，这里常年低温，7月份的平均气温仅为11 ℃～18.5 ℃，每年满足施工的月份仅为3个月;G219线新藏公路需翻越16个冰大坂，涉44条冰河，平均海拔4 500 m以上。目前G219线仅为三级公路，随着新疆公路建设的发展，必然会对其进行升级改造。但是该地区施工工期太短，海拔高，施工难度大、进度慢。本文参考国内外关于高寒地区路面冷拌沥青施工技术的研究，针对新疆高寒地区的路面施工进行研究并提出相应的建议。

1 冷拌沥青混合料（Cold Mixed Asphalt）施工技术

冷拌沥青混合料（CMA）具有许多优点，使其成为热拌沥青和温拌沥青较有前途的替代品，包括减少加热能量和排放以及更长的运输和放置混合物的工作时间。目前国内外还没有确定的CMA配合比设计标准和规范，对于冷拌沥青的研究还处于实验室和试验路段的研究当中[2]。

与热拌沥青混合料相比，冷拌沥青混合料在施工中的各个方面显示出了它的优越性：

（1）良好的节能效果。由于集料的加热需要大量的能源供应，生产热拌沥青混合料更需要大量的能源供应，达到8 L/t。而冷拌沥青混合料将拌合温度降至10 ℃～30 ℃，可以节约燃料约70%。

（2）减少废气排放。冷拌沥青混合料的拌合和摊铺温度较低，这就使得沥青混合料在拌合过程中，能够减少沥青烟气等有毒气体的排放，从而减轻了沥青混合料在拌合生产过程中对施工人员身体健康的危害[3]。

（3）运输半径大。相比于热拌沥青混合料，冷拌沥青混合料的料温与环境温度的差距缩小，混合料的存储时间和运输时间将明显延长，运输不受时间的约束。

（4）延长施工工期。由于冷拌沥青混合料的施工温度较低，对施工环境的温度要求也相对较低，这样可以大大缩短新疆将近六个月的冬休期，从而使施工周期变长，加快新疆道路的建设。

（5）在极端环境中可以进行正常摊铺，有效地解决新疆高寒高海拔地区的沥青路面施工难的问题。

2 冷拌沥青混合料

2.1 冷拌沥青混合料形成的机理

冷拌沥青混合料目前主要有溶剂型冷拌沥青混合料和乳剂型冷拌沥青混合料两类[4]。冷拌沥青混合料与热拌沥青混合料不同的是，冷拌沥青混合料主要是依靠混合料内部的有机溶剂和水分的蒸发将沥青裹附在集料上，最终形成整体。

2.2 集料的选择

由于冷拌沥青混合料是在集料上裹附乳化液或轻质沥青制成的，或是在混合料中添加某种改性剂制成的，因此，与热拌沥青混合料的成料形式不同，其集料的选择也会更加苛刻，应严格控制每一种集料的相对尺寸和表面积。在进行级配之前，应通过洛杉矶磨耗等試验严格对石料的质量进行把关，对碎石应进行筛分后表面积的测量。

2.3 级配设计及其性能

冷拌沥青混合料的拌合、摊铺温度可低至5 ℃以下[5]。M.N.M.Warid等针对冷拌沥青这种优良的性能，对冷拌混合料配合比进行了研究（如表1所示）[2]。

许多现有的冷拌设计方法规定了最小的涂层范围，以确保沥青乳液与集料的相容性，并防止早期的水损害。

对于混合料添加剂，国内外许多研究学者进行了研究，根据地区、气候条件和施工作业梯度额不同，对添加剂的选择和配比也有所差异。针对新疆高寒地区的气候条件，考虑到运距长和气候低的因素，推荐选用表2中的添加剂配比。

先将水与阳离子表面活硅剂按比例混合后，经过乳化剂充分混合形成胶液，将重交沥青、胶液、线型液体SBS及有机助剂再迅速混合，跟级配充分搅拌冷却到常温即可。

2.4 路面结构层的确定

在对冷拌沥青混合料摊铺厚度的研究中，通过实验室研究[6]，提出冷拌沥青路面摊铺结构层（如图1所示）。

该结构层当车辆载荷较大时，水泥稳定碎石基层厚度的增加对柔性基层底部的最大剪应力和最大拉应力没有显着影响。水泥稳定碎石基层的厚度会随着车辆荷载的增加而增加，因此，必须控制水泥稳定碎石基层的厚度不能太厚。

在正交试验范围内，施加荷载时，增加水泥稳定碎石基层厚度对冷拌再生沥青混凝土面层底部最大剪应力和最大拉应力有显著的影响，大大降低了冷拌再生沥青混凝土底部的最大剪应力和最大拉应力。

3 冷拌沥青混合料（CMA）的运输及摊铺

3.1 冷拌沥青混合料（CMA）的运输控制

由于冷拌沥青混合料拌合和摊铺温度较低，在运输的过程中，不会像热拌沥青混合料一样受严格的时间限制。但是长时间的储存和运输会使混合料中有机溶剂和水分蒸发，导致摊铺质量的下降。因此，冷拌沥青混合料也应该控制运输时间，一般不宜超过6 h。

运输过程中为了防止离析，应选用装有内螺旋搅拌器的转运车，在运输过程中对沥青混合料再次进行搅拌。

3.2 冷拌沥青混合料（CMA）的摊铺控制

冷拌沥青混合料对基层的质量要求比较高，基层的不平整或者压实度不够，很容易导致面层后期的鼓包和脱离。因此，沥青面层在摊铺之前需要对原有基层进行检查，质量不符合要求的不允许进行摊铺作业。

在摊铺过程中，应当采用多台摊铺机成梯队方式同步摊铺。纵向接缝应有一定的搭接宽度。在摊铺过程中如果发现摊铺的平整度不满足要求，应当停止摊铺，直到调整校正之后再重新进行摊铺。

4 结语

（1）文章针对高寒地区路面冷铺技术展开讨论，叙述了冷拌沥青混合料的机理，并给出了关于新疆地区冷拌技术的推荐级配、添加剂配合比和路面结构层厚度。

（2）文章针对冷拌沥青混合料（CMA）的运输和摊铺需控制的因素进行了汇总和描述，对冷拌冷铺施工技术有一定的指导作用。

[1]交通运输部.一图看懂2017年交通运输行业发展统计公报[J].中国公路，2018（7）：16-17.

[2]Warid M N M，Hainin M R，Yaacob H，et al.Thin cold-mix stone mastic asphalt pavement overlay for roads and highways[J].Materials Research Innovations，2014，18（6）：303-306.

[3]Cheng L，Bahia H U. Development of a Volumetric Mix Design Protocol for Dense-Graded Cold Mix Asphalt[J/OL]. Journal of Transportation Engineering， Part B： Pavements， 2018， 144（4）.

[4]胡 芃，屈新龍.冷拌环氧沥青混合料的路用性能研究[J].施工技术，2018，47（S1）：1 151-1 154.

[5]韦武举，韩 超，黄 俊，等.乳化沥青冷拌沥青混合料设计方法研究[J].石油沥青，2013，27（2）：43-47.

[6]Sun Z，Zhang G，Cheng H. Study on Application of Cold-Mixed Asphalt Mixture in Flexible Pavement Structure[J/OL]. IOP Conference Series Materials Science and Engineering，2018（381）.