公路建養熱潮中的“冷料”

文/圖 廣西交科集團有限公司 禤煒安 鄭振興 張洪剛

當前，伴隨著交通強國建設戰略的穩步實施，國家“雙碳”目標也正在加快實現，廣西壯族自治區成為首批交通強國和“雙碳”試點地區之一。乘著西部陸海新通道戰略的春風，廣西占據著西部唯一的出海口區位優勢，各行各業都齊頭奔向綠色環保的創新發展之路。

成品改性冷補料問世

寬闊平坦的瀝青路面，為人們提供了安全舒適的出行體驗。但突然出現的顛簸，往往讓人避無可避，嚴重影響了人們出行的安全感和舒適感。而導致顛簸的，正是瀝青路面普遍存在的病害——坑槽。

傳統坑槽的維修，一般采用熱拌瀝青混合料，只有在160攝氏度甚至更高的溫度條件下，瀝青路面才能順利碾壓成型。其所需的高溫條件具有眾多負面影響，例如消耗大量能源，產生大量的煙塵、廢氣及熱量等，不利于國家“雙碳”目標的實現，因而在路面養護工程中受到諸多限制。然而，冷補技術在常溫環境下就可完成混合料的拌和、攤鋪、碾壓成型等各個環節的操作，施工簡便，氣候適用性強，并且修補質量較好，可快速開放交通，符合國家綠色可持續發展戰略和“雙碳”發展目標。

為解決瀝青路面的坑槽缺陷及傳統熱拌瀝青混合料應用受限的痛點，聚焦攻堅交通強國和新基建的各類技術難題，在廣西重點研發計劃《濕熱地區瀝青路面先進綠色快速養護材料研發及應用技術》、廣西住房和城鄉建設廳科學計劃項目《高粘耐磨冷拌冷鋪瀝青混合料關鍵技術及在市政道路快速養護工程的應用示范》、廣西交通運輸行業重點科技項目《成品改性瀝青冷補料研發及路面坑槽低碳快速修補技術》等技術專項支持下，一種適用于路面養護維修工程的溶劑型瀝青冷補料問世，打通了瀝青路面坑槽治理的“任督二脈”。

溶劑型瀝青冷補料通過有機溶劑與基質瀝青物理混溶，相當于采取外科手術的辦法調整結構，為其冷補料改性改良，改變基質瀝青固有的熱塑性，使其在常溫甚至低溫條件下具有足夠的可流動性，增加了它的彈性和黏和度，讓坑槽無“坑”可“挖”，保持平坦。為提高冷補料最終的路用性能，溶劑型瀝青冷補料在制備過程中加入了高聚物改性劑，從而改善冷補料的高溫性能、水穩性能等，讓其在高溫多雨等復雜氣候條件下不易損壞。

溶劑型瀝青冷補料由優質石料、稀釋瀝青、高聚物改性劑、抗剝落劑、其他添加劑等拌制而成，成為一種可常溫甚至低溫施工的復合型材料。冷補料碾壓成型后，其初始強度一般較低，在行車荷載和空氣的作用下，隨著該冷補瀝青的有機溶劑揮發，瀝青逐步變稠恢復半流體狀態，使冷補混合料顆粒之間的分布更加緊密，空隙率減小，礦料相互的黏結更牢固，從而實現冷補料的力學強度、水穩定性、使用耐久性等路用性能顯著提高。

實現低碳高效修補病害

溶劑型瀝青冷補料研發團隊正在調試、測試改性劑。

溶劑型瀝青冷補料黏附性等級測試結果

經過幾年的研發與迭代升級，溶劑型瀝青冷補料已廣泛應用于各等級公路或市政公路的瀝青路面、水泥路面的坑槽、孔洞等病害修補，目前已在廣西南寧市定津路、外環高速等重要路段應用實施，應用反饋成效良好。

溶劑型瀝青冷補料可提前預制為成品料，施工時不需加熱，可減少燃料消耗和污染排放，相對于傳統熱拌工藝，每噸可減少碳排放12.6千克。同時，還能降低運距限制，延長路面養護成果，實現小面積坑槽、孔洞等病害的快速修補，壓實成型后即可開放交通，在提升城市形象和提高道路服務水平方面發揮著重要作用。

黏附能力優 形成路面有機體

冷補料的黏附性能體現了冷補料瀝青的膠結強度，是其將集料、礦粉等形成穩定整體能力的體現。《瀝青路面坑槽冷補成品料》（JTT 972-2015）要求冷補料的黏附性等級為最高級5級。

