季節性冰凍地區瀝青路面冬季修補材料應用研究

張明雙

（東豐縣永宏路橋工程有限責任公司，吉林 東豐136300）

瀝青路面結構在長期的使用過程中，由于車輛荷載及自然因素的作用會出現松散、坑洞、剝落等病害。路面病害不僅降低了路面的通行服務能力，降低了道路的正常使用功能，影響道路正常交通，尤其是在季凍區冬季受到溫度的影響瀝青路面結構會出現強度下降，脆性增加，加劇了路面結構破損的形成，在高速道路上的坑洞甚至可能引發交通事故。因此對于路面出現的坑洞等破損需要及時加以修補。

目前，修補路面坑洞大都采用熱拌瀝青混合料，它對于地點集中，工程量較大的路面維修是可行的，但由于路面養護工程地點分散，工程量小，在路面養護維修過程中，因數量太少而瀝青拌和廠難以生產，而且施工單位對熱瀝青混合料的保溫和修補操作也感到不便，特別在冬季和雨水較多的春季，因此需要一種能夠隨時可以用于路面修補的材料。

冬季修補瀝青混合料不同于普通熱拌瀝青混合料，平時儲存在倉庫內，使用時在常溫下進行攤鋪和壓實，它是事先將瀝青混合料預拌好，用袋裝好儲存起來，當發現路面上出現坑洞等破壞時，隨時運到現場，進行路面修補。

1 冬季修補材料的特點

1.1 長時間儲存性能：這種混合料存放在密閉的袋內，可儲存幾個月，甚至更長的時間，都能保持良好的疏松狀態而不結成團結，即使結成團塊，經拍打就能散開；

1.2 混合料常溫下在路面坑洞中攤鋪后，經過壓實即能粘結成型而不松散，這就要求混合料具有良好的粘結性能和壓實性。正是由于冬季修補瀝青混合料具備這樣的特性，因而所鋪路面具有以下優點：①路面在行車作用下會逐漸壓實，強度慢慢提高。如果在路面修補時，未能使用碾壓設備，路面在使用過程中經行車碾壓會逐漸密實；②由于在常溫下施工，且使用簡單工具即可進行坑洞修補，操作方便；③冬季修補瀝青混合料預先在工廠生產并儲存起來，隨時可供使用，因而適合常年路面坑洞修補，或供路面開挖埋設管線后恢復路面使用；④經過碾壓成型的冬季修補瀝青路面，具有與熱鋪瀝青路面基本一樣的使用性能，且冬季修補瀝青路面不易出現溫度收縮裂縫。

2 冬季修補瀝青混合料配制原理與方法

冬季修補瀝青混合料必須具有良好的疏松性和壓實性，而這兩者既相矛盾又統一，這是冬季修補瀝青混合料配制技術的難點，但又是配制技術的關鍵和依據。試驗研究表明，影響冬季修補瀝青材料的性能主要有以下因素。

2.1 瀝青的粘度：瀝青在混合料中起著粘結松散集料成為整體的作用。根據粘附理論，瀝青要粘附在集料表面，充分而必要的條件是能夠浸潤集料表面，為此瀝青必須具有一定的流動性以易于鋪展。液體瀝青在不很高的溫度下已成流動液體，有利于浸潤集料表面。當溫度降至常溫時，粘度增大，內聚力也增大，于其他物體粘結性降低，使所拌混合料易于分散；但由于其表面仍存在微弱的粘結性，當在外力作用下使它們緊密接觸時，則又會形成粘結而成為整體。同時在低溫下瀝青又不致粘度過大而使混合料無法操作，因此必須使用液體瀝青，但其輕質油分應不致揮發過快。根據研究，液體瀝青應屬于一種中凝或慢凝的液體瀝青，而且其粘度宜控制在1Pa·s～10Pa·s范圍內。

2.2 瀝青用量：當瀝青用量較多時，集料表面瀝青膜較厚，自由瀝青較多，相互之間容易粘結，混合料易結塊成團，結團后也不易打散。當瀝青用量較少時，不足以充分裹覆集料表面，瀝青與集料之間形成弱界面，雖混合料有較好的疏松性，但集料顆粒之間粘結性差，碾壓不能使混合料形成整體，路面容易出現松散。因此，冬季修補瀝青混合料有一適宜的瀝青用量，但不能用常規馬歇爾試驗方法確定。根據試驗資料歸納適宜的結合料用量可按以下經驗公式估算：

式中：P-冬季修補瀝青混合料結合料用量，%；a-大于2.36mm顆粒重量百分率，%；b-0.3mm～2.36mm顆粒重量百分率，%；c-0.075mm～0.3mm顆粒重量百分率，%；d-小于0.075mm顆粒重量百分率，%。

