冷補(bǔ)瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)

李青

摘要：冷補(bǔ)瀝青混合料是低溫條件下對(duì)瀝青混凝土路面坑槽病害的有效處理方式，具有不受環(huán)境因素影響、施工簡(jiǎn)便、通車(chē)快速、維護(hù)成本低、延長(zhǎng)道路使用壽命、節(jié)能減排等優(yōu)點(diǎn)。本文先介紹冷補(bǔ)瀝青的組成結(jié)構(gòu)，然后進(jìn)行其混合料的配合比設(shè)計(jì)，最后對(duì)其性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。

關(guān)鍵詞：冷補(bǔ)瀝青;組成結(jié)構(gòu);配合比設(shè)計(jì)

冷補(bǔ)瀝青混合料的出現(xiàn)對(duì)于低溫條件下的道路路面松散坑槽系列病害的及時(shí)修補(bǔ)，防止路面病害的進(jìn)一步發(fā)展，提高道路使用的安全性和舒適性。

1 冷補(bǔ)瀝青混合料的組成結(jié)構(gòu)

1.1 礦質(zhì)集料

礦料分為酸性石料和堿性石料，冷補(bǔ)瀝青混合料在修補(bǔ)后由于粗集料的嵌擠作用對(duì)初始強(qiáng)度產(chǎn)生很大影響。理想的石料應(yīng)當(dāng)100%破碎，幾乎不含細(xì)微材料。所以集料要具有充分的嵌擠性和抵抗車(chē)轍性能。

1.2 冷補(bǔ)液

1.2.1 基質(zhì)瀝青

基質(zhì)瀝青在冷補(bǔ)液中所占比例很大，其質(zhì)量要符合規(guī)范要求，同時(shí)標(biāo)號(hào)的選擇要按照公路等級(jí)、氣候條件、交通條件等確定。

1.2.2 稀釋劑

基質(zhì)瀝青中可以加入一種或多種稀釋劑，這取決于路面使用的要求，稀釋劑的添加可使混合料在堆放時(shí)處于松散狀態(tài)，在修補(bǔ)時(shí)具有可壓實(shí)性。稀釋劑是影響冷補(bǔ)瀝青混合料的強(qiáng)度的關(guān)鍵因素，隨著稀釋劑的揮發(fā)，強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，稀釋劑對(duì)冷補(bǔ)瀝青混合料在存儲(chǔ)和修補(bǔ)時(shí)產(chǎn)生重要影響，稀釋劑的成分與用量也決定著冷補(bǔ)瀝青混合料產(chǎn)品的好壞。

1.2.3 添加劑

添加劑主要作用是彌補(bǔ)瀝青結(jié)合料摻入稀釋劑之后缺失的性能，冷補(bǔ)添加劑是一種改性劑，是由多種樹(shù)脂類(lèi)高分子材料組成，可以確保冷補(bǔ)瀝青混合料達(dá)到一定的強(qiáng)度，保證修補(bǔ)過(guò)程中不會(huì)發(fā)生礦料脫落等現(xiàn)象。

2 冷補(bǔ)瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)

2.1 原材料的選擇

2.1.1 礦料的選擇

（1）粗集料。粗集料必須是石質(zhì)堅(jiān)硬、清潔、無(wú)風(fēng)化、表面粗糙有菱角，并且顆粒形狀較好的優(yōu)質(zhì)石料。

（2）細(xì)集料。細(xì)集料采用堅(jiān)硬、潔凈、干燥、無(wú)風(fēng)化、無(wú)雜質(zhì)并有適當(dāng)?shù)念w粒級(jí)配，一般選用石灰?guī)r，要求棱角分明，整潔干凈。

2.1.2 基質(zhì)瀝青

冷補(bǔ)瀝青混合料在選用基質(zhì)瀝青時(shí)應(yīng)主要考慮冷補(bǔ)瀝青混合料的強(qiáng)度要求、施工環(huán)境要求和使用要求：基質(zhì)瀝青應(yīng)具有較高的粘結(jié)強(qiáng)度及較高的流動(dòng)性。然而基于瀝青的基本性質(zhì)，流動(dòng)性高的瀝青粘結(jié)強(qiáng)度較低，拌制的混合料高溫穩(wěn)定性較差。本研究參照規(guī)范中對(duì)瀝青性能的技術(shù)要求，并綜合考慮以上因素，選用常規(guī)90#號(hào)基質(zhì)瀝青。

