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瀝青路麵坑槽病害冷補材料研究綜述

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瀝青路麵坑槽病害冷補材料研究綜述

發布日期:2017-10-13 00:00 來源:http://www.cn-kdkj.com 點擊:

瀝青路麵承建淺析瀝青路麵坑槽病害冷補材料研究綜述

熱拌瀝青混合料因對各環節溫度要求較高,因此在冬季路麵病害養護維修中有很大的局限性。與熱拌瀝青混合料不同,冷拌冷鋪瀝青混合料具有不需加熱、施工簡單、環境汙染少、適用於低溫天氣、有良好的社會經濟效益等優勢。鑒於冷補混合料的這些優點,國內外相關研究也較多。但從目前的研究來看,仍然存在一些技術問題,也是現階段研究的焦點,諸如:鬆散性和壓實性之間矛盾問題,組成材料的技術要求問題,水中成型的強度問題,冷補料與原路麵混合料的結合能力問題,以及低溫施工問題等。

國外冷補材料研究

國際上對冷補料的研究最早開始於上世紀50年代的前蘇聯。其研究認為,瀝青結合料的粘度、用量集料的比麵積等因素是影響冷補料性能的關鍵因素。當時冷補料的主要特點是結合料僅為5%~6.5%、礦粉用量達15%~30%,以此來提高集料表麵的結構瀝青膜,從而保證冷補料的疏鬆性和成型強度。但缺點是鋪後路麵構造深度較低,礦粉量大,成本較高。

1996年10月在英國在召開瀝青路麵冷補料學術會議,會議達成共識采用乳化瀝青作為冷補料的主要結合料。Heriot-Watt大學此方麵有深入研究,任務級配采用密實型和骨架嵌擠型結構,兩種結構各有優缺點,根據實際情況加以選取和調整。

隨後法國研究提出了Grifibre瀝青路麵冷補料,該混合料主要采用最大公稱粒徑為10mm的間斷級配,結合料中加入EVA改性劑,並加入聚丙烯纖維(總質量的0.1%~0.2%)。該種冷補料采用具有施工方便、防離析、後期剪切強度高等特點,適用於雨季使用,但其加工較貴。

目前,歐美國家及日本關於冷補料的研究處於領先地位。

美國研究推出了可儲存的瀝青路麵坑槽修複冷補料,主要優勢是使用方便,可在淡季生產旺季使用、隨用隨取、儲存時間可長大1年,且易於處理。該冷補料的主要組成是乳化瀝青,並添加了聚合物改性劑,改善混合料粘附力,即填補部分不會鬆散移位元。同時美國還根據不同天氣和環境、質量不錯的冷補料。普遍存在的問題冷補料與原坑槽邊緣結合能力有待提高。

加拿大研究的冷補料通過使用特有的添加劑,可使具有較大的其適用溫度,達到-26~49℃,且水穩定性較好,雨雪天氣也可施工。同時,同美國技術一樣可儲存,成型後強度也比較高,可使用5年以上。

日本根據不同季節高低溫情況,研究了兩種冷補料,采用改性液體瀝青,性能較之前有明顯提高,但具體技術並未公開。他們人一般的冷補料修複坑槽,經過一年使用一般殘存率僅為35%~40%,而該及時的殘存率卻可達85%~90%。在技術在機場、各等級公路上使用都取得了不錯效果。

國內冷補材料的研究

我國瀝青路麵冷補料相關研究較晚,從國外相關材料產品進入我國開始,目前冷補料技術已經取得了很大進展,與歐美等國家差距並不大,也開發了多種多樣的產品,在工程應用上也比較廣泛。瀝青路麵承建

山西省從1994年開始冷拌冷鋪瀝青混合料技術在冬季對坑槽進行修複的相關研究,且生產出的產品可在-15℃以下用袋裝混合料修補坑槽,而後逐步在本省108國道、307線壽陽段、太長線等項目上進行推廣。應用效果較好,但也存在著一些問題,包括與原路麵混合料粘結性較差、夏季高溫容易擁抱等現象等。

在我國東北地區,對瀝青路麵坑槽等病害冷拌冷鋪技術需求更為迫切。吉林、黑龍江等省也較早地開展了此方麵的研究,1996年吉林省公路局在瀝青中添加豆油和航空煤油製成混和瀝青油,與骨料進行拌合,製成冷補瀝青混合料。1997年起,該項技術在全省推廣應用,經過後期觀測,該技術極大地改善瀝青路麵路況水平和使用壽命,取得了良好的社會和經濟效益。黑龍江的東北林業大學也針對該省氣候特點,研製了2種瀝青路麵坑槽修複冷補料,兩者主要區別是粘結料稀釋瀝青不同,一種是摻加的18.5%柴油,另一種是摻加的20%煤油。經應用表明,這兩種冷補料施工方便、取材容易、造價低廉,但路用性能相對一般。

同濟大學為平衡好可壓實性和疏鬆性之間的關係,開展了冷補瀝青混合料特性和配製技術。係統研究結合料用量、粘度、外加劑種類、集料性質、級配等因素對冷補料壓實性和疏鬆性的影響,提出了相應指標的控製範圍。同時研發出了自己產品,應用實踐表明性能較好,可與進口材料相當,但費用大大降低。

