摘要：本文結(jié)合單位生產(chǎn)的科寧冷補(bǔ)瀝青混合料進(jìn)行了說(shuō)明與闡述，并提出作者自己的一些看法與建議。

　　關(guān)鍵詞：科寧冷補(bǔ)瀝青混合料,配制技術(shù),性能分析

　　一、冷補(bǔ)材料的特點(diǎn)

　　為了解決冬季不利氣候條件下路面的及時(shí)性修補(bǔ)問(wèn)題，20世紀(jì)80年代，國(guó)外已經(jīng)開(kāi)始冷補(bǔ)材料的試驗(yàn)與應(yīng)用。20世紀(jì)末，許多外國(guó)企業(yè)看好中國(guó)市場(chǎng)，紛紛來(lái)華推銷(xiāo)他們的冷補(bǔ)材料。國(guó)內(nèi)已有多家科研單位進(jìn)行冷補(bǔ)添加劑的研制。冷補(bǔ)添加劑的不同，將直接影響冷補(bǔ)材料的性能與質(zhì)量。2002年，我們?cè)诳疾臁⒄{(diào)研了國(guó)內(nèi)外冷補(bǔ)材料的應(yīng)用情況后，與北京安通科寧建筑材料有限公司合作，引進(jìn)美國(guó)生產(chǎn)的科寧冷補(bǔ)添加劑(KN)，在G312線禮泉養(yǎng)護(hù)基地建廠，研究、生產(chǎn)冷補(bǔ)材料，我們稱(chēng)之為科寧冷補(bǔ)瀝青混合料。通過(guò)我們不斷的調(diào)制與研究試驗(yàn)，現(xiàn)已基本掌握了這種冷補(bǔ)材料的特性與配制技術(shù)。建廠一年來(lái)，已生產(chǎn)科寧冷補(bǔ)瀝青混合料4000多噸，在我省陜南、陜北、關(guān)中地區(qū)廣泛使用，路用效果良好，可以說(shuō)填補(bǔ)了我省在冬季低溫和雨雪天氣等不利氣候條件下公路修補(bǔ)的一項(xiàng)空白。

　　二、科寧冷補(bǔ)混合料的配制原理

　　(一)材料組成

　　科寧冷補(bǔ)瀝青混合料由瀝青、柴油、科寧冷補(bǔ)添加劑和礦料組成。生產(chǎn)時(shí)，預(yù)先配制冷補(bǔ)瀝青，然后采用專(zhuān)用冷拌瀝青攪拌設(shè)備按與傳統(tǒng)熱拌工藝相似的方法與礦料混合，即可生產(chǎn)出冷補(bǔ)材料。

　　(二)材料性能

　　1、冷補(bǔ)瀝青由添加劑、瀝青和柴油按一定比例混合而成，有冬季和夏季兩種配方，常溫下呈液態(tài)。冷補(bǔ)瀝青主要起粘和劑的作用，它將混合料粘結(jié)在一起，并將修補(bǔ)材料和路面粘和。當(dāng)瀝青被稀釋后，原有基質(zhì)瀝青的性能將被破壞，添加劑的加入，使稀釋瀝青的性能得到改性，使其具有冷補(bǔ)材料所需的低溫粘聚性、抗凍性等性能。

　　2、科寧冷補(bǔ)添加劑由多種聚合物組成，是配制冷補(bǔ)瀝青的關(guān)鍵原料，常溫下呈液態(tài)油狀，性質(zhì)一般比較穩(wěn)定，有輕微刺激性氣味，用桶裝，每桶180kg，可生產(chǎn)混合料180噸。科寧冷補(bǔ)添加劑可以改進(jìn)稀釋后的瀝青與干(濕)骨料之間的粘附性能，并改善低溫工作性能，提高水穩(wěn)性能，它提供的凝膠結(jié)構(gòu)可稀釋瀝青低溫增粘，并有助于冷補(bǔ)材料初期強(qiáng)度的形成。

　　3、柴油屬于稀釋劑，用于稀釋瀝青，它可使混合料在堆放時(shí)不結(jié)團(tuán)，其揮發(fā)速度直接影響冷補(bǔ)料的強(qiáng)度形成時(shí)間。

