王紅祥馬 翔

(1.江蘇現(xiàn)代路橋有限責(zé)任公司，江蘇南京 210049; 2.南京林業(yè)大學(xué)，江蘇南京 210037)

冷拌大空隙瀝青混凝土的研究與應(yīng)用

王紅祥1馬 翔2

(1.江蘇現(xiàn)代路橋有限責(zé)任公司，江蘇南京 210049; 2.南京林業(yè)大學(xué)，江蘇南京 210037)

為了提高大空隙排水路面的日常養(yǎng)護維修技術(shù)，將水性聚氨酯環(huán)氧乳化瀝青材料應(yīng)用于冷拌排水瀝青混合料的組成設(shè)計中，開發(fā)了能用于冬季修補排水路面坑槽的冷拌大空隙瀝青混凝土，并通過實體工程的實施效果表明:水性聚氨酯環(huán)氧乳化瀝青組成的大空隙瀝青混凝土是一種適用于排水路面日常養(yǎng)護的優(yōu)良材料。

大空隙瀝青混凝土，冷補材料，水性環(huán)氧，坑槽修補

0 引言

排水性瀝青路面以其優(yōu)良的表面功能特性已經(jīng)逐步在全世界范圍內(nèi)推廣應(yīng)用［1，2］，但養(yǎng)護維修困難是其推廣應(yīng)用過程中必須解決的關(guān)鍵技術(shù)問題之一。隨著使用年限的增加，排水性瀝青路面在使用過程中不可避免出現(xiàn)松散、坑槽病害，目前，在瀝青路面的日常養(yǎng)護維修中，針對松散、坑槽類病害一般是采用相同級配的瀝青混合料進行填補壓平［3，4］，填補工藝根據(jù)材料的不同分為熱補和冷補，其中熱補對大氣溫度和施工機具的要求都較高，還給施工帶來諸多不便，尤其是在高等級公路養(yǎng)護過程中，如對新出現(xiàn)的坑槽不及時修補，或者修補時限過長，很可能影響行車安全。

對排水路面而言，由于高粘度瀝青的應(yīng)用并不普及，還存在原材料準(zhǔn)備困難的問題，以往的工程中，若排水性路面出現(xiàn)坑槽病害，一般采用空隙率小的AC類或SMA類瀝青混合料填補，導(dǎo)致路面的整體排水效果降低。因此，有必要研發(fā)排水性的冷拌料，在日常養(yǎng)護維修中處理排水路面的坑槽病害。

1 冷拌大空隙瀝青混凝土的組成設(shè)計

常用冷補瀝青混合料的結(jié)合料稱為冷補液，冷補液一般由基質(zhì)瀝青、隔離劑和添加劑組成，基質(zhì)瀝青一般采用A級重交瀝青，隔離劑采用車用柴油，添加劑有固態(tài)和液態(tài)兩種［5，6］。本研究開始階段，采用密級配冷補料的研究思路進行排水性冷補料研究，研究過程中發(fā)現(xiàn)由于冷補結(jié)合料的粘度較低，采用大空隙率排水級配時很難成型，后來，將水性聚氨酯環(huán)氧乳化瀝青材料應(yīng)用于冷拌排水瀝青混合料的組成設(shè)計中，這種材料以乳化瀝青為粘結(jié)料，能保證在常溫下施工，另外采用水性化的高分子聚合聚氨酯環(huán)氧樹脂材料保證常溫下施工材料的路用性能，下文將這種冷拌大空隙瀝青混凝土稱為水性環(huán)氧乳化瀝青排水性瀝青混合料。

1.1 級配組成

為了研究水性環(huán)氧乳化瀝青排水性瀝青混合料作為路面坑槽修補混合料的粘結(jié)材料性能，本研究分別采用PAC-10級配進行試驗，其級配要求如表1所示。

表1PAC-10級配組成

1.2 性能試驗

為了研究水性環(huán)氧乳化瀝青排水性瀝青混合料作為路面坑槽修補混合料的粘結(jié)材料性能，設(shè)計了4種水性環(huán)氧乳化瀝青混合料方案，按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范［7］的試驗要求進行試驗測試，分析水性環(huán)氧乳化瀝青混合料的路用性能。研究過程中采用四種不同配方水性環(huán)氧乳化瀝青混合料進行對比試驗，四種方案的摻配比例如表2所示。

