冷补沥青混合料性能评价方法研究

第9卷　第18期　2009年9月167121819(2009)1825593204　

科　学　技　术　与　工　程

Science Technol ogy and Engineering

　Vol 19　No 118　Sep.2009

Ζ　2009　Sci 1Tech 1Engng 1

冷补沥青混合料性能评价方法研究

刘晓文

(华南理工大学土木与交通学院,广州510640)

摘　要　我国尚无冷补沥青混合料路用性能系统科学的评价体系。通过查阅大量文献,参考国内外对冷补沥青混合料性能的评价方法,并推荐一些较科学的试验评价方法。关键词　坑槽修补 冷补沥青混合料 试验评价方法中图法分类号　U416.217 U414; 文献标志码　

A

2009年5月22日收到

冷补沥青混合料(以下简称冷补料)是事先将沥青混合料在常温或中温下预拌好,用袋装或堆放储存,当发现路面上出现坑洞时,随时取料运到现场,在常温下进行路面修补的高科技材料。不仅可以修补沥青路面,亦可以用于修补水泥混凝土路面坑洞

[1]

。适用于任何天气和环境,旨在提供一种施

工方便、快捷、不需加热不封闭交通、节能环保、适宜于高低温环境施工的路面修补方法,备受养护部门的青睐。

20世纪90年代,国外冷补材料开始进入中国,

从而带动了我国对冷补料的研发。经过近二十年的努力,相继出现了许多国内自主品牌的冷补料。但国内生产的冷补料质量良莠不齐,国内又尚无评价冷补料路用性能成熟的、系统的试验方法和指标体系。新颁布的《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F4022004)(以下简称《规范》

),虽针对冷补料的性能提出了一些试验方法和评价指标

[2]

,但不够

系统且存在许多明显不足,给道路养护部门评价和选择冷补料带来很多困惑,一定程度上阻碍了冷补技术的推广。本文通过分析国内外对于评价冷补料性能指标及相应的试验方法,参考交通部公路科学研究院对冷补料技术研究的相关资料,推荐一些较科学的试验评价方法。

1　冷补料概述

冷补料实质上是在基质沥青中加入一定量的隔离剂和添加剂,使混合料在摊铺碾压前具有较好的和易性,同时改善粘附、粘结和水稳性能,并随着隔离剂的挥发和行车压实作用使其强度和密实度不断增加

[3]

,最后达到与普通沥青混合料相同甚至

更高的路用性能。冷补料由“冷补液”和集料组成。冷补液是由基质沥青(70#～110#)、隔离剂(一般为-20#～0#车用柴油)和专用添加剂组成(参考配方

见表1)。其中,冷补液是将预热后的基质沥青(一般为120℃～140℃)与柴油、添加剂按比例借助于机械搅拌或泵循环装置搅拌均匀后储存在沥青罐中。冷补料生产时先将冷补液预热至80℃～100℃,集料预热至70℃～80℃,投入拌和楼中或人

工搅拌均匀,即制成成品冷补料,最后将冷补料装袋或堆积储存。生产工艺流程见图1。

表1　季节冷补液参考配方

材料冬季

春秋季

夏季

施工温度>10℃10～22℃>22℃柴油标号-20#,-10#,0#0#0#柴油用量

(占冷补液质量)

20%～26%

18%～22%16%～20%

添加剂用量

(占冷补液质量)

210%～315%

图1　生产工艺流程图

2　冷补料的性能评价体系

211　黏附性

《规范》规定:冷补料要有良好的耐水性,混合料按水煮法或水浸法检验的抗水剥落性能(裹复面积)不得小于95%。

推荐试验方法:①在1000mL的干净烧杯中注入800mL左右的蒸馏水,加热至沸腾;②取250g 的冷补料放入沸水中,以1周/秒的速率用玻璃棒搅拌,持续3m in;③停止加热并将水面上漂浮的沥青撇去以免二次裹附;④将水冷却至室温,倒掉水分并将湿混合料放到白纸上;⑤观察、评定粘附性等级。冷补液黏附性等级评价标准与普通沥青黏附性试验(T0616—1993)标准相同。要求黏附性等级达到5级。

212　施工和易性

和易性是指混合料铺筑前被操作以及现场铺筑过程中摊铺、压实的难易程度,可分为疏松性和可压实性两个方面。目前国际上评价冷补料和易性的方法有:经验判断法、击实与强度试验、磨耗损失试验、坍落试验[4]等。这些方法对和易性的反映均存在片面性,且对和易性的影响因素考虑较少。

推荐贯入试验方法:①将冷补料放入贯入测试盒(见图2)中装满,注意松散放入,勿需压实;②置于4℃的冰箱中保温3h以上;③将贯入头匀速完全插入测试盒侧壁的小孔中,贯入过程持续时间为4s 左右,记录贯入仪上的读数;④取三个试件贯入仪读数的平均值记为该冷补料的贯入强度W。要求贯入强度W在015～4之间,3～4之间为最佳