　　(三)科寧冷補(bǔ)瀝青混合料的強(qiáng)度形成機(jī)理

　　科寧冷補(bǔ)瀝青混合料的強(qiáng)度形成過(guò)程與熱拌瀝青混合料的強(qiáng)度形成有所不同。熱拌瀝青混合料是熱塑性的，當(dāng)瀝青溫度降到常溫時(shí)混合料的強(qiáng)度就完全形成。而冷補(bǔ)瀝青混合料的瀝青經(jīng)過(guò)改性后，已基本不完全是熱塑性，混合料的強(qiáng)度形成有一個(gè)緩慢的過(guò)程。混合料被攤鋪、碾壓時(shí)具有可塑性、流動(dòng)性，可被擠壓至坑槽中任何不規(guī)則的地方，在行車(chē)和空氣的作用下，溶劑逐漸揮發(fā)，瀝青逐步變稠，礦料之間粘結(jié)更加緊密，空隙率減小，混合料的密實(shí)度增大，對(duì)路面軟的感覺(jué)逐步消失。此后隨著時(shí)間的推移，強(qiáng)度會(huì)逐步嗇，變形和強(qiáng)度會(huì)逐步穩(wěn)定，添加劑在不破壞瀝青原有膠體結(jié)構(gòu)的情況下，增強(qiáng)了瀝青的粘附性和瀝青混合料的水穩(wěn)性、低溫抗裂性，達(dá)到或超過(guò)熱拌瀝青混合料冷卻后的性能。

　　混合料變硬、強(qiáng)度形成和趨于穩(wěn)定與很多因素有關(guān)。外因：氣溫、車(chē)流量、鋪筑層厚度。內(nèi)因：礦料級(jí)配類(lèi)型、稀釋劑的多少等。

　　四、科寧冷補(bǔ)瀝青混合料的配制方法

　　(一)科寧冷補(bǔ)瀝青的配比

　　在生產(chǎn)科寧冷補(bǔ)瀝青混合料時(shí)，先在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行冷補(bǔ)瀝青配比試驗(yàn)。科寧公司提供有冬季和夏季兩種配方。由于夏季一般采用熱拌瀝青混合料，故未生產(chǎn)。根據(jù)養(yǎng)護(hù)實(shí)際，我們?cè)谑覂?nèi)進(jìn)行了冬季、春秋季兩種類(lèi)型的KN冷補(bǔ)瀝青配比試驗(yàn)。

　　科寧公路提供的冬季配方為：冷補(bǔ)劑∶柴油∶瀝青=2.5∶24∶73.5，經(jīng)室內(nèi)配置試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)出的冷補(bǔ)材料其粘聚性差，易離析。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，確定室內(nèi)配比為：冷補(bǔ)劑∶柴油∶瀝青=2.5∶17.5∶80，該配方生產(chǎn)的瀝青混合料粘聚性好，不易離析。以上配比中礦料級(jí)配是根據(jù)科寧公司提供的KN-13型礦料級(jí)配技術(shù)要求進(jìn)行的試配，其礦料合成級(jí)配為10～15mm碎石為40%，0～5mm碎石為58%，石屑為2%，瀝青用量為4.9%。

　　KN冷補(bǔ)瀝青混合料室內(nèi)配比工藝為：2.5%冷補(bǔ)劑與17.5%柴油混合后，加入80%溫度為120℃的基質(zhì)瀝青，形成冷補(bǔ)瀝青，再與溫度為60℃的礦料拌合。

　　科寧公司提供的技術(shù)資料中說(shuō)明，科寧冷補(bǔ)瀝青用量原則上以顆粒4.75mm以下的礦料范圍變化趨勢(shì)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，每0.25%為一個(gè)調(diào)整范圍。生產(chǎn)時(shí)冷補(bǔ)瀝青用量可參照下面計(jì)算公式：

　　P=0.02A+0.07B+0.15C+0.20D

　　其中：P—一定重量的干燥的礦料中應(yīng)加入的冷補(bǔ)瀝青的數(shù)量(油石比)

　　A—保留在300μm以上的集料的量(%)

　　B—300μm至150μm之間集料的量(%)

　　C—150μm至75μm之間集料的量(%)

　　D—75μm以下集料的量(%)

　　參照以上公式，我們根據(jù)公路養(yǎng)護(hù)生產(chǎn)實(shí)際需要以及礦料級(jí)配的不同，配制出了以下幾種配方，以適用不同的養(yǎng)護(hù)需要。

　　KN冷補(bǔ)瀝青配比

　　(二)科寧冷補(bǔ)瀝青混合料的礦料級(jí)配

　　礦料級(jí)配除采用科寧公司推薦的KN-13外，我們又根據(jù)養(yǎng)護(hù)實(shí)際，選用AM-16、AM-20、AM-25三種級(jí)配進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)證明，選用以上三種瀝青碎石結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的科寧冷補(bǔ)材料因其空隙率大柴油較易揮發(fā)，抗車(chē)轍性能好，適宜于厚度在5cm以上的坑槽下面層鋪筑，KN-13則適宜于上面層及厚度5cm以下的坑槽。