2.3 瀝青中的添加劑

①改性劑：經過試驗比較，在瀝青中添加樹脂改性劑，有利于提高混合料的粘結性，改善儲存性，尤其是改善混合料使用初期的穩定性。②增水劑：在瀝青中添加增水劑，有利于混合料抵抗雨水的侵蝕，并使得能在潮濕狀態下緊急修補使用。③催干劑：在瀝青中添加催干劑，如亞硫酸鹽廢液（Sulphitewasteliquor）、環烷酸皂（Naphthenatesoap）等，以便使混合料顆粒表面的瀝青膜適當地干燥，降低粘結性，保持混合料的疏松性。使用催干劑必須經過細致的選擇和反復的試驗，確定其種類和數量，使用不當反而影響其粘結性。

2.4 集料級配與礦粉用量：冬季修補材料是用于路面修補的材料，需要廣泛的適應性，既可用于修補淺的坑洞、松散，又可用于修補深的坑洞，為此最好有較粗和較細兩種不同粒徑的混合料，由于較粗粒徑易造成掉粒，所以冬季修補材料宜設計成一種較細級配的混合料。為提高混合料的承載能力和表面粗糙度，其集料宜設計成近似SMA（瀝青馬蹄脂）以形成骨架結構的級配，礦粉用量控制在1%～3%范圍內，這樣有利于提高混合料疏松性和強度。所用集料由3mm～5mm和0～3mm碎石材料配合而成，其中3mm～5mm碎石應采用硬質巖石軋制而成，具有良好的棱角性。

3 性能確定

冬季修補瀝青混合料技術要求瀝青材料作為路面修補材料，需要滿足一定的技術要求以判斷其性質，但不能按熱拌瀝青混合料的概念來進行評定。

3.1 疏松性與壓實性：如何評定冬季修補混合料的疏松性和壓實性，國際上大都采用經驗判斷的方法。我們借鑒工地現場檢驗土壤最佳含水量的簡便方法，即用手將混合料捏緊，松開手混合料能成團，則表明混合料可壓實成型而不松散；將成團的混合料拍一下，混合料就能散開，則表明混合料疏松性良好，方法簡單而又能解決問題。

3.2 強度：初始強度冬季修補混合料在壓實后需要達到一定強度，以承受車輪荷載。由于馬歇爾試驗方便，故以穩定度評定其初始強度。取冬季修補混合料1000g，在常溫下正反面各錘擊75次，脫模后在常溫下測定馬歇爾穩定度。

3.3 殘留穩定度：儲存性冬季修補瀝青混合料壓實后，初始空隙率大，抗水性差，因此需要檢驗其水穩性。將常溫下成型的馬歇爾試件浸泡在水中一晝夜，測試浸水后的穩定度Sw，該穩定度Sw與原穩定度So之比值K＝Sw/So，作為評定混合料的水穩性。

3.4 低溫粘結性：為檢驗混合料在冬季低溫下的粘結性能，將混合料裝入塑料袋內，然后放在－10℃的冰箱內冷凍4h以上，取出后將1000g樣品立即裝入試模，每面錘擊150次，觀察是否能粘結成型，在常溫下測試馬歇爾穩定度，其值要求大于1.5kN。

4 冬季修補瀝青混合料生產與應用

4.1 冬季修補混合料現場生產先配制改性稀釋瀝青結合料，采用重交通道路瀝青、樹脂、石油溶劑、添加劑配合而成，其粘度分別調配成適合于冬春季節和夏秋季節兩種。集料采用0～3mm和3～5mm兩種集料進行配合。結合料用量先按上述經驗公式計算，然后根據試拌情況加以調整。混合料在60℃～80℃的溫度下進行拌和。出料后采取措施（一般可采用風冷）令其快速冷卻，然后裝袋儲存。取現場生產的冬季修補瀝青混合料，在室內進行試驗，檢驗疏松性與壓實性，初始強度和抗水性。

4.2 冬季修補混合料應用市場非常廣泛，即可使用于公路的不同季節的維修，解決季節性冰凍地區冬季維修困難的局面。同時對于一般城市道路可對鋪設管線后的路面結構盡快修復，還可雨天施工，保證道路的暢通。因此具有良好的應用前景。

5 成本經濟比較

配制儲存式冬季修補瀝青混合料，在材料配方上與熱拌瀝青混合料有所區別，成本相對較高，同時由于冬季修補瀝青材料生產量很少，管理、包裝要求較高，也使成本有所提高。粗略測算，這種冬季修補材料可能的價格大概是熱拌瀝青混合料的2倍～3倍左右，但是隨著我國公路建設速度的加快，公路路面結構養護里程也會隨之增加，冬季修補瀝青混合料的需求量也會增加，加之公路維修在養護維修過程中具有線長、點多的特點，也可降低運輸成本（同熱拌瀝青混合料相比），因此冬季修補瀝青混合料是一種公路養護的良好材料。

[1]公路工程質量通病防治指南[M].北京：人民交通出版社.

[2]公路工程專業外語[M].北京：人民交通出版社.