采用表2中的摻配方案對不同材料組成的水性環(huán)氧排水性瀝青混凝土進行馬歇爾穩(wěn)定度、浸水馬歇爾穩(wěn)定度、劈裂強度、凍融劈裂強度等試驗，各項試驗前需要對馬歇爾試件進行養(yǎng)生，本研究采用了自然養(yǎng)生和烘箱養(yǎng)生兩種養(yǎng)生方式，自然養(yǎng)護是放在室外環(huán)境中(－2℃～5℃)，經(jīng)歷日夜溫差環(huán)境的變化，烘箱養(yǎng)護的溫度為60℃，養(yǎng)護時間均為48 h。試件養(yǎng)生結(jié)束后進行相關(guān)試驗的測試，測試結(jié)果分別如表3和表4所示。

表3 烘箱養(yǎng)護的水性環(huán)氧乳化瀝青混合料測試結(jié)果

表4 自然養(yǎng)護的水性環(huán)氧乳化瀝青混合料測試結(jié)果

從表3的測試結(jié)果可以看出，方案四的測試結(jié)果明顯優(yōu)于其他三種方案，主要是由于方案四中膠結(jié)料的乳化瀝青含量較低，水性環(huán)氧的含量較大。膠結(jié)料比例相同的一、二、三種方案的馬歇爾穩(wěn)定度、浸水馬歇爾穩(wěn)定度、劈裂強度、凍融劈裂強度等指標(biāo)都較為接近，說明這種材料中對強度起關(guān)鍵作用的是水性環(huán)氧。

從表4中的測試結(jié)果可以看出，與烘箱養(yǎng)護相同，方案四的測試結(jié)果明顯優(yōu)于其他三種方案，方案四15℃劈裂強度是方案三的3倍，這表明膠結(jié)料中的含水量對水性環(huán)氧的固化速度影響明顯，而且可以看出摻加2%的水泥對混合料性能提升的效果并不明顯，摻加聚酯纖維的效果要優(yōu)于水泥。

表2 水性環(huán)氧乳化瀝青混合料摻配方案

對比表3與表4的測試結(jié)果可以看出，采用烘箱養(yǎng)護方式的水性環(huán)氧乳化瀝青混合料的力學(xué)指標(biāo)明顯優(yōu)于自然養(yǎng)護的情況，但自然養(yǎng)護2 d的水性環(huán)氧排水性乳化瀝青混合料劈裂強度也能達到0.3 MPa以上，能夠符合公路養(yǎng)護的需要。

2 冷拌大空隙瀝青混凝土坑槽修補

在水性環(huán)氧乳化瀝青排水性冷補料室內(nèi)研究的基礎(chǔ)上，本研究根據(jù)實體工程需要采用方案四的配比現(xiàn)場拌合冷補材料對排水路面的坑槽進行了修補。其具體施工工藝如下所述。

2.1 開槽成型

在對排水路面局部破損修補前，應(yīng)將破損處開槽成型。首先確定路面破損部分的深度和邊界，按“圓洞方補”原則，劃出大致與路面中心線(即行車方向)垂直或平行的開槽修補輪廓線(長方形或正方形)，并沿劃好的修補輪廓線開挖坑槽，要求成型的坑槽壁應(yīng)盡可能與路平面保持垂直，坑槽底部平整、堅實，最后再將挖掉的舊料刨出坑槽。本文的依托工程分別采用了兩種外觀的坑槽形狀:菱形和矩形(見圖1)。

圖1 坑槽的成型

2.2 坑槽清理和干燥

坑洞無論開過槽還是未開過槽，坑洞中總會有一些灰塵、水分、碎屑和雜物，只不過開過槽的坑洞內(nèi)(特別是坑槽壁面上)水分、碎屑、雜物減少了很多。因此，開過槽的坑洞清理和干燥起來相對容易一些。為了使修補材料與坑槽壁面和底面具有良好的粘附性，坑槽壁面和底面必須徹底清理出灰塵、水分、松散顆粒和其他殘余物，從而使坑槽徹底清潔與完全干燥。清理坑槽一般采用壓縮空氣或熱空氣吹、手動工具清掃等方法。壓縮空氣可以較有效地吹出坑槽中的灰塵、碎屑、雜物和少量水分，而熱空氣吹還能將一些水分、潮氣蒸發(fā)掉，使坑槽變得干燥。

