瀝青路面坑槽修補材料研究現狀分析

鞠 鵬，王 浩，丁寅南

（陜西省漢中公路工程機械化公司，陜西 漢中 723000）

1 引言

瀝青路面具有噪音小、路面平整、行駛舒適等優點，被廣泛應用于我國高等級公路。然而瀝青路面在氣候環境、車輛荷載等的長期作用下易出現開裂、車轍、擁包、坑槽等病害，其中以坑槽病害最為常見，如不及時修補，在荷載的作用下，路面底部材料與邊緣材料會繼續脫落，造成路面破損程度進一步加大，嚴重影響行車安全[1]。

目前，常見的瀝青路面坑槽修補材料主要有熱拌瀝青混合料和冷拌瀝青混合料，本文在介紹其研究進展的同時，簡要分析概括了兩類修補材料的優缺點，以期為瀝青路面坑槽修補材料的研究提供參考。

2 熱拌型瀝青路面坑槽修補材料

目前，瀝青路面病害修補材料中應用較多的為熱拌瀝青混合料，常見的熱拌瀝青混合料有傳統型和再生型兩種[2]，國內外學者對此進行了較為全面的研究，取得了豐碩的成果。

2.1 傳統熱拌型瀝青路面坑槽修補材料

傳統熱拌型瀝青路面坑槽修補材料即用熱拌瀝青混合料修補路面坑槽。在熱態下施工操作，一般適用于路面坑槽面積較大，坑槽相對比較集中的情況，但用于小面積修補或低溫修補后容易出現擁包、松散等病害。熱拌瀝青混合料的拌制工藝中常規熱拌設備不適宜生產小批量成品料，運輸中也存在二次倒運和重復加熱的問題；現場拌制有可能存在拌制的瀝青混合料性能不穩定、質量差等情況。目前，熱拌型瀝青路面坑槽修補材料研究主要集中于通過（復合）改性瀝青提高膠結料性能，從而改善其高低溫性能、抗疲勞性能等，另外對坑槽修補過程中封縫處理工藝也進行了深入研究。

針對普通熱拌瀝青混合料高低溫性能不理想的問題，呂文江等[3]采用AC-13型級配制備聚氨酯（PU）改性瀝青混合料，通過高溫車轍試驗、小梁彎曲試驗、浸水馬歇爾試驗以及凍融劈裂試驗，評價了該PU改性瀝青混合料的路用性能，結果表明，聚氨酯能夠顯著提高混合料的高低溫性能和抗水損害能力。S.Kocak 等[4]將廢舊輪胎橡膠粉加入到SBS改性瀝青混合料中，在節約能源、降低成本的同時，有效提高了SBS 改性瀝青混合料的高溫抗車轍能力和抗疲勞性能。

針對現有熱拌瀝青混合料耐高溫性能及抗疲勞性能不佳的問題，馮喬[5]采用多聚磷酸（PPA）與橡膠粉對基質瀝青進行復合改性，制備PPA/橡膠復合改性瀝青，并以此為結合料制備PPA/橡膠復合改性瀝青混合料，通過車轍試驗和四點彎曲試驗研究了PPA對橡膠改性瀝青混合料高溫穩定性和抗疲勞性能的影響，結果表明，PPA的加入能夠有效改善橡膠改性瀝青混合料的耐高溫性能和抗疲勞性能，但對其低溫性能和抗水損害性能有一定的負面影響。

針對熱拌瀝青混合料坑槽修補過程中封縫處理的必要性問題，鄺青梅等[6]采用AC-13型級配，制備出一種適用于常年高溫、濕熱多雨環境的熱拌型瀝青路面坑槽修補材料。為確定封縫處理的必要性，采用熱瀝青作為新舊油面的粘結劑，在同一試驗路段，采用同一種熱拌瀝青混合料進行坑槽的修補，結果表明，采用裂縫貼經過封縫處理的修補路面，在修補兩年后坑槽依舊完好，而未經封縫處理的修補路面，其接縫處發生損壞。

針對荷載作用位置對坑槽接縫處的影響問題，徐清華[7]分析了瀝青路面坑槽形成的影響因素，研究了荷載作用位置對坑槽接縫處的影響，并得出以下結論：①水損害是導致瀝青路面坑槽病害的主要原因，荷載是使其破損程度進一步擴大的重要原因，當車輛輪胎作用于坑槽邊緣或坑槽中央時，荷載對坑槽路面的損害最為嚴重。②采用熱拌瀝青混合料修補的坑槽路面，其施工質量及使用壽命取決于坑槽界面的干燥程度以及施工時的氣候環境。③當熱拌瀝青混合料的彈性模量越高時，其與舊油面的粘結性能越好。

