冷拌大空隙瀝青混凝土的研究與應用

王紅祥馬 翔

(1.江蘇現代路橋有限責任公司，江蘇南京 210049; 2.南京林業大學，江蘇南京 210037)

冷拌大空隙瀝青混凝土的研究與應用

王紅祥1馬 翔2

(1.江蘇現代路橋有限責任公司，江蘇南京 210049; 2.南京林業大學，江蘇南京 210037)

為了提高大空隙排水路面的日常養護維修技術，將水性聚氨酯環氧乳化瀝青材料應用于冷拌排水瀝青混合料的組成設計中，開發了能用于冬季修補排水路面坑槽的冷拌大空隙瀝青混凝土，并通過實體工程的實施效果表明:水性聚氨酯環氧乳化瀝青組成的大空隙瀝青混凝土是一種適用于排水路面日常養護的優良材料。

大空隙瀝青混凝土，冷補材料，水性環氧，坑槽修補

0 引言

排水性瀝青路面以其優良的表面功能特性已經逐步在全世界范圍內推廣應用［1，2］，但養護維修困難是其推廣應用過程中必須解決的關鍵技術問題之一。隨著使用年限的增加，排水性瀝青路面在使用過程中不可避免出現松散、坑槽病害，目前，在瀝青路面的日常養護維修中，針對松散、坑槽類病害一般是采用相同級配的瀝青混合料進行填補壓平［3，4］，填補工藝根據材料的不同分為熱補和冷補，其中熱補對大氣溫度和施工機具的要求都較高，還給施工帶來諸多不便，尤其是在高等級公路養護過程中，如對新出現的坑槽不及時修補，或者修補時限過長，很可能影響行車安全。

對排水路面而言，由于高粘度瀝青的應用并不普及，還存在原材料準備困難的問題，以往的工程中，若排水性路面出現坑槽病害，一般采用空隙率小的AC類或SMA類瀝青混合料填補，導致路面的整體排水效果降低。因此，有必要研發排水性的冷拌料，在日常養護維修中處理排水路面的坑槽病害。

1 冷拌大空隙瀝青混凝土的組成設計

常用冷補瀝青混合料的結合料稱為冷補液，冷補液一般由基質瀝青、隔離劑和添加劑組成，基質瀝青一般采用A級重交瀝青，隔離劑采用車用柴油，添加劑有固態和液態兩種［5，6］。本研究開始階段，采用密級配冷補料的研究思路進行排水性冷補料研究，研究過程中發現由于冷補結合料的粘度較低，采用大空隙率排水級配時很難成型，后來，將水性聚氨酯環氧乳化瀝青材料應用于冷拌排水瀝青混合料的組成設計中，這種材料以乳化瀝青為粘結料，能保證在常溫下施工，另外采用水性化的高分子聚合聚氨酯環氧樹脂材料保證常溫下施工材料的路用性能，下文將這種冷拌大空隙瀝青混凝土稱為水性環氧乳化瀝青排水性瀝青混合料。

1.1 級配組成

為了研究水性環氧乳化瀝青排水性瀝青混合料作為路面坑槽修補混合料的粘結材料性能，本研究分別采用PAC-10級配進行試驗，其級配要求如表1所示。

表1PAC-10級配組成

1.2 性能試驗

為了研究水性環氧乳化瀝青排水性瀝青混合料作為路面坑槽修補混合料的粘結材料性能，設計了4種水性環氧乳化瀝青混合料方案，按照相關技術規范［7］的試驗要求進行試驗測試，分析水性環氧乳化瀝青混合料的路用性能。研究過程中采用四種不同配方水性環氧乳化瀝青混合料進行對比試驗，四種方案的摻配比例如表2所示。

采用表2中的摻配方案對不同材料組成的水性環氧排水性瀝青混凝土進行馬歇爾穩定度、浸水馬歇爾穩定度、劈裂強度、凍融劈裂強度等試驗，各項試驗前需要對馬歇爾試件進行養生，本研究采用了自然養生和烘箱養生兩種養生方式，自然養護是放在室外環境中(－2℃～5℃)，經歷日夜溫差環境的變化，烘箱養護的溫度為60℃，養護時間均為48 h。試件養生結束后進行相關試驗的測試，測試結果分別如表3和表4所示。

表3 烘箱養護的水性環氧乳化瀝青混合料測試結果

表4 自然養護的水性環氧乳化瀝青混合料測試結果

從表3的測試結果可以看出，方案四的測試結果明顯優于其他三種方案，主要是由于方案四中膠結料的乳化瀝青含量較低，水性環氧的含量較大。膠結料比例相同的一、二、三種方案的馬歇爾穩定度、浸水馬歇爾穩定度、劈裂強度、凍融劈裂強度等指標都較為接近，說明這種材料中對強度起關鍵作用的是水性環氧。

從表4中的測試結果可以看出，與烘箱養護相同，方案四的測試結果明顯優于其他三種方案，方案四15℃劈裂強度是方案三的3倍，這表明膠結料中的含水量對水性環氧的固化速度影響明顯，而且可以看出摻加2%的水泥對混合料性能提升的效果并不明顯，摻加聚酯纖維的效果要優于水泥。

表2 水性環氧乳化瀝青混合料摻配方案

對比表3與表4的測試結果可以看出，采用烘箱養護方式的水性環氧乳化瀝青混合料的力學指標明顯優于自然養護的情況，但自然養護2 d的水性環氧排水性乳化瀝青混合料劈裂強度也能達到0.3 MPa以上，能夠符合公路養護的需要。