2.1.3 稀釋劑的選擇：選用0#柴油作為冷補(bǔ)瀝青的稀釋劑。

2.1.4 添加劑的選擇：本文主要的采用的添加劑是改性劑，包括SEBS和膠粉兩種。

2.2 外摻擠用量的確定

2.2.1 改性劑用量的確定

本試驗(yàn)選用的外摻擠有兩種，分別為SEBS改性劑和膠粉，通過(guò)對(duì)兩種改性瀝青低溫性能的研究發(fā)現(xiàn)SEBS改性劑的合理添加范圍為4%～8%，膠粉的合理添加范圍在2%～6%。

綜合考慮冷補(bǔ)瀝青混合料的強(qiáng)度及路用性能，最終選用SEBS摻入量為5% ，膠粉摻入量為4%的改性瀝青作為冷補(bǔ)瀝青結(jié)合料，既可滿(mǎn)足冷補(bǔ)瀝青混合料的強(qiáng)度要求，也可滿(mǎn)足其施工要求。

2.2.2 稀釋劑的用量

不同稀釋劑摻量的冷補(bǔ)料馬歇爾初始強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比分析后，本研究最終采取的稀釋劑的用量為28%。

2.3 礦料級(jí)配的確定

本試驗(yàn)采用LB-13型礦料級(jí)配、基質(zhì)瀝青用量4.5%，SEBS改性劑用量5 %、膠粉用量4%、稀釋劑摻量為28%的配合比配制不同礦粉含量的混合料，通過(guò)測(cè)試其初始馬歇爾強(qiáng)度及施工和易性來(lái)確定礦粉用量為2%。

本試驗(yàn)冷補(bǔ)瀝青混合料的級(jí)配范圍見(jiàn)表1。

表1 冷補(bǔ)瀝青混合料的集料級(jí)配

類(lèi)型 通過(guò)下列篩孔（mm）的百分率，%

16.0 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075

SJ-13 100 94 79 44 26 14 9 6 4 3

2.4 最佳瀝青用量確定

根據(jù)同濟(jì)大學(xué)總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)公式，確定最佳瀝青用量為4.7%。

3 冷補(bǔ)瀝青混合料性能評(píng)價(jià)

本次性能評(píng)價(jià)，主要對(duì)本次配合比設(shè)計(jì)中冷補(bǔ)瀝青進(jìn)行車(chē)轍試驗(yàn)、劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)、浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)，具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 冷補(bǔ)瀝青混合料性能測(cè)試結(jié)果

技術(shù)指標(biāo) SJ-13 技術(shù)要求

破損率/% 17.5 ≦40

疏松性工作度等級(jí) 4級(jí) ≧4級(jí)

水煮法裹覆面積/% >96 >95

浸水殘留穩(wěn)定度/% 81 ≧75

凍融劈裂強(qiáng)度比/% 74 ≧70

穩(wěn)定度/kN 3.32 ≧3

動(dòng)穩(wěn)定度/（次/mm） 2210 ≧1000

劈裂抗拉強(qiáng)度/MPa 0.36 ≧0.2

將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與相關(guān)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，可以得到如下結(jié)論：

（1）本次配合比設(shè)計(jì)中的冷補(bǔ)瀝青混合料破損率為17.5%，疏松性工作度等級(jí)為四級(jí)，水煮法裹覆面積大于96%，均滿(mǎn)足技術(shù)要求，表明其具有良好的粘附性、疏松性和粘聚性，能夠滿(mǎn)足性能需求;

（2）車(chē)轍試驗(yàn)結(jié)果表明，本次配合比設(shè)計(jì)中的冷補(bǔ)瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度達(dá)到2210次/mm，滿(mǎn)足技術(shù)要求，表明其高溫性能滿(mǎn)足性能要求;

（3）本次配合比設(shè)計(jì)中的冷補(bǔ)瀝青混合料的浸水殘留穩(wěn)定度達(dá)到81%，凍融劈裂強(qiáng)度比為74%，均滿(mǎn)足技術(shù)要求，表明其水穩(wěn)定性良好，能夠有效避免反復(fù)損壞的問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，冷補(bǔ)瀝青混合料的出現(xiàn)對(duì)于低溫條件下的道路路面松散坑槽系列病害的及時(shí)修補(bǔ)，防止路面病害的進(jìn)一步發(fā)展，提高道路使用的安全性和舒適性，降低后期道路維修養(yǎng)護(hù)成本，提高道路的使用性能，具有十分重要的意義。冷補(bǔ)瀝青混合料的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益非常明顯，具有推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1] 馮德成，孫朝杰，易軍艷.纖維冷補(bǔ)瀝青混合料最佳油量確定方法研究[J].公路，2013（09）.

[2] 劉旦.冷補(bǔ)瀝青混合料性能評(píng)價(jià)研究[J].湖南交通科技，2018（03）.

（作者單位：湖北省城建設(shè)計(jì)院股份有限公司）