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

　　關(guān)鍵詞：科寧冷補瀝青混合料,配制技術(shù),性能分析

　　一、冷補材料的特點

　　為了解決冬季不利氣候條件下路面的及時性修補問題，20世紀80年代，國外已經(jīng)開始冷補材料的試驗與應用。20世紀末，許多外國企業(yè)看好中國市場，紛紛來華推銷他們的冷補材料。國內(nèi)已有多家科研單位進行冷補添加劑的研制。冷補添加劑的不同，將直接影響冷補材料的性能與質(zhì)量。2002年，我們在考察、調(diào)研了國內(nèi)外冷補材料的應用情況后，與北京安通科寧建筑材料有限公司合作，引進美國生產(chǎn)的科寧冷補添加劑(KN)，在G312線禮泉養(yǎng)護基地建廠，研究、生產(chǎn)冷補材料，我們稱之為科寧冷補瀝青混合料。通過我們不斷的調(diào)制與研究試驗，現(xiàn)已基本掌握了這種冷補材料的特性與配制技術(shù)。建廠一年來，已生產(chǎn)科寧冷補瀝青混合料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，可以說填補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的一項空白。

　　二、科寧冷補混合料的配制原理

　　(一)材料組成

　　科寧冷補瀝青混合料由瀝青、柴油、科寧冷補添加劑和礦料組成。生產(chǎn)時，預先配制冷補瀝青，然后采用專用冷拌瀝青攪拌設(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)出冷補材料。

　　(二)材料性能

　　1、冷補瀝青由添加劑、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，并將修補材料和路面粘和。當瀝青被稀釋后，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，使其具有冷補材料所需的低溫粘聚性、抗凍性等性能。

　　2、科寧冷補添加劑由多種聚合物組成，是配制冷補瀝青的關(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。科寧冷補添加劑可以改進稀釋后的瀝青與干(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，并有助于冷補材料初期強度的形成。

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

　　(三)科寧冷補瀝青混合料的強度形成機理

　　科寧冷補瀝青混合料的強度形成過程與熱拌瀝青混合料的強度形成有所不同。熱拌瀝青混合料是熱塑性的，當瀝青溫度降到常溫時混合料的強度就完全形成。而冷補瀝青混合料的瀝青經(jīng)過改性后，已基本不完全是熱塑性，混合料的強度形成有一個緩慢的過程。混合料被攤鋪、碾壓時具有可塑性、流動性，可被擠壓至坑槽中任何不規(guī)則的地方，在行車和空氣的作用下，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，混合料的密實度增大，對路面軟的感覺逐步消失。此后隨著時間的推移，強度會逐步嗇，變形和強度會逐步穩(wěn)定，添加劑在不破壞瀝青原有膠體結(jié)構(gòu)的情況下，增強了瀝青的粘附性和瀝青混合料的水穩(wěn)性、低溫抗裂性，達到或超過熱拌瀝青混合料冷卻后的性能。

　　混合料變硬、強度形成和趨于穩(wěn)定與很多因素有關(guān)。外因：氣溫、車流量、鋪筑層厚度。內(nèi)因：礦料級配類型、稀釋劑的多少等。

　　四、科寧冷補瀝青混合料的配制方法

　　(一)科寧冷補瀝青的配比

　　在生產(chǎn)科寧冷補瀝青混合料時，先在實驗室進行冷補瀝青配比試驗。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)護實際，我們在室內(nèi)進行了冬季、春秋季兩種類型的KN冷補瀝青配比試驗。

　　科寧公路提供的冬季配方為：冷補劑∶柴油∶瀝青=2.5∶24∶73.5，經(jīng)室內(nèi)配置試驗，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)出的冷補材料其粘聚性差，易離析。經(jīng)過反復試驗，確定室內(nèi)配比為：冷補劑∶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。以上配比中礦料級配是根據(jù)科寧公司提供的KN-13型礦料級配技術(shù)要求進行的試配，其礦料合成級配為10～15mm碎石為40%，0～5mm碎石為58%，石屑為2%，瀝青用量為4.9%。

　　KN冷補瀝青混合料室內(nèi)配比工藝為：2.5%冷補劑與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)資料中說明，科寧冷補瀝青用量原則上以顆粒4.75mm以下的礦料范圍變化趨勢進行相應的調(diào)整，每0.25%為一個調(diào)整范圍。生產(chǎn)時冷補瀝青用量可參照下面計算公式：

　　P=0.02A+0.07B+0.15C+0.20D

　　其中：P—一定重量的干燥的礦料中應加入的冷補瀝青的數(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)護生產(chǎn)實際需要以及礦料級配的不同，配制出了以下幾種配方，以適用不同的養(yǎng)護需要。

　　KN冷補瀝青配比

　　(二)科寧冷補瀝青混合料的礦料級配

　　礦料級配除采用科寧公司推薦的KN-13外，我們又根據(jù)養(yǎng)護實際，選用AM-16、AM-20、AM-25三種級配進行了試驗，試驗證明，選用以上三種瀝青碎石結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的科寧冷補材料因其空隙率大柴油較易揮發(fā)，抗車轍性能好，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-冷補瀝青混合料礦料配比

