當前位置:學問君>學習教育>畢業論文>

冷鋪瀝青材料的特性與配製技術

學問君 人氣:4.84K
  摘要:用冷鋪瀝青混合料修補路面坑洞,具有方便、快捷等優點。
爲保證其疏鬆性和壓實性,在配製方法上,如所用瀝青的粘度、瀝青的
用量、添加劑以及集料級配等,與熱拌瀝青混合料都有很大區別。實踐
表明,所研製開發的冷鋪材料使用性能良好,而成本卻比同類進口材料
大大降低。
關鍵詞:冷鋪瀝青混合料;修補;疏鬆性;壓實性;成本
1 前言
瀝青路面在長期的使用過程中,會出現鬆散、坑洞、剝落等病害。路面
病害不僅降低了路面的服務能力,而且主要影響道路正常交通,在高速
道路上的坑洞甚至可能引發交通事故。因此對於路面出現的坑洞、破損
需要及時加以修補。
目前,修補路面坑洞大都採用熱拌瀝青混合料,它對於地點集中,工程
量較大的路面維修是可行的,但對於地點分散,工程量小的路面維修,
不僅因數量太少而瀝青拌和廠難以生產,而且施工單位對熱瀝青混合料
的保溫和修補操作也感到不便,特別在冬季和雨水較多的春季,因此道
路養護部門十分需要一種能夠隨時可以用於路面修補的材料。
路面修補用的瀝青混合料不同於普通熱拌瀝青混合料,它是事先將瀝青
混合料預拌好,用袋裝好儲存起來,當發現路面上出現坑洞時,隨時運
到現場,進行路面修補。由於平時儲存在倉庫內,使用時在常溫下進行
攤鋪和壓實,因而將這種材料稱之爲儲存式冷鋪瀝青混合料。
近年來,許多外國企業看好我國廣闊市場,紛紛來華推銷他們的冷鋪材
料,但外商的冷鋪料大多價格昂貴,用戶難以承受,除少量使用外,無
法在工程中大量使用。因此積極開展儲存式冷鋪瀝青混合料配製技術
研究,開發我們自己的價廉物美產品是非常必要的。
2 冷鋪瀝青材料的特點
(1)這種混合料存放在密閉的袋內,可儲存幾個月,甚至更長的時間
,都能保持良好的疏鬆狀態而不結成團結,即使結成團塊,經拍打就能
散開;
(2)混合料在路面坑洞中攤鋪後,經過壓實即能粘結成型而不鬆散,
這就要求混合料具有良好的粘結性能和壓實性。
正是由於冷鋪瀝青混合料具備這樣的特性,因而所鋪路面具有以下優點:
①路面在行車作用下會逐漸壓實,強度慢慢提高。如果在路面修補時,
未能使用碾壓設備,路面在使用過程中經行車碾壓會逐漸密實;
②由於在常溫下施工,且使用簡單工具即可進行坑洞修補,操作頗爲方
便;
③冷鋪瀝青混合料預先在工廠生產並儲存起來,隨時可供使用,因而適
合常年路面坑洞修補,或供路面開挖埋設管線後恢復路面使用;
5經過碾壓成型的冷鋪瀝青路面,具有與熱鋪瀝青路面基本一樣的使用
性能,且冷鋪瀝青路面不易出現溫度收縮裂縫。
3 冷鋪瀝青混合料配製原理與方法
冷鋪瀝青混合料必須具有良好的疏鬆性和壓實性,而這兩者既相矛盾又
統一,這是冷鋪瀝青混合料配製技術的難點,但又是配製技術的關鍵和
依據。試驗研究表明,影響冷鋪瀝青材料的性能主要有以下因素。
3.1 瀝青的粘度
瀝青在混合料中起着粘結鬆散集料成爲整體的作用。根據粘附理論,瀝
青要粘附在集料表面,充分而必要的條件是能夠浸潤集料表面,爲此瀝
青必須具有一定的流動性以易於鋪展。液體瀝青在不很高的溫度下已成
流動液體,有利於浸潤集料表面。當溫度降至常溫時,粘度增大,內聚
力也增大,於其他物體粘結性降低,使所拌混合料易於分散;但由於其
表面仍存在微弱的粘結性,當在外力作用下使它們緊密接觸時,則又會
形成粘結而成爲整體。同時在低溫下瀝青又不致粘度過大而使混合料無
法操作,因此必須使用液體瀝青,但其輕質油分應不致揮發過快。
根據研究,液體瀝青應屬於一種中凝或慢凝的液體瀝青,而且其粘度宜
控制在1Pa·s~10Pa·s範圍內。
3.2 瀝青用量
當瀝青用量較多時,集料表面瀝青膜較厚,自由瀝青較多,相互之間容
易粘結,混合料易結塊成團,結團後也不易打散。當瀝青用量較少時,
不足以充分裹覆集料表面,瀝青與集料之間形成弱介面,雖混合料有較
好的疏鬆性,但集料顆粒之間粘結性差,碾壓不能使混合料形成整體,
路面容易出現鬆散。因此,冷鋪瀝青混合料有一適宜的瀝青用量,但不
能用常規馬歇爾試驗方法確定。根據試驗資料歸納適宜的結合料用量可
按以下經驗公式估算:
P=0.021a+0.056b+0.099c+0.12d+1.2
式中 P———冷鋪瀝青混合料結合料用量,%;
a———大於2.36mm顆粒重量百分率,%;
b———0.3mm~2.36mm顆粒重量百分率,%;
c———0.075mm~0.3mm顆粒重量百分率,%;
d———小於0.075mm顆粒重量百分率,%。
3.3 瀝青中的添加劑
(1)改性劑 經過試驗比較,在瀝青中添加樹脂改性劑,有利於提高
混合料的粘結性,改善儲存性,尤其是改善混合料使用初期的穩定性。

