冷拌冷鋪瀝青混合料在公路建設中的應用研究

谷娟娟

（山東勝達工程建設有限公司，山東 東營 257000）

1 引言

近年來，我國道路方向的學者們就能源消耗與環境保護方面提出了許多創新方法，比如，可以搜集能量的太陽能路面和能夠進行自我修復的自愈路面等[1，2]。目前，一部分試想已經得到了實踐并能帶來可觀的經濟效益。傳統的熱拌瀝青混合料技術也逐漸被冷拌冷鋪技術所取締，熱拌瀝青混合料對拌和、攤鋪、壓實溫度要求高且易受環境溫度的影響，在遠距離輸送中，混合料溫度會在一定程度上有所降低，這很不利于瀝青路面其他工序的進行[3，4]。在高溫拌和下的瀝青混合料會產生輕微有毒氣體，對施工人造成損害的同時對大自然也會造成一種不可挽回的污染。冷拌冷鋪技術的出現彌補了熱拌技術的不足，其所有工序都是在常溫下進行，能源消耗低、綠色環保且適合遠距離傳輸。冷拌冷鋪作為一種新型技術將會給瀝青路面的修建帶來巨大的經濟效益，同時有利于環境保護。本文對冷拌冷鋪瀝青混合料的制備及路用性能進行分析。

2 工程概況

某地區擬修建一條一級公路，現打算采用冷拌冷鋪技術對其進行瀝青鋪面，鋪筑長度12.36 km。

3 原材料

乳化瀝青、集料和填料是冷拌冷鋪瀝青混合料的最主要的3種構成物。粗集料充當的是骨架作用，細集料在骨架中填補一些較小的空隙讓整體骨架更密實，混合料的早期強度由粗集料之間的靜摩擦力提供。

3.1 粗集料

粗集料是整個混合料骨架中的主要承力物，宜選擇質地堅硬、具有棱角的材質，本文選用的是玄武巖粗集料。

3.2 細集料

細集料能夠填補混合料骨架中孔隙增強整體結構的強度，在選用時應該選取潔凈的碎石，本文選用的為細集料為天然砂。

3.3 乳化瀝青

乳化瀝青作為混合料中的黏結劑只有在其破乳之后才能表現出黏結作用，當乳化瀝青中的所有水分被完全蒸發代表其破乳完成，此時的混合料的強度達到最大。

3.4 填料

填料是冷拌冷鋪瀝青混合料中的重要成分，其能與破乳后的瀝青結合成瀝青膠漿對混合料路用性能產生影響。水泥作為填料的一部分發生的水化反應能夠加快乳化瀝青的破乳速度，提高混合料的早期強度。

4 冷拌冷鋪瀝青混合料的制備

4.1 級配的設計

在對冷拌冷鋪瀝青混合料進行級配設計時參照的是熱拌瀝青混合料的級配設計。常規的3種瀝青混合料結構為：懸浮密實結構、骨架空隙結構以及骨架密實結構。冷拌冷鋪瀝青在最終強度形成之前需要經過乳化瀝青的破乳過程，在這之前混合料的強度是靠骨料之間的擠嵌作用提供。當破乳完成，隨著水分被蒸發混合料內部孔隙將進一步變多，這很不利于瀝青黏結作用的發揮，會嚴重影響混合料的強度，故本文選擇懸浮密實結構作為級配的設計準則，因為其有足夠多的細集料填充孔隙，能保證瀝青的黏結作用。

表1為AC-13瀝青混合料級配表，同時該級配為本文冷拌冷鋪瀝青混合料的設計級配。圖1為冷拌冷鋪瀝青混合料級配曲線圖。

圖1 冷拌冷鋪瀝青混合料級配曲線圖

表1 瀝青混合料級配表

4.2 最佳有油石比（乳液）的設計

本文利用擊實法成型標準馬歇爾瀝青混合料試件，通過對馬歇爾試件的性能測試得到最佳的乳液摻量，試驗分為下面幾個步驟。

1）在拌和鍋內加入計算好的用水量與石料進行充分攪拌，繼續將乳化瀝青倒入拌和鍋再次進行攪拌，最后再加入填料進行攪拌。

2）將拌和好的混合料裝入馬歇爾試模進行第一次壓實，壓實次數為正反各70次，第一次壓實結束后將試模連同試件一起放入60℃的烘箱中養護24 h，待養護完成后對試件進行第二次壓實，壓實次數為正反各25次。

在步驟2）中需要注意的是養護時間不能夠過長，當養護時間超過了48 h，填料中的水泥已經初凝結束，此時的冷拌冷鋪瀝青混合料將形成一定的骨架結構，如果在這個時間點進行第二次擊實將會破壞掉混合料初形成的骨架結構，進一步嚴重影響到瀝青混合料最終的強度。

在冷拌冷鋪瀝青混合料中乳化瀝青的含水率將直接影響馬歇爾試件最大干密度，為了得到乳化瀝青的最佳含水率設計了馬歇爾試件最大干密度試驗，試驗結果見表2和圖2。

表2 最大干密度試驗數據表

由表2和圖2可知，當含水率在3.0%～5.0%的范圍時，隨著乳化瀝青含水率的增大馬歇爾試件最大干密度先增大后減小，其最佳含水率為4%，此時最大干密度達到2.215g/cm3。

圖2 馬歇爾最大干密度圖

本文用含水率為4%的乳化瀝青分別以7.7%、8.0%、8.3%、8.6%、8.9%的摻量擊實成型4組不同的馬歇爾標準試件并對它們的力學指標進行了檢測，檢測結果見表3。根據表3可知，

表3 冷拌冷鋪瀝青混合料力學指標

該冷拌冷鋪瀝青混合料的最佳油石比（乳液）為8.3%。

5 路用性能檢測

瀝青混合料的高溫性能、低溫性能以及水穩定性是評價瀝青路面質量的重要項目，本文通過了車轍試驗、小梁彎曲試驗、浸水馬歇爾試驗分別對冷拌冷鋪瀝青混合料的這三大性能進行了測試，其測試結果見表4。

表4 冷拌冷鋪瀝青混合料路用性能測試表

由表4可知，由AC-13級配、8.3%的最佳乳液摻量下生產出來的冷拌冷鋪瀝青混合料的路用性能優異各大指標均能滿足規范要求。

6 結語

冷拌冷鋪瀝青混合料對環境污染小，在生產過程中對能源的耗費也相對較低。本文制備了一種以AC-13為設計及配、8.3%為乳液摻量的冷拌冷鋪瀝青混合料。經相關試驗測試其具有良好的路用性能，能夠安全運用在到實際工程中。