　　科寧冷補瀝青混合料中冷補瀝青的配比是關(guān)鍵，其中當柴油用量較大時混合料強度形成慢;當柴油用量較小時混合料凝固較快，使用時不易操作。在生產(chǎn)時應根據(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添加劑(美國產(chǎn))，溶劑選用國產(chǎn)-10號柴油，瀝青選用蘭煉中、輕道路石油瀝青A-100乙型，礦料選用機軋碎石。所選材料均經(jīng)過室內(nèi)試驗，滿足規(guī)范和使用要求。

　　生產(chǎn)設(shè)備除應有瀝青存儲和加熱掊水設(shè)施外，還應配置“KN-冷補瀝青”混合罐，混合罐應具有機械攪拌或油泵循環(huán)裝置及加熱系統(tǒng)，以便能夠?qū)崿F(xiàn)科寧冷補瀝青配制時循環(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噸導熱油設(shè)備，3號攪拌罐，西安筑路機械廠生產(chǎn)的YLB-40型瀝青拌和機。

　　2.生產(chǎn)過程

　　科寧冷補混合料生產(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瀝青，攪拌時間約三十分鐘左右，保證攪拌均勻。配制時要嚴格控制材料的劑量，并注意冷補瀝青的溫度，溫度宜保持在80～120℃范圍內(nèi)，最高不能超過140℃。

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

　　五、科寧冷補瀝青混合料的性能分析試驗

　　(一)基本材料性能試驗

　　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

　　2、柴油

　　采用標號-10號柴油。

　　3、礦料

　　采用陜西禮泉縣趙鎮(zhèn)機扎Ⅱ類石灰?guī)r碎石，規(guī)格為10～15nn碎石、0～5mm碎石、石屑3種類型。

　　粗集料試驗結(jié)果

　　4、礦料篩分及合成級配

　　礦料篩分試驗

　　礦料合成級配

　　(二)KN冷補瀝青混合料性能試驗

　　目前國內(nèi)外冷補瀝青混合料還沒有具體的技術(shù)指標和規(guī)范。試驗時，參照熱熱瀝青混合料試驗方法，結(jié)合交通部公路科學研究所、科寧公司以及長安大學張秀華教授“HU-L型冷施工瀝青混合料”材料簡介中的有關(guān)試驗方法，對KN冷補瀝青混合料進行試驗分析。

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

　　1、混合料穩(wěn)定度試驗

　　制作方法：將拌合好的冷補瀝青混合料在163℃下，烘置5小時后，按照熱拌瀝青混合料試驗方法，制成馬歇爾試驗試件，再進行各項指標試驗。本次試驗選用中輕型交通指標兩邊各擊實50次。

　　3、KN冷補瀝青混合料抗剝離試驗

　　取KN冷補瀝青混合料50g，置于600mml燒杯中，加入400mml水煮沸，進行水煮法檢驗，試驗時用玻璃攪棒以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行觀察，石料表面所裹附的瀝青沒有任何剝落，試驗要求裹附面不小于95%。

　　4、低溫工作度和抗凍性

　　按照KN冷補瀝青混合料的試驗要求，將KN冷補瀝青混合料在松散狀態(tài)下，放進-10℃的冰柜中，保持24小時，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，沒有發(fā)現(xiàn)凝聚結(jié)塊現(xiàn)象，很容易攤鋪。

　　當溫度下降時，熱拌瀝青混合料會出現(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冷補瀝青混合料的試驗要求，將KN冷補瀝青混合料冷卻至4℃，按照馬歇爾試件的擊實方法正反擊實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20次，稱取篩子中殘留試樣質(zhì)量，殘留試樣達100%，符合要求。

　　6、路面取芯試驗

　　冷補瀝青混合料強度形成需要一個緩慢的過程。我們經(jīng)過對G108線K423+500和G312線K1535+900兩處修這站時間達一年的路面坑槽進行鉆孔取芯試驗，結(jié)果如下：

　　芯樣試驗結(jié)果

　　六、效益分析

　　科寧冷補瀝青混合料同熱拌料相比，具有能長期存放、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，對路面病害可以做到隨壞隨補，減少和防止了路面病害的擴大，保證了路面的及時養(yǎng)護。由于冷補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。精略測算，科寧冷補瀝青混合料的價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)使用科寧冷補料，路面病害能夠及時得到修補，保證了車輛暢通和運輸安全，社會效益顯著。

　　七、結(jié)語

　　通過試驗及應用，證明使用科寧冷補材料進行路面病害修補，其路用效果和各項質(zhì)量指標均能達到規(guī)范要求，尤其是在冬季和和雪等不利氣候條件下進行路面病害修補，性能和質(zhì)量指標也沒有降低。

　　目前，冷補材料已在我國許多地區(qū)試驗及應用，建議國家應盡快制定冷補材料的技術(shù)標準和規(guī)范，以利于冷補材料的進一步推廣應用。