冷鋪瀝青材料的特性與配製技術

(2)增水劑 在瀝青中添加增水劑,有利於混合料抵抗雨水的侵蝕,
並使得能在潮溼狀態下緊急修補使用。
(3)催幹劑 在某些國外文獻中有介紹在瀝青中添加催幹劑,如亞硫
酸鹽廢液(Sulphitewasteliquor)、環烷酸皁(Naphthenatesoap)等
,以便使混合料顆粒表面的瀝青膜適當地乾燥,降低粘結性,保持混合
料的疏鬆性。使用催幹劑必須經過細緻的.選擇和反覆的試驗,使用不當
反而影響其粘結性。
3.4 集料級配與礦粉用量
冷鋪材料是用於路面修補的材料,需要廣泛的適應性,既可用於修補淺
的坑洞,又可用於修補深的坑洞,爲此最好有較粗和較細兩種不同粒徑
的混合料,但養護部門只願意使用一種規格的材料,同時較粗粒徑又易
造成掉粒,所以冷鋪材料宜設計成一種較細級配的混合料。
爲提高混合料的承載能力和表面粗糙度,其集料宜設計成近似SMA以能
形成骨架結構的級配,但礦粉用量控制在1%~3%範圍內,這樣有利於
提高混合料疏鬆性和強度。冷鋪混合料推薦級配列如表1。
  所用集料由3mm~5mm和0~3mm碎石材料配合而成,其中3mm~5mm碎
石應採用硬質岩石軋製而成,具有良好的棱角性。
4 冷鋪瀝青混合料技術要求
冷鋪瀝青材料作爲路面修補材料,需要滿足一定的技術要求以判斷其性
質,但不能按熱拌瀝青混合料的概念來進行評定。
4.1 疏鬆性與壓實性
如何評定冷鋪混合料的疏鬆性和壓實性,國際上大都採用經驗判斷的方
法。我們借鑑工地現場檢驗土壤最佳含水量的簡便方法,即用手將混合
料捏緊,鬆開手混合料能成團,則表明混合料可壓實成型而不鬆散;將
成團的混合料拍一下,混合料就能散開,則表明混合料疏鬆性良好,方
法簡單而解決問題。
4.2 初始強度
冷鋪混合料在壓實後需要達到一定強度,以承受車輪荷載。由於馬歇爾
試驗方便,故以穩定度評定其初始強度。取冷鋪混合料1000g,在常溫
下正反面各錘擊75次,脫模後在常溫下測定馬歇爾穩定度。
4.3 殘留穩定度
儲存性冷鋪瀝青混合料壓實後,初始空隙率大,抗水性差,因此需要檢
驗其水穩性。將常溫下成型的馬歇爾試件浸泡在水中一晝夜,測試浸水
後的穩定度Sw,該穩定度Sw與原穩定度So之比值K=Sw?So,作爲評定
混合料的水穩性。
4.4 低溫粘結性
爲檢驗混合料在冬季低溫下的粘結性能,將混合料裝入塑料袋內,然後
放在-10℃的冰箱內冷凍4h以上,取出後將1000g樣品立即裝入試模,
每面錘擊150次,觀察是否能粘結成型,在常溫下測試馬歇
爾穩定度,其值要求大於1.5kN。
冷鋪瀝青混合料技術要求列如表2。
5 冷鋪瀝青混合料生產與應用
5.1 冷鋪混合料現場生產
先配製改性稀釋瀝青結合料,採用重交通道路瀝青、樹脂、石油溶劑、
添加劑配合而成,其粘度分別調配成適合於冬春季節和夏秋季節兩種。
集料採用0~3mm和356mm兩種集料進行配合。結合料用量先按上述經驗
公式計算,然後根據試拌情況加以調整。
混合料在60℃~80℃的溫度下進行拌和。出料後採取措施令其快速冷卻
,然後裝袋儲存。取現場生產的冷鋪瀝青混合料,在室內進行試驗,檢
驗疏鬆性與壓實性良好,初始強度和抗水性試驗結果列如表3。
5.2 冷鋪混合料現場應用
2000年3月生產的冷鋪瀝青混合料,經過3個月的儲存後於6月進行實地
使用。在經歷了夏季36℃~37℃的高溫和3次颱風暴雨的襲擊,又經歷
了冬季低溫考驗,修補路面保持良好狀態,沒有脫粒、鬆散等現象。在
施工時,爲模擬雨天施工,還曾特地帶水作業,以考驗這種材料的抗水
性,至今路面未發現脫粒、鬆散現象,說明材料具有較好的抗水性。現
在,這種冷鋪材料已逐漸在城市道路和郊區公路上得到應用,其效果與
國外同類產品相比毫不遜色。
6 成本經濟比較
配製儲存式冷鋪瀝青混合料,在材料配方上與熱拌瀝青混合料有所區別
,成本相對較高,同時由於冷鋪瀝青材料生產量很少,管理、包裝要求
較高,也使成本有所提高。粗略測算,這種冷鋪材料可能的價格大概是
熱拌瀝青混合料的2倍~3倍左右,這樣生產廠家能既有利可圖,而養路
部門又能承受。同國外經銷的冷鋪材料相比,因國外產品經遠距離運輸
、加收關稅和高額利潤,價格差不多爲熱拌料的10倍~20倍。由此可見
,所開發的產品性能既好,成本又低,故具有良好的應用前景。
參考文獻
[1]HowardLloydRobinson,DerekFordyce.KadhimKhweir.RoadMainte-
nanceUsingColdMixMaterialWithHotMixPropeties,Eurasphlt&Euro
-bitumeCongress1996
[2]S.V.Shestoperov.RoadandBuildingMaterials,MirPublishers,1983

論文出處(作者):