黏附性測試顯示，高溫水煮后的溶劑型瀝青冷補料仍保持完好的瀝青膜裹覆，完全達到了5級標準，表現出優異的黏附能力，能夠將集料、礦粉等形成有機整體，有利于發揮冷補料的團體力量。

力學強度高 提供強有力支撐

力學強度是冷補料的關鍵技術指標，是冷補料制備技術“任督二脈”的核心要求之一，是一個杠桿和樞紐。在試驗研究中，研發人員通常以馬歇爾穩定度表征瀝青混合料的力學強度性能。馬歇爾穩定度的大小直接影響開放交通的時間和承載交通荷載的能力，與高溫車轍動穩定度呈正比，規范中要求冷補料成型馬歇爾穩定度不小于3千牛，而溶劑型瀝青冷補料的馬歇爾成型強度可達到規范值的2倍以上，為實體質量提供了有力保障。

“從嚴要求是我們技術團隊的一貫作風。在力學試驗檢測方法上，JTT 972-2015推薦使用的是25攝氏度測試法，我們還驗證了60攝氏度測試法，一方面向熱拌瀝青混合料的評價方法靠攏，另一方面也與夏季路面溫度更相符。”溶劑型瀝青冷補料研發人員禤煒安闡述了這項工序的重要性。與此同時，研發團隊也主動參與行業內其他品牌冷補料的比對，采購并測試了市場上主流的J品牌冷補料。

通過試驗對比結果表明，25攝氏度測試法條件下J品牌冷補料的馬歇爾穩定度為3.46千牛，而溶劑型瀝青冷補料的為13.43千牛，力學強度提高4倍多。60攝氏度測試法J品牌冷補料無法測出馬歇爾穩定度值，養護5分鐘試件松散碎裂，而溶劑型瀝青冷補料的為7.83千牛，遠超過規范的3千牛，力學強度顯著提高。這為溶劑型瀝青冷補料的廣泛應用提供了有力的數據支撐。

冷補料力學強度

水穩定性好 有力避免水損害

由于冷補料材料性能的特殊性，在制備冷補瀝青時一般加入有機溶劑，使瀝青處于可流動的狀態。而在冷補料強度形成過程中，需蒸發掉溶劑，使瀝青恢復半流體狀態。在雨天或潮濕等條件下，若冷補料中的溶劑未能及時蒸發，將極大影響冷補料的水穩定性能，試驗中以馬歇爾殘留穩定度作為水穩定性能的評價指標，規范要求冷補料殘留穩定度不小于85%。

為此，溶劑型瀝青冷補料研發團隊以市場上的三種產品J品牌、L品牌、S品牌作為對比，分別測試冷補料的殘留穩定度，試驗溫度采用60攝氏度。

市場三種同類產品的馬歇爾穩定度均小于3千牛，其中兩個廠家的產品在浸泡保溫過程中松散。溶劑型瀝青冷補料穩定度為7.79千牛,殘留穩定度為99%，性能較市場同類產品有明顯提高，遠超同類產品。

儲存性能佳 預制成品有保障

為實現冷補料的提前成品預制和大規模工廠化生產，冷補料必須要有足夠的耐儲存性。溶劑型瀝青冷補料研發團隊也注意到這個問題，特別預制了一批冷補瀝青混合料，并密封常溫儲存。按照不同齡期0天、15天、1個月、2個月、3個月、6個月分別取料觀察冷補料的施工性能，并制備馬歇爾試件，測試馬歇爾穩定度值。通過定性和定量的分析方法評價冷補料的儲存穩定性。

馬歇爾穩定度—儲存齡期的關系曲線圖

表1 冷補料殘留穩定度測試結果

表1 冷補料殘留穩定度測試結果

隨著儲存齡期的延長，馬歇爾穩定度總體是處于緩慢下降的趨勢，但衰減的幅度不大，并且觀察發現冷補料尚保持良好的施工和易性，未存在明顯的結團硬化現象，這對項目實體應用中，方便了工廠化生產和長時間儲存。