長安大學也開展了此方麵的研究,研製出HUL冷拌冷鋪瀝青混合料。其中添加了較多的添加劑,如:為降低瀝青稠度,加入AU稀釋劑———工業抽出油;為提高瀝青黏韌性,加入AH高分子聚合物改性劑;為提高瀝青與集料粘附性,加入AX活性劑,同時增強了瀝青混合料的憎水能力;為提高各組成材料相互作用和穩定性,加入VD穩定劑。該冷補料可在低溫下拌製和施工,路用性能良好。同時其儲存性較好,6個月以上也可使用。

長沙理工大學通過研究,將增粘劑、混合溶劑、SBS等添加劑按一定比例加入瀝青中,在加入稀釋劑,然後與集料拌合,預製成冷補瀝青混合料,其將其應用於瀝青路麵的坑槽修補,取得了一定的效果。

安徽合肥市根據工程市場需求,在美國科氏公司產品技術的基礎上,通過加入適宜的改性劑進行改良,達到適用於該省的冷拌冷鋪瀝青混合料。適用於中、上麵層,可在-10℃下施工作業,存放長久、操作簡便、修補質量好、價格適中,對冬季和雨季效果更為突出。

總結分析

(1)集料。細集料宜采用機製砂,幹燥、清潔、石質堅硬,且不含雜質或粘土等。粗集料最好采用玄武岩或石灰岩,保持幹燥、清潔、呈立方體,表麵粗糙且富有棱角。填料采用堿性岩石等磨細獲得,礦粉的母岩和用量對混合料的強度特性、疏鬆性及壓實性有顯著影響。

(2)級配。冷補瀝青混合料一般有兩種結構類型,一種是骨料嵌擠類,加拿大等國家較常用,該類混合料力學性能主要由骨料嵌擠提供,盡量少用礦粉,一般僅占混合料的1%~2%。另一種是密實類,前蘇聯是典型代表,該類混合料的力學性能主要由瀝青砂膠控製,礦粉用量高達15%~30%。兩者結構各有優缺點,骨架密實類混合料乳化劑比較容易完全裂解,但勁度模量和抗疲勞特性一般比較低;密實類混合料的乳化劑不容易裂解,但具有較高的勁度模量。

(3)結合料。大量研究表明,結合料對冷補瀝青混合料的性能影響最大,黏度太低則混合料難以碾壓成形,太高不利於混合料的鬆散性。

結合料使用目前研究主要有如下幾種:第一種一是在乳化瀝青中加入改性劑,以增加結合料的粘結力、溫度敏感性、流變狀況和附著力等。采用常規的稀漿封層攤鋪機鋪築。典型代表有法國的JeanIafebvre公司提出的Grifibre混合料,和日本昭和瀝青工業株式會社提出的產品。第二種結合料為液體狀,揮發分很少,約1%該混合料的主要優點是適用溫度範圍廣;防水性能好,在雨雪天氣及積水坑槽也都可以施工,典型代表有加拿大寧楓公司的產品。第三種是液體石油瀝青,針入度較大,典型代表是美國我國我國規範(JTGF40-2004)對冷補材料的要求。

(4)冷補瀝青混合料技術要求。目前對於冷補材料的貯存、施工和使用性能評價國際上尚沒有統一的方法,但共識是使用前有良好的疏鬆性,攤鋪時有良好的可壓實性,攤鋪後較高的強度和抗水損害性能。

①初始強度。為避免冷補料攤鋪後初期因強度過低,而產生推移、車轍、擁包等病害,冷補料初期就須具有一定強度,即初始強度。一般以攤鋪碾壓後第7d的穩定度作為評價指標,我國規範要求冷補料7d的穩定度大於20kN時,方可開放交通。

②工作性。冷補瀝青混合料的工作性包括可壓實性和疏鬆性,兩種性能是矛盾的,但需兼顧。各國的評價工作性方法大同小異,有的用馬歇爾擊實一定次數後,放入洛杉磯磨耗機進行磨耗,控製損失率在一定範圍內。有的參照公路土工擊實試驗方法,進行無側限抗壓強度試驗,要求抗壓強度在一定範圍內,我國采用該方法控製冷補料的工作性,要求冷補料料老化前的抗壓強度≤200kPa,老化後抗壓強度≤1000kPa。

③成型後強度。為保證冷補料在攤鋪後使用過程經受得住車輪荷載的反複作用,要求其具有足夠的成型後強度,目前評價其強度特性的方法很多。比較成熟的事采用冷補料成型7d後的穩定度,但要求有很大差別,日本要求>3.0kN;而我國同濟大學通過研究得出要求>5.0kN,長安大學則要求>4kN,當然強度與級配差別有關。

④水穩定性。水穩定性指在水的作用下,混合料保持穩定不鬆散的特性。國內外評價冷補料水穩定性的評價方法基本一致,即在常溫擊實一定次數後成型時間,然後浸水一定時間,最後進行穩定度試驗,分析浸水前後強度損失情況,一般要求殘留穩定度≥70%。

結語

綜上所述,冷補料因具有施工便捷、利於環保、可儲存、可在低溫雨季使用等優點,瀝青路麵承建對快速修補瀝青路麵坑槽、延長使用壽命有顯著優勢。

瀝青路麵承建

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