2.3 修補材料拌合

坑槽修補材料用量較少，一般采用路拌法進行拌合，按照室內(nèi)試驗確定的配合比，將A，B組分與乳化瀝青充分拌合后再與放置于墊塊上的集料充分拌合。冷補料現(xiàn)場拌合見圖2。

2.4 修補材料攤鋪和壓實

將拌合好的修補材料用鐵鍬鏟入坑槽中并整平后，必須再對修補材料進行充分的壓實。在對坑槽進行壓實時，首先壓實坑槽邊緣的修補材料，使其填入坑槽中，再壓實中間的修補材料，并連續(xù)不斷地向邊緣移動壓實，且每次應(yīng)重疊壓實一定的寬度。這種壓實辦法不僅使坑槽邊的料不會掉落出坑外，而且還有助于將坑槽內(nèi)的修補材料向四周擠壓，使其與原有路面的壁面壓緊。

圖2 冷補料現(xiàn)場拌合

圖3 使用兩個冬季后的冷拌大空隙瀝青混凝土

采用本研究開發(fā)的冷拌大空隙瀝青混凝土在冬季修補后的坑槽，在經(jīng)歷兩個冬季后依舊保持著較好的結(jié)構(gòu)性能和排水功能，如圖3所示。說明本研究開發(fā)水性環(huán)氧乳化瀝青排水性冷補料可作為排水路面坑槽修補的材料應(yīng)用。

3 結(jié)語

本研究對水性環(huán)氧乳化瀝青組成的冷拌大空隙瀝青混凝土進行室內(nèi)試驗評價，并將其應(yīng)用于排水路面的坑槽修補中，得到如下幾點結(jié)論:1)養(yǎng)生溫度提高、養(yǎng)生時間的延長可以提高冷拌大空隙瀝青混合料的強度;2)自然條件下養(yǎng)生冷拌大空隙瀝青混合料的早期穩(wěn)定度遠(yuǎn)大于排水性瀝青混合料最小值5 kN的技術(shù)指標(biāo)要求;3)冷拌大空隙瀝青混合料的空隙率大，能夠滿足其排水性能的要求;4)本研究開發(fā)的冷拌大空隙瀝青混合料作為坑槽修補的冷拌材料應(yīng)用于排水性瀝青路面的養(yǎng)護維修工程中保持著良好的耐久性。

［1］ 張震韜，李九蘇，袁 文.高粘度瀝青排水路面研究綜述［J］.公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版)，2013(7):42-45.

［2］ 程 成，馬 翔，劉松玉.排水性瀝青混合料路用性能改善措施［J］.建筑材料學(xué)報，2013，16(1):164-169，185.

［3］ 韓傳玉，袁英爽.瀝青路面坑槽破壞快速修補技術(shù)研究［J］.中外公路，2013，33(6):59-63.

［4］ 殷立文.水性環(huán)氧瀝青在瀝青坑槽修補技術(shù)中的應(yīng)用［J］.公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版)，2013(11):194-196.

［5］ 胡國鵬，張 帥，穆建青.瀝青路面坑槽冷補料的研究進展［J］.山西交通科技，2016(3):29-30，44.

［6］ 陶 斌.瀝青路面坑槽冷補料性能研究［J］.山東交通科技，2015(3):47-50.

［7］ JTG E20—2011，公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程［S］.

Study and application of cold-mixing large-gap asphalt concrete

Wang Hongxiang1Ma Xiang2
(1.Jiangsu Modern Highway Bridge Co.，Ltd，Nanjing 210049，China; 2.Nanjing University of Forestry，Nanjing 210037，China)

In order to improve the daily maintenance technology of large-gap drainage pavement，the paper applies waterborne polyurethane emulsion epoxy asphalt material into the composition design of the cold-mixing asphalt drainage asphalt mixture，develops cold-mixing large-gap asphalt concrete fitting for winder repairing drainage pavement pothole.Through the practical engineering implementation，it proves that:large-gap asphalt concrete composed by waterborne polyurethane emulsion epoxy asphalt is a kind of good material suiting for daily drainage pavement maintenance.

large-gap asphalt concrete，cold patch material，water-based epoxy，pothole repair

TU535

A

1009-6825(2016)35-0115-02

2016-10-09

王紅祥(1973-)，男，工程師; 馬 翔(1980-)，男，副教授