2 冷拌大空隙瀝青混凝土坑槽修補

在水性環氧乳化瀝青排水性冷補料室內研究的基礎上，本研究根據實體工程需要采用方案四的配比現場拌合冷補材料對排水路面的坑槽進行了修補。其具體施工工藝如下所述。

2.1 開槽成型

在對排水路面局部破損修補前，應將破損處開槽成型。首先確定路面破損部分的深度和邊界，按“圓洞方補”原則，劃出大致與路面中心線(即行車方向)垂直或平行的開槽修補輪廓線(長方形或正方形)，并沿劃好的修補輪廓線開挖坑槽，要求成型的坑槽壁應盡可能與路平面保持垂直，坑槽底部平整、堅實，最后再將挖掉的舊料刨出坑槽。本文的依托工程分別采用了兩種外觀的坑槽形狀:菱形和矩形(見圖1)。

圖1 坑槽的成型

2.2 坑槽清理和干燥

坑洞無論開過槽還是未開過槽，坑洞中總會有一些灰塵、水分、碎屑和雜物，只不過開過槽的坑洞內(特別是坑槽壁面上)水分、碎屑、雜物減少了很多。因此，開過槽的坑洞清理和干燥起來相對容易一些。為了使修補材料與坑槽壁面和底面具有良好的粘附性，坑槽壁面和底面必須徹底清理出灰塵、水分、松散顆粒和其他殘余物，從而使坑槽徹底清潔與完全干燥。清理坑槽一般采用壓縮空氣或熱空氣吹、手動工具清掃等方法。壓縮空氣可以較有效地吹出坑槽中的灰塵、碎屑、雜物和少量水分，而熱空氣吹還能將一些水分、潮氣蒸發掉，使坑槽變得干燥。

2.3 修補材料拌合

坑槽修補材料用量較少，一般采用路拌法進行拌合，按照室內試驗確定的配合比，將A，B組分與乳化瀝青充分拌合后再與放置于墊塊上的集料充分拌合。冷補料現場拌合見圖2。

2.4 修補材料攤鋪和壓實

將拌合好的修補材料用鐵鍬鏟入坑槽中并整平后，必須再對修補材料進行充分的壓實。在對坑槽進行壓實時，首先壓實坑槽邊緣的修補材料，使其填入坑槽中，再壓實中間的修補材料，并連續不斷地向邊緣移動壓實，且每次應重疊壓實一定的寬度。這種壓實辦法不僅使坑槽邊的料不會掉落出坑外，而且還有助于將坑槽內的修補材料向四周擠壓，使其與原有路面的壁面壓緊。

圖2 冷補料現場拌合

圖3 使用兩個冬季后的冷拌大空隙瀝青混凝土

采用本研究開發的冷拌大空隙瀝青混凝土在冬季修補后的坑槽，在經歷兩個冬季后依舊保持著較好的結構性能和排水功能，如圖3所示。說明本研究開發水性環氧乳化瀝青排水性冷補料可作為排水路面坑槽修補的材料應用。

3 結語

本研究對水性環氧乳化瀝青組成的冷拌大空隙瀝青混凝土進行室內試驗評價，并將其應用于排水路面的坑槽修補中，得到如下幾點結論:1)養生溫度提高、養生時間的延長可以提高冷拌大空隙瀝青混合料的強度;2)自然條件下養生冷拌大空隙瀝青混合料的早期穩定度遠大于排水性瀝青混合料最小值5 kN的技術指標要求;3)冷拌大空隙瀝青混合料的空隙率大，能夠滿足其排水性能的要求;4)本研究開發的冷拌大空隙瀝青混合料作為坑槽修補的冷拌材料應用于排水性瀝青路面的養護維修工程中保持著良好的耐久性。

［1］ 張震韜，李九蘇，袁 文.高粘度瀝青排水路面研究綜述［J］.公路交通科技(應用技術版)，2013(7):42-45.

［2］ 程 成，馬 翔，劉松玉.排水性瀝青混合料路用性能改善措施［J］.建筑材料學報，2013，16(1):164-169，185.

［3］ 韓傳玉，袁英爽.瀝青路面坑槽破壞快速修補技術研究［J］.中外公路，2013，33(6):59-63.

［4］ 殷立文.水性環氧瀝青在瀝青坑槽修補技術中的應用［J］.公路交通科技(應用技術版)，2013(11):194-196.

［5］ 胡國鵬，張 帥，穆建青.瀝青路面坑槽冷補料的研究進展［J］.山西交通科技，2016(3):29-30，44.

［6］ 陶 斌.瀝青路面坑槽冷補料性能研究［J］.山東交通科技，2015(3):47-50.

［7］ JTG E20—2011，公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程［S］.

Study and application of cold-mixing large-gap asphalt concrete

Wang Hongxiang1Ma Xiang2
(1.Jiangsu Modern Highway Bridge Co.，Ltd，Nanjing 210049，China; 2.Nanjing University of Forestry，Nanjing 210037，China)

In order to improve the daily maintenance technology of large-gap drainage pavement，the paper applies waterborne polyurethane emulsion epoxy asphalt material into the composition design of the cold-mixing asphalt drainage asphalt mixture，develops cold-mixing large-gap asphalt concrete fitting for winder repairing drainage pavement pothole.Through the practical engineering implementation，it proves that:large-gap asphalt concrete composed by waterborne polyurethane emulsion epoxy asphalt is a kind of good material suiting for daily drainage pavement maintenance.

large-gap asphalt concrete，cold patch material，water-based epoxy，pothole repair

TU535

A

1009-6825(2016)35-0115-02

2016-10-09

王紅祥(1973-)，男，工程師; 馬 翔(1980-)，男，副教授