。

图2　贯入试验的测试盒、贯入头

213　粘聚性

黏聚性试验用于评价成品冷补料的颗粒之间互相粘结,在低温环境下不松散的特性。《规范》规定的黏聚性试验方法:将冷补材料800g装入马歇尔试模中,放入4℃恒温室中(2～3)h,取出后双面各击实5次,制作试件,脱模后放在标准筛上,将其直立并使试件沿筛框来回滚动20次,破损率不得大于40%。该试验方法存在两点不足:(1)未对标准筛筛孔的尺寸进行说明。(2)规定试验冷补材料质量而不是击实后试件的高度

。

图3　滚动试验仪

推荐的试验方法:①将700g左右的冷补料装入马歇尔试模中,放在4℃恒温室中保温3h以上;

②取出后双面击实各5次,制作成马歇尔试件,试件高度应满足51mm±113mm;③将其脱模后称重(G)并迅速放在标准筛上(标准筛底部为直径305

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mm、筛孔为2615mm,见图3),盖上盖。将标准筛

直立,使试件沿筛框来回滚动20次,大约每秒一次;

④打开筛盖,称取最大的一块的质量(G

1

),计算残

留率C。要求残留率:C=(G

1

/G)×100%≥60%。214　强度

21411　初始强度

冷补料初始强度评价的目的是保证修补的坑槽不致被车轮碾压出较大的轮迹,为路面早期开放交通提供一个依据,而《规范》未给出该指标的评价方法。

推荐试验方法:采用马歇尔试验法,取冷补料1000g左右(以试件高度符合6315±113mm为标准),常温下正反面各击75次,脱模后测定马歇尔稳定度。初始稳定度要求大于315k N。

21412　成型强度

冷补料的成型强度试验与热拌沥青混合料试验方法的主要区别是考虑了易挥发物质的挥发时间要求,同时缩短了恒温水浴时间。《规范》规定的试验方法:称混合料1180g,在常温下装入试模中,双面各击实50次,连同试模一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,再连同试模在室温中竖立放置24h,脱模后在60℃恒温水槽中养生30m in,进行马歇尔试验。该试验方法同样存在规定试件质量而不是击实后试件高度的问题。

推荐的修正马歇尔试验:①称取1100g左右的冷补料在常温下装入马歇尔试模中,双面击实25次;②连同试模一起以侧面竖立方式置110℃烘箱中养生24h,取出后再双面击实25次,制作成马歇尔试件,试件高度应满足6315mm±113mm;③脱模后在25℃恒温水槽中养生30m in,进行马歇尔试验,测试其稳定度M S;④另一组试件脱模后在25℃恒温水槽中养生48h,进行马歇尔试验,测试其稳定

度M S

1

,计算残留稳定度M S0=(M S1/M S)×100%。

要求稳定度M S≥5kN,残留稳定性M S

≥85%。

冷补料技术标准和试验方法总览,见表2。

表2　冷补液及冷补料技术标准

试验名称性能控制标准试验方法

400～1000(冬季)

赛波特黏度

(50℃,3mm)

冷补液黏度700～1800(春秋季)T0623—1993

1500～3000(夏季)

黏附性试验黏附性5级本文211贯入试验施工和易性015～4本文212黏聚性试验黏聚性≥60%本文213马歇尔试验

初始强度≥315kN本文21411

成型强度≥5kN本文21412浸水马歇尔试验

冻融劈裂试验

水稳性

≥75%T0709—2000

≥70%T0729—2000 3　结语

我国尚无系统科学的冷补沥青混合料路用性能的试验方法和评价体系,而国外冷补料性能评价的侧重点也有所不同,因此需要制定更加科学合理且适合我国国情的冷补料性能评价标准。在制定试验方法和技术标准时,应注意以下两个问题:

(1)要充分考虑冷补料的自身特点,解决好高温时强度衰减和有机溶剂挥发、疏松性和可压实性[5]这两对矛盾。

(2)技术性能的评价应根据修补时机、气候条件等有所侧重。比如在热带地区,混合料应侧重高温稳定性的要求;在寒冷地区,应侧重和易性的要求;而在潮湿多雨地区,应侧重耐水性的要求等。

参　考　文　献

1　刘海苹,杨　扬,董希斌.冷补沥青混合料在路面坑槽修补中的运用.森林工程,2006;(2):36—38

2　JTG F40-2004.公路沥青路面施工技术规范.

3　李　勇.沥青路面冷补技术的特点与应用.筑路机械与施工机械化,2005;(6):26—28

4　薛　明,刘　勇.冷补沥青混合料和易性分析与评价方法.城市道桥与防洪,2007;(4):137—140

5　杨　枫,张　洋.冷补材料在道路养护工程中的应用.华东公路, 2003;(4):61—63

(下转第5599页)

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