　　KN-冷補(bǔ)瀝青混合料礦料配比

　　科寧冷補(bǔ)瀝青混合料中冷補(bǔ)瀝青的配比是關(guān)鍵，其中當(dāng)柴油用量較大時(shí)混合料強(qiáng)度形成慢;當(dāng)柴油用量較小時(shí)混合料凝固較快，使用時(shí)不易操作。在生產(chǎn)時(shí)應(yīng)根據(jù)施工季節(jié)、交通量大小、病害面積等因素選擇配比。

　　(三)科寧冷補(bǔ)瀝青混合料的生產(chǎn)

　　1.原材料及生產(chǎn)設(shè)備

　　添加劑選用科寧公司提供的科寧冷補(bǔ)添加劑(美國(guó)產(chǎn))，溶劑選用國(guó)產(chǎn)-10號(hào)柴油，瀝青選用蘭煉中、輕道路石油瀝青A-100乙型，礦料選用機(jī)軋碎石。所選材料均經(jīng)過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)，滿(mǎn)足規(guī)范和使用要求。

　　生產(chǎn)設(shè)備除應(yīng)有瀝青存儲(chǔ)和加熱掊水設(shè)施外，還應(yīng)配置“KN-冷補(bǔ)瀝青”混合罐，混合罐應(yīng)具有機(jī)械攪拌或油泵循環(huán)裝置及加熱系統(tǒng)，以便能夠?qū)崿F(xiàn)科寧冷補(bǔ)瀝青配制時(shí)循環(huán)攪拌和保溫要求。禮泉基地選用的生產(chǎn)設(shè)備主要有：50噸導(dǎo)熱油設(shè)備，3號(hào)攪拌罐，西安筑路機(jī)械廠生產(chǎn)的YLB-40型瀝青拌和機(jī)。

　　2.生產(chǎn)過(guò)程

　　科寧冷補(bǔ)混合料生產(chǎn)工藝流程

　　首先，按確定的生產(chǎn)配比在攪拌罐中導(dǎo)入脫水瀝青，再按配比分別加入添加劑和柴油，在攪拌罐中配制冷補(bǔ)瀝青，攪拌時(shí)間約三十分鐘左右，保證攪拌均勻。配制時(shí)要嚴(yán)格控制材料的劑量，并注意冷補(bǔ)瀝青的溫度，溫度宜保持在80～120℃范圍內(nèi)，最高不能超過(guò)140℃。

　　其次，按礦料級(jí)配要求進(jìn)行配料，如礦料的含水量≤4%時(shí)，可直接冷拌;如礦料含水量>4%時(shí)，應(yīng)首先將礦料進(jìn)入烘干筒加熱至60℃左右，但出料溫度不得大于80℃，以免出現(xiàn)離析現(xiàn)象。

　　五、科寧冷補(bǔ)瀝青混合料的性能分析試驗(yàn)

　　(一)基本材料性能試驗(yàn)

　　1、基質(zhì)瀝青

　　采用蘭煉中、輕道路油瀝青A-100乙型。

　　技術(shù)質(zhì)量要求

　　改性瀝青與原瀝青薄膜加熱試驗(yàn)

　　2、柴油

　　采用標(biāo)號(hào)-10號(hào)柴油。

　　3、礦料

　　采用陜西禮泉縣趙鎮(zhèn)機(jī)扎Ⅱ類(lèi)石灰?guī)r碎石，規(guī)格為10～15nn碎石、0～5mm碎石、石屑3種類(lèi)型。

　　粗集料試驗(yàn)結(jié)果

　　4、礦料篩分及合成級(jí)配

　　礦料篩分試驗(yàn)

　　礦料合成級(jí)配

　　(二)KN冷補(bǔ)瀝青混合料性能試驗(yàn)

　　目前國(guó)內(nèi)外冷補(bǔ)瀝青混合料還沒(méi)有具體的技術(shù)指標(biāo)和規(guī)范。試驗(yàn)時(shí)，參照熱熱瀝青混合料試驗(yàn)方法，結(jié)合交通部公路科學(xué)研究所、科寧公司以及長(zhǎng)安大學(xué)張秀華教授“HU-L型冷施工瀝青混合料”材料簡(jiǎn)介中的有關(guān)試驗(yàn)方法，對(duì)KN冷補(bǔ)瀝青混合料進(jìn)行試驗(yàn)分析。

