浅析冷拌冷铺沥青混合料在路面修补中的应用研究

　　摘要:本文根据冷拌冷铺沥青混合料的技术特点，分析了冷拌冷铺混合料的沥青材料分类、组分分析及技术性能。在应用研究中对生产和使用方法以及应用前景进行了分析。
　　关键词:冷拌冷铺沥青混合料，技术性能，施工方法，经济效益
　　
　　一.问题的提出
　　路面是高等级公路的重要组成部分，路面相对于路基而言虽然只是薄薄的一层，但其工程造价却占到了公路工程总造价的30%左右。路面是道路直接与行车荷载接触的“界面”，其工程质量具有重要的意义。具不完全统计,在已建成的高速公路中，约有75%采用了沥青混凝土路面。
　　然而，因沥青面层老化、基层反射裂缝、雨雪侵蚀和上下面层(或面层与基层)结合不好等一系列原因，在行车荷载的作用下，行车道经常出现一些松散、坑槽等病害。北方地区每年5月至9月间，因气温较高，对于松散及坑槽等病害，养护单位可以随时采用热拌沥青混合料进行修补恢复路况，防止病害进一步发展;而每年10月至次年4月，由于气温较低，热拌沥青混合料使用困难，致使损坏的路面得不到及时的修补，雨水、雪水不断下渗会造成基层、路基含水量过大，冬季出现严重的不均匀冻胀，春融期出现翻浆等严重的病害，使得路面结构松散，承载力能力下降。此外，坑槽引起行车颠簸，振动产生的冲击荷载(为正常荷载的1.5-2.0倍)致使松散、坑槽很快就连成一片，局部路段大面积损坏，直接影响行车的安全和舒适性以及道路的使用寿命。若等到来年4月以后修补，不仅需要投入更大的人力、物力、财力，而且路面结构已从根本上受到损害，其强度和刚度将难以恢复。为了解决冬季沥青路面养护这一问题，对储存式冷拌冷铺沥青混合料(以下简称冷拌冷铺沥青混合料)进行研究是非常必要的。
　　冬季采用冷拌冷铺沥青混合料进行修补，不仅可以改善路面的使用性能，还可以延长其使用寿命。及时的养护工作还可以减少来年的养护任务和养护费用，而且，由于冷拌冷铺沥青混合料具有对环境污染小、施工简便等优点，以及其特有的工作性，对其进行研究具有十分重要的现实意义。
　　二.冷拌冷铺沥青混合料的分类和技术性能
　　1.冷拌冷铺沥青混合料的分类
　　目前，用于路面维修的冷铺沥青可以分为两大类:一类是乳剂型冷铺沥青，如乳化沥青、改性乳化沥青等;另一类是溶剂型冷铺沥青，主要是采用各种有机溶剂来稀释粘稠沥青而得到的。基质沥青在常温下不具有工作性，但在加入有机溶剂后，其工作性则大大改观，随着有机溶剂加入量的加大，基质沥青逐渐转变为易流动状态，其在常温下的工作性得到了实现。
　　2.冷拌冷铺沥青混合料的技术性能
　　冷拌冷铺沥青根据用途的不同可选用不同标号的基质沥青(70#、100#、140#)进行制备，制备的沥青分为高速公路用、非低温地区一般公路用、低温地区一般公路用三种系列。
　　根据相关资料,基质沥青在加入有机溶剂和添加剂转变为冷拌冷铺沥青后，沥青质含量明显减少，胶质含量增多。有机溶剂的加入使基质沥青的胶体结构发生了改变;添加剂的加入使基质沥青得到了改性。
　　因此,冷拌冷铺沥青混合料具有稳定的储存性、适宜的粘度、良好的性能恢复性、良好的粘附性等路用性能。
　　三.冷拌冷铺沥青混合料的组成特点和强度形成
　　1.冷拌冷铺沥青混合料有以下特点:
　　①能够在几个月的时间内，在一定的储存条件下保持良好的疏松状态，即体现它的工作性特点。
　　②在路上摊铺后，能在常温下压实成型，有初步的承受荷载的能力，即体现它在外力作用下的强度特点。由于工作性与强度二者相互矛盾，所以需寻找一个平衡点，两者同时兼顾。
　　2.冷拌冷铺沥青混合料强度形成有如下特点:
　　①具有时间性和过程性。
　　②常温下经压实可形成一定的强度。
　　③冷拌冷铺混合料形成的初始强度低。