設備工序一切從簡從易

溶劑型瀝青冷補料使用非常方便，無論是對儀器設備還是施工工序，都是“一切從簡”，不會對施工成本和開放交通造成太大壓力，真正實現了快速維修、綠色環保的目的。

小型設備 便于操作

現場施工所需的儀器設備簡單，僅需要一些小型的儀器設備，包括小型壓實設備、路面切割機、電鎬、大功率吹風機、鏟子、抹平推子、掃把等，可以說是“小工業作坊”。

工序簡單 施工高效

坑槽處理 為確保坑槽界面強度，同時提高路面的美觀性，一般選擇在修補前先開挖。確定路面破損部分的邊界和深度，遵循“圓洞方補”的原則，在順路面行車方向畫出修補區的輪廓線，設定好切割深度，采用路面切割機沿邊線切割。然后采用風鎬等破碎工具把修補區內的舊瀝青混合料處理至破碎松散的狀態，以便清理。在坑槽開挖時，每邊至少進入完好路面3厘米左右。要求開挖的坑槽壁面盡量保持與路平面垂直，坑槽底部平整、堅實。

涂刷黏結劑 為提高修補材料與舊路面材料間的黏結性，應該在攤鋪修補材料前向坑槽壁和底面噴涂一層黏結材料。對于面積較大的坑槽，一般采用氣壓或泵吸的方式，通過噴灑桿將黏結材料均勻地噴涂到壁面和底面上；面積較小的坑槽可直接通過人工用刷子把黏結材料均勻涂抹于壁面和地面。乳化型黏結材料的用量一般要求在每平方米0.6千克至0.8千克，不宜過多，否則黏結效果會降低。其他類型黏結材料應根據廠家推薦使用或通過試驗確定。在涂刷黏結材料時應注意保持坑槽內清潔，避免碎屑或雜物等落入坑槽。

天峨縣大橋路坑槽修補涂刷黏結劑環節

攤鋪 結合養護修補區的面積選擇攤鋪方式，針對坑槽等局部修補工程，一般可采用人工方式攤鋪；若為較大范圍修補，應采用攤鋪機攤鋪。攤鋪前，需要確定混合料的投料量。可測量坑槽的尺寸，計算其體積，再乘以混合料壓實成型后的密度，一般為每立方厘米2.35克，然后再得出混合料的質量。將計量好的混合料投入到坑槽中攤鋪，攤鋪后的混合料要求中間處略高于四周并呈弧形。

壓實 當坑槽深度大于6厘米時，應采用分層攤鋪逐層壓實的方式。混合料攤鋪整平后，必須充分壓實混合料，建議采用平板夯實機或小型壓力機壓實，小面積的坑槽可人工夯實。應從邊部向中間壓實，并連續向邊緣移動壓實，每次需重疊壓實一定寬度。混合料壓實后應略高于原路面。隨著水分的不斷蒸發，在車輛荷載的作用下，混合料更加密實，最終高度與原路面持平。

封邊處理 為提高新舊材料的黏結性及防止接縫處進水，混合料壓實后應對新舊材料的接縫處實施封邊，封邊材料可采用改性乳化瀝青或熱瀝青等。

南寧市外環高速坑槽修補施工效果

開放交通 坑槽修補完畢，現場清理干凈后，即可開放交通。

自2020年在南寧市振興路鋪筑第一個試驗點開始，已陸續在南寧市定津路、南寧市外環高速、天峨縣大橋路等路面養護維修工程實施了標準化鋪筑，實現了路面坑槽的快速低碳修復，總體應用效果良好，最長的試驗點使用了1年半后，仍未見明顯病害。

未來冷料發展路在何方

“盡管溶劑型瀝青冷補料有了階段性成果，但瀝青冷補料的整個技術體系仍有需要完善之處，并且隨著道路需求的日益提高，對材料性能也有了新的要求。”溶劑型瀝青冷補料研發人員張洪剛介紹。未來，溶劑型瀝青冷補料在以下方面還有研究和提升的空間。

實施多組分配伍性調控技術

要實現冷補料可儲存性延長、路用性能提高，需要在冷補瀝青或冷補瀝青混合料制備過程中添加多種添加劑、改性劑或助劑等，如何提高多組分材料的配伍性是實現研發目標的難題。

提升初始強度

初始強度是冷補料的重要技術性能。始強度的不足一方面將影響開放交通時間，另一方面將導致路面在車輛荷載作用下極易產生早期病害。根據前期調研，市場上的冷補料初始強度普遍偏低，一些產品通過添加改性劑材料，初始強度得到一定的改善，但同時也犧牲了成品料的耐儲存性。因此，如何平衡與協調兩者性能之間的矛盾仍需要進一步深入研究。

多場耦合性能提升技術

現行規范中提出的技術指標要求，主要是在單一因素條件下測試得出，但實際應用中冷補料均是在氣溫-水-荷載-紫外線等多場耦合條件下進行工作和響應。目前針對冷補料多場耦合性能的研究還不多，有必要針對這一技術實施專題研究。