由此可知，傳統熱拌型瀝青路面坑槽修補適用于路面坑槽面積較大，坑槽相對比較集中的情況，使用效果較好，修補后的路面能承受重載交通，應用較為廣泛。其坑槽修補材料的研究較多，目前研究側重于熱拌瀝青混合料高低溫性能、抗疲勞性能及修補過程中封縫處理優化等方面。

2.2 熱拌再生型瀝青路面坑槽修補材料

熱拌再生型瀝青混合料能夠重復利用待修補路面已有的舊材料，減少新材料的用量，降低舊料處理的費用，因此，相較于傳統熱拌型瀝青路面修補材料，熱拌再生型瀝青路面坑槽修補材料具有節約資源、降低成本的優點，越來越受到專家學者的青睞。

蔣海春[8]對回收的瀝青路面材料（reclaim asphalt pavement，RAP）進行抽提，然后將再生劑加入到一定老化程度的回收瀝青中，由于再生劑具有減少老化瀝青、增加油脂和膠質的作用，因此能夠有效恢復舊瀝青的路用性能。采用AC-20 型級配，將一定比例的舊料與新料在175℃的溫度下拌和，制備出的熱再生瀝青路面坑槽修補材料，能夠有效修復非結構性原因導致的路面坑槽。

高金平[9]將原瀝青路面銑刨面層的舊料回收，并確定其配合比設計，然后在舊料中加入一定比例的瀝青和新碎石骨料，在加熱的狀態下通過滾筒式拌和設備拌和得到熱拌再生型瀝青路面坑槽修補材料，并將其應用于實體工程中。然而，該熱拌料的不足之處在于RAP的摻量較少，僅為熱拌料總質量的15%～35%。

左鋒等[10]通過高溫車轍試驗、四點彎曲疲勞試驗、浸水馬歇爾試驗以及紅外光譜試驗，研究了RAP 摻量對再生瀝青混合料路用性能的影響。結果表明，當RAP摻量低于30%時，隨著RAP摻量的增加，再生瀝青混合料的高溫穩定性、抗疲勞性能和抗水損害能力均有所提高，但其低溫抗裂性能大幅度降低。當RAP 摻量超過30%以后，隨著RAP摻量的增加，混合料的高低溫性能、抗疲勞性能及抗水損害能力均有明顯的降低，其中，尤以水穩定性能的變化最為明顯。

王騰[11]為了提高RAP的利用率，在保證混合料路用性能滿足規范要求的前提下，通過馬歇爾試驗確定混合料的配合比設計，研制出一種高RAP摻量的熱拌型再生瀝青混合料，通過車轍試驗、小梁彎曲試驗以及浸水馬歇爾試驗，評價該熱拌料的路用性能。結果表明，該熱拌型再生瀝青路面坑槽修補材料具有良好的高低溫性能和抗水損害能力，且其RAP摻量高達40%～50%。

目前，熱拌再生型瀝青路面坑槽修補材料主要是將一定比例的舊料與新料或新瀝青拌和，制備出熱再生瀝青路面坑槽修補材料，研究各組分對瀝青混合料高低溫性能、水穩定性能等的影響。

3 冷拌型瀝青路面坑槽修補材料

冷拌型瀝青路面坑槽修補材料是指無需加熱的礦料與呈流動狀態的瀝青或乳化瀝青等材料經過拌和制成的一種冷補料。冷補料用瀝青結合料是指在冷補料中起膠結作用的瀝青類材料（含外摻劑、改性劑等）的總稱。

根據冷補料中結合料的成型過程，可將冷補料分為溶劑型、反應型和乳化型三種。

3.1 溶劑型冷補料

溶劑型冷補料以稀釋瀝青作為膠結材料制成，在瀝青路面坑槽冷補材料中應用最廣，可長期存儲，但路用性能不佳，且采用的稀釋劑多為柴油和煤油，污染環境。相關研究集中于在溶劑型冷補料中摻加纖維、樹脂等外摻劑以提高其穩定性和抗疲勞性能等。

胥亮[12]采用正交試驗法研究稀釋劑用量、空隙率大小對冷補料性能的影響敏感性，結果表明，稀釋劑用量對冷補料的施工和易性與初始強度有顯著的影響，而空隙率對冷補料的強度形成速度與成型強度有明顯的作用。此外，可以通過添加外摻劑來提高冷補料的黏聚性和水穩定性。