　　④冷拌冷铺混合料的成型强度可达到热沥青混合料的标准。
　　四.冷拌冷铺沥青混合料的应用及前景分析
　　1.冷拌冷铺沥青混合料的的生产
　　冷拌冷铺沥青混合料的生产方式较为灵活，既可以在修补现场使用小型移动式拌和机进行实地生产，又可在使用小型拌和机或水泥混凝土强制式拌和机进行生产，还可利用现有的强制式热沥青混合料生产设备进行生产。冷拌冷铺混合料与其他冷铺沥青混合料的生产方式相比较，最大的优点就是:可在常温下生产。正是由于这一优点，才使传统溶剂型冷铺沥青混合料由集中生产变成了分散生产，从而可以充分利用当地材料，大幅度减少材料成本。
　　用于生产冷拌冷铺沥青的基质沥青应采用符合JTJ032O-94规范要求的“70-140#”沥青，基质沥青应根据当地气候条件合理选用相应牌号。集料的选用可采用“就近取材”的原则，选用当地符合JTJO32-94规范要求的集料。
　　为了保证生产的冷拌冷铺混合料具有良好的使用性能，冷拌冷铺混合料在生产中要注意以下事项:
　　①在低温(10℃以下)下生产时，若冷拌冷铺沥青变得较为粘稠，不易与集料拌和，可将冷拌冷铺沥青略微加热，但温度不要超过30℃，以免影响其性能。
　　②冷拌冷铺混合料在装袋储存时，内外袋要扎紧，以防止冷拌冷铺混合料与空气接触后，硬化失效。
　　③生产用于一般沥青路面坑槽修补的冷拌冷铺混合料时，可将集料中的矿粉用细石屑代替。如使用小型移动式拌和机进行生产，应先将冷拌冷铺沥青和矿料拌和均匀，然后将矿粉均匀地力口入到沸杭中，待混合料拌和琦匀后使用。若使用大型强制式水泥混凝土拌和机进行生产，则可将所有材料同时加入到拌和机中进行拌和。
　　2.冷铺沥青混合料的施工方法
　　①在沥青路面病害处放样开槽，槽边要和路线纵向平行，形状要规则，槽壁要竖直。
　　②清扫坑槽，使槽内槽壁上无尘土杂物。
　　③斗各该混合料倒入坑槽内，通常松铺厚度系数按1.35-1.45计,填埋后中央处稍稍高于路面呈凸状。
　　④铺设均匀后，用铁锹背面或打夯机压实。
　　⑤压实后，均匀撒上一层养护料，即可开放交通。
　　⑥对于深度超过5cm以上的破损处，可以采用3-5cm为一层，分层填压。
　　由此，可以看出该施工工艺简便，所需施工人员和施工机械也很少，施工方法简单易于掌握，对施工人员和机械设备要求也很低，而且也无环境污染，显示出了它的特有优点。
　　3.冷拌冷铺沥青混合料的应用前景分析
　　一项属于公路研究战略计划(SHRP-H-353)的有关坑槽修补的美国政府研究建议，为达到减少再修补的目的，应当尽可能使用现有的最好的材料。研究表明，因使用劣质材料而造成的坑槽的重复修补费用，很快就会将购买较为便宜的混合料所节余下的钱抵消掉。研究进一步指出，在多数情况下，廉价冷铺沥青混合料的较差性能往往导致总费用的增加，增加部分主要是进行再修补而增加的人力、设备费用以及由交通管制和使用延迟而造成的损失。
　　总的来说，与普通热拌沥青混合料相比，冷铺沥青混合料由于加入了改性剂和添加了溶剂而使得材料成本略微提高，但由于道路在使用过程中养护费用较低，综合分析其经济效益与社会效益十分可观。
　　五.主要结论
　　通过本论文对冷拌冷铺沥青混合料的研究可得出一如下结论:
　　1.通过对冷拌冷铺沥青混合料的技术性能的分析，得出了冷拌冷铺混合料应该具有稳定的储存性、适宜的勃度、良好的功能恢复性。
　　2.提出了冷铺沥青混合料的生产工艺、还提出了简便易行的施工方法。
　　3.通过经济与社会效益的综合分析，表明在北方地区冷铺沥青混合料是一种良好的养护筑路材料。
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