冷补料在高速公路养护中的应用探讨

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【摘 要】介绍了可常年进行冷拌冷铺作业的沥青路面修补的冷补沥青材料，对冷补料组成、强度形成过程、生产和施工工艺作了详细的说明。针对昌九高速公路经常出现的溃烂和坑槽等病害，通过大量的现场观测和试验研究，分析了冷补料的路用修补性能，对其使用效果和所产生的社会和经济效益进行了探讨。

【关键词】冷补料；路面修补；试验分析

一、冷补料的概念及特点

在道路养护行业中，相对于传统的热态、高温修补方法而言，对于采用常温或低温冷态材料进行修补的方法即为冷补，其所用的修补材料即冷补料。

冷补料与普通修补材料的最大区别在于具有优良粘结性能和松散性能，与传统热补相比，避免了铺粘层油等传统热补工序，逆补了传统热补作业在低温的冬季和雨季不能施工的缺陷。冷补料还具有储存方便，随用随取，随坏随修，无需重型施工机械，施工工艺简单，快速修补后即可开放交通等特点。冷补料以其极强的抗老化性能和粘结性能事修补后的坑槽不易产生脱落，龟裂等病害。

二、冷补料的组成和强度形成过程

1.冷补料的组成

（1）冷补料由集料、添加剂和冷补沥青按一定的比例混合而成。（1）冷补材料中骨料的比例是影响在负荷下材料不被推挤的主要原因。理想的骨料应当100%被破碎，几乎不含细微材料。破碎好的骨料有更好的“内锁”（INTERLOCK）性能和重负荷下炕推挤、抗车辙的能力。修补不同的路面，级配的类型也不同。

（2）冷补沥青主要起粘合剂的作用，它将混合料结合在一起，并把修补料和原有路面粘合。冷补沥青由沥青、稀释剂和添加剂组成。当沥青被稀释后，原有基质沥青的性能将被破坏，添加剂的加入使性能恶化的稀释沥青的性能得到改性，使其具有冷补材料所需的性能。为满足冷补材料的基本性能，昌九高速公路养护中利用添加剂配制冷补改性沥青时，选择柴油做为稀释剂。

（3）添加剂可以改进稀释后的沥青与干/湿骨料之间的黏附性能，改善低温工作性能以及和原有多尘或潮湿的路面材料之间的结合；提高水稳性能。它提供的凝胶结构可使稀释沥青低温增粘，并有助于冷补材料初期强度的形成。

2.冷补料的强度形成过程

冷补材料的强度形成过程和热沥青混合料的强度形成过程有所不同。热沥青混合料用的沥青是热塑性的，当沥青的温度降到常温时混合料的强度就完全形成。而冷补沥青混合料的沥青经过改性后，已经不是完全的热塑性，混合料的强度形成过程有一个缓慢的过程。混合料被摊铺、碾压时具有可塑性、流动性，能被挤压至坑槽中不规则的地方，在行车和空气的作用下使一部分溶剂挥发，沥青逐步变稠，混合料颗粒之间的分布更加牢固，混合料的密实度增大，对路面软的感觉会逐渐消失。这过程一般需要7～10天的时间，此后强度还会逐步增加，随时间的推移，其变形和强度会逐步稳定，达到或超过热沥青混合料冷却后的性能。此外，混合料的变硬、强度形成和趋于稳定的迟早与很多原因有关，外因如气温、车流量、铺筑层的厚度；内因如使用的稀释剂类型和数量、采用集料的级配类型等。当气温高、车流量大、铺筑层薄、集料级配类型粗和稀释剂的挥发速度快、稀释剂加入量少时，冷补料的强度形成会更快一些。

三、冷补料生产工艺流程

四、冷补料施工工艺

冷补沥青料的施工工艺分为：划线、开槽、清底、填料整平、压实、开放交通。在施工时，应将待修补的坑槽及四周的碎石、废渣清理干净，坑槽内不得存有泥浆、石渣等杂物。被修补的坑槽应有整齐垂直的切边，废渣的清除要见到固体坚固面为止。合理选择冷补料的级配类型，如坑槽较深时，应把足够的冷补料填进坑穴内，直到填料高出地面1.5cm左右，实际昌久高速公路修补，其材料的投入量增加20%或10%左右。填满后坑槽中央处应稍高于四周路面并呈弧形。若路面坑槽破损度在5cm以上时，填补工作应以3～5cm为一层，分层填补、逐层压实。 铺设均匀后，根据实地修补环境、修补面积大小和深度，选择适当的压实工具和压实方法进行压实；采用小型压路机、平板夯等机械压实，修补效果更好。压实作业时应由中间往边缘压实，以方便混合料的补充和保证新旧路面的充分结合。压实完成后可在表面均匀地撒上一层石粉或细砂，并用清扫工具来回清扫，以使细料填满表面空隙。

修补完的坑槽表面应光洁、平整、无轮迹，坑槽四周和边角压实良好、无松散等现象，通常压实度达到93%以上。

五、冷补料试验检测分析

1.冷补沥青混合料粘附性（水煮法）试验

采用冷补沥青与基质沥青分别对石灰岩和辉绿岩的粘附性对比。 冷补沥青与2种岩石的粘附性均为5级，说明有较好的抗水剥落性能，对比结果充分说明冷补沥青中的添加剂对基质沥青的改性作用。

2.冷补沥青混合料分析（抽提法）试验

沥青用量通过试验并根据实际使用效果及气候等因素确定，结果显示沥青含量均在4%-6%之间，符合规范（JTG F40-2004）要求。 开级配可以使混合料有更大的空隙率，从而在温暖的天气下也能抗推挤，同时增加沥青膜厚度可以改进和原有路面材料的结合。

3.冷补沥青马歇尔试验

试验方法：称取1180g混合料，在常温下装入试模中，双面各击实50次，连同试模以起以侧面竖立方式置110℃烘箱中养生24h，取出后再双面各击实25次，再连同试模在室温下竖立放置24h，脱模后在60℃恒温水槽中养生30min，进行马歇尔试验。 冷补料的强度构成在本质上与热沥青混合料一样，仍取决于混合料的内摩阻力和内粘聚力，但其强度形成与有机溶剂（柴油）的挥发程度有关，从而决定了冷补料的强度试验方法和结果也应考虑一定的特殊性。

六、结语

（1）冷补料的生产，可以工厂生产，袋装密封储存备用。使用冷补料进行路面破损修补，工艺简单易行，机具设备小型通用，能减少劳动强度，降低能耗，促进环保，具有显著的社会和经济效益。

（2）随着冷补料中有机溶剂的不断挥发，冷补沥青的技术性能得到恢复或改善，冷补料的强度逐渐得到提高，且具有良好的水稳定性，可以满足路面小型养护维修技术要求。

（3）冷补料初期强度较弱，且高温天气下具有松散性，不宜修补大面积的坑槽和基层已受到损坏的坑槽路面。

（4）关于有机溶剂的选择与剂量、冷补料的低温储存性、试验评价方法的规范化等，仍需要有待进一步调查研究。