Hai Peng 等[13]通過溶劑型冷補料在不同應力模式下的性能測試及變形行為研究得出，在25℃的環境下，冷補料的壓實性受溫度的影響較大，有機溶劑蒸發速度慢，冷補料的穩定性增長緩慢。在同樣荷載作用下，當冷補料中存在有機溶劑殘留時，冷補料更容易發生變形。

馮小含[14]采用柴油作為稀釋劑，纖維和樹脂作為改性劑，礦質粘土作為添加劑制備溶劑型冷補料。通過強度性能測試、凍融劈裂試驗、殘留穩定度試驗、高溫車轍試驗和抗疲勞試驗，研究纖維對冷補料性能的影響，結果表明，纖維的加入有助于改善冷補料的成型強度、水穩定性和高溫穩定性，這是因為纖維能夠隨機分散于瀝青中，與瀝青形成新的界面層，且其比表面積大，因此對瀝青有較強的吸附能力。此外，纖維能夠在瀝青中形成網狀結構，加強冷補料的穩定性，阻止冷補料中裂縫的形成，從而有效提高冷補料的抗疲勞性能。

3.2 反應型冷補料

反應型冷補料以高分子聚合物為結合料制成，路用性能較好、機械強度較高且便于儲存，特別適用于瀝青路面坑槽的修補，是瀝青路面坑槽修補的發展方向之一，但價格略高，適合于重點路段重點部位的快速修補。

劉建芳等[15]針對傳統冷補料初始強度低，強度形成慢、水穩定性差等問題，采用不飽和脂肪酸為液化劑，無機活性粉末為固化劑，研制出一種性能優良的反應型冷補料。通過凍融劈裂試驗、浸水馬歇爾試驗、高溫車轍試驗以及低溫小梁彎曲試驗，評價了冷補料的路用性能，結果表明，冷補料的路用性能滿足熱拌瀝青混合料的規范要求。

蘇正揚[16]研制出一種性能優良的反應型瀝青冷補料，并與市售的乳化瀝青型冷補料、溶劑型冷補料進行比較，將三種冷補料分別養生1d、7d和30d后進行高溫車轍和浸水車轍試驗，著重對比其車轍深度。結果表明，自行研制的反應型瀝青冷補料，其強度形成時間最短，力學強度最高。

3.3 乳化型瀝青冷補料

乳化型瀝青冷補料以乳化瀝青作為膠結料，與集料拌和而成，制備工藝簡單且適用于5℃以上的施工溫度。此外，乳化瀝青冷補料的制備成本較低，具有大規模生產應用的可能，但其儲存性能不佳，路用性能有待進一步提高，故而仍具有較大的研究空間。

趙志超[17]研究了水泥對SBS 改性乳化瀝青冷補料性能的影響，結果表明，水泥的加入可以有效提高SBS改性乳化瀝青冷補料的力學強度、高溫抗車轍能力及抗水損害能力，但對儲存穩定性和低溫抗裂性有一定的負面影響。

何雄剛[18]將聚丙烯晴纖維加入到EVA改性乳化瀝青冷補料中，提高了冷補料的儲存性能、抗滑性能以及與舊油面的粘結性能。李林濤等[39]研究了不同養生條件下乳化型冷補料與溶劑型冷補料的路用性能，結果表明，乳化型冷補料的路用性能整體優于溶劑型冷補料，在耐高溫、抗低溫及力學強度等方面尤為明顯，同時，其生產成本低于反應型冷補料。

余世敏等[19]研究了集料粒徑、填料類型對冷補料路用性能的影響，結果表明，當冷補料中細集料和礦粉的用量較高時，有助于提高冷補料的粘結性能，而增加中間粒徑的集料則有助于增強冷補料的可拌和性。

因此，乳化型冷補料是一種性能良好、易于推廣的高性價比的冷拌型瀝青路面坑槽修補材料。

4 結語

國內對瀝青路面坑槽修補材料及技術的研究已經取得了豐碩的成果，每一種瀝青路面坑槽修補技術及材料都有其使用的范圍和條件。目前，國內的坑槽熱補法技術已經較為成熟，材料性能優良，但仍存在消耗能源、污染環境、低溫條件下難以施工的問題，僅適用于需要進行大修大補的瀝青路面坑槽。而坑槽修補冷補料及技術研究相對起步較晚，但冷補料具有綠色環保、制備工藝簡單、施工方便的優點，且受氣候環境的影響較小，因此，具有較好的應用前景。