　　冷補(bǔ)瀝青室內(nèi)配比為：冷補(bǔ)劑∶柴油∶瀝青=2.5∶17.5∶80

　　1、混合料穩(wěn)定度試驗(yàn)

　　制作方法：將拌合好的冷補(bǔ)瀝青混合料在163℃下，烘置5小時(shí)后，按照熱拌瀝青混合料試驗(yàn)方法，制成馬歇爾試驗(yàn)試件，再進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)試驗(yàn)。本次試驗(yàn)選用中輕型交通指標(biāo)兩邊各擊實(shí)50次。

　　3、KN冷補(bǔ)瀝青混合料抗剝離試驗(yàn)

　　取KN冷補(bǔ)瀝青混合料50g，置于600mml燒杯中，加入400mml水煮沸，進(jìn)行水煮法檢驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)用玻璃攪棒以1周/s的速率持續(xù)3分鐘后，用紙撈走水面漂浮的瀝青膜，倒掉水，將混合料倒在紙上進(jìn)行觀察，石料表面所裹附的瀝青沒(méi)有任何剝落，試驗(yàn)要求裹附面不小于95%。

　　4、低溫工作度和抗凍性

　　按照KN冷補(bǔ)瀝青混合料的試驗(yàn)要求，將KN冷補(bǔ)瀝青混合料在松散狀態(tài)下，放進(jìn)-10℃的冰柜中，保持24小時(shí)，取出放置室外于空氣溫度相符后，用鋁鏟拌和操作;鏟子很容易插入試樣中，拌和方便，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)凝聚結(jié)塊現(xiàn)象，很容易攤鋪。

　　當(dāng)溫度下降時(shí)，熱拌瀝青混合料會(huì)出現(xiàn)凝聚、結(jié)塊、收縮、裂縫、變脆而易斷裂等不穩(wěn)定現(xiàn)象。摻加了KN冷補(bǔ)劑和柴油的瀝青混合料，它具有低溫工作度和抗凍性以及低溫穩(wěn)定性。

　　5、粘聚性

　　按照KN冷補(bǔ)瀝青混合料的試驗(yàn)要求，將KN冷補(bǔ)瀝青混合料冷卻至4℃，按照馬歇爾試件的擊實(shí)方法正反擊實(shí)5次，制做試件，脫模后放在篩孔25mm的方孔篩中，將篩子豎立滾動(dòng)20次，稱(chēng)取篩子中殘留試樣質(zhì)量，殘留試樣達(dá)100%，符合要求。

　　6、路面取芯試驗(yàn)

　　冷補(bǔ)瀝青混合料強(qiáng)度形成需要一個(gè)緩慢的過(guò)程。我們經(jīng)過(guò)對(duì)G108線K423+500和G312線K1535+900兩處修這站時(shí)間達(dá)一年的路面坑槽進(jìn)行鉆孔取芯試驗(yàn)，結(jié)果如下：

　　芯樣試驗(yàn)結(jié)果

　　六、效益分析

　　科寧冷補(bǔ)瀝青混合料同熱拌料相比，具有能長(zhǎng)期存放、適用低溫不利氣候施工、隨用隨取、環(huán)保等優(yōu)越性，特別是在冬季，對(duì)路面病害可以做到隨壞隨補(bǔ)，減少和防止了路面病害的擴(kuò)大，保證了路面的及時(shí)養(yǎng)護(hù)。由于冷補(bǔ)瀝青混合料中的添加劑以及管理、包裝需要一定投資，使得成本有所提高。精略測(cè)算，科寧冷補(bǔ)瀝青混合料的價(jià)格大約是熱拌瀝青混合料的1～1.5倍左右。但在冬季低溫不利季節(jié)使用科寧冷補(bǔ)料，路面病害能夠及時(shí)得到修補(bǔ)，保證了車(chē)輛暢通和運(yùn)輸安全，社會(huì)效益顯著。

　　七、結(jié)語(yǔ)

　　通過(guò)試驗(yàn)及應(yīng)用，證明使用科寧冷補(bǔ)材料進(jìn)行路面病害修補(bǔ)，其路用效果和各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)均能達(dá)到規(guī)范要求，尤其是在冬季和和雪等不利氣候條件下進(jìn)行路面病害修補(bǔ)，性能和質(zhì)量指標(biāo)也沒(méi)有降低。

　　目前，冷補(bǔ)材料已在我國(guó)許多地區(qū)試驗(yàn)及應(yīng)用，建議國(guó)家應(yīng)盡快制定冷補(bǔ)材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，以利于冷補(bǔ)材料的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。