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冷展瀝青材料的特性與配制技術(shù)
摘要:用冷展瀝青混合料修補路面坑洞,具有方便、快捷等優(yōu)點。為保證其疏松性和壓實性,在配制方法上,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(qū)別。實踐
表明,所研制開發(fā)的冷展材料使用性能良好,而本錢卻比同類進(jìn)口材料
大大降低。
關(guān)鍵詞:冷展瀝青混合料;修補;疏松性;壓實性;本錢
1前言
瀝青路面在長期的使用過程中,會出現(xiàn)疏松、坑洞、剝落等病害。路面
病害不僅降低了路面的服務(wù)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(fā)交通事故。因此對于路面出現(xiàn)的坑洞、破損
需要及時加以修補。
目前,修補路面坑洞大都采用熱拌瀝青混合料,它對于地點集中,工程
量較大的路面維修是可行的,但對于地點分散,工程量小的路面維修,
不僅因數(shù)目太少而瀝青拌和廠難以生產(chǎn),而且施工單位對熱瀝青混合料
的保溫順修補操縱也感到不便,特別在冬季和雨水較多的春季,因此道
路養(yǎng)護(hù)部分十分需要一種能夠隨時可以用于路面修補的材料。
路面修補用的瀝青混合料不同于普通熱拌瀝青混合料,它是事先將瀝青
混合料預(yù)拌好,用袋裝好儲存起來,當(dāng)發(fā)現(xiàn)路面上出現(xiàn)坑洞時,隨時運
到現(xiàn)場,進(jìn)行路面修補。由于平時儲存在倉庫內(nèi),使用時在常溫下進(jìn)行
攤展和壓實,因而將這種材料稱之為儲存式冷展瀝青混合料。
近年來,很多外國企業(yè)看好我國廣闊市場,紛紛來華傾銷他們的冷展材
料,但外商的冷展料大多價格昂貴,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展瀝青混合料配制技術(shù)的
研究,開發(fā)我們自己的價廉物美產(chǎn)品是非常必要的。
2冷展瀝青材料的特點
(1)這種混合料存放在密閉的袋內(nèi),可儲存幾個月,甚至更長的時間
,都能保持良好的疏松狀態(tài)而不結(jié)成團(tuán)結(jié),即使結(jié)成團(tuán)塊,經(jīng)拍打就能
散開;
(2)混合料在路面坑洞中攤展后,經(jīng)過壓實即能粘結(jié)成型而不疏松,
這就要求混合料具有良好的粘結(jié)性能和壓實性。
正是由于冷展瀝青混合料具備這樣的特性,因而所展路面具有以下優(yōu)點:
①路面在行車作用下會逐漸壓實,強度慢慢進(jìn)步。假如在路面修補時,
未能使用碾壓設(shè)備,路面在使用過程中經(jīng)行車碾壓會逐漸密實;
②由于在常溫下施工,且使用簡單工具即可進(jìn)行坑洞修補,操縱頗為方
便;
③冷展瀝青混合料預(yù)先在工廠生產(chǎn)并儲存起來,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(shè)管線后恢復(fù)路面使用;
5經(jīng)過碾壓成型的冷展瀝青路面,具有與熱展瀝青路面基本一樣的使用
性能,且冷展瀝青路面不易出現(xiàn)溫度收縮裂縫。
3冷展瀝青混合料配制原理與方法
冷展瀝青混合料必須具有良好的疏松性和壓實性,而這兩者既相矛盾又
同一,這是冷展瀝青混合料配制技術(shù)的難點,但又是配制技術(shù)的關(guān)鍵和
依據(jù)。試驗研究表明,影響冷展瀝青材料的性能主要有以下因素。
3.1瀝青的粘度
瀝青在混合料中起著粘結(jié)疏松集料成為整體的作用。根據(jù)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,為此瀝
青必須具有一定的活動性以易于展展。液體瀝青在不很高的溫度下已成
活動液體,有利于浸潤集料表面。當(dāng)溫度降至常溫時,粘度增大,內(nèi)聚
力也增大,于其他物體粘結(jié)性降低,使所拌混合料易于分散;但由于其
表面仍存在微弱的粘結(jié)性,當(dāng)在外力作用下使它們緊密接觸時,則又會
形成粘結(jié)而成為整體。同時在低溫下瀝青又不致粘度過大而使混合料無
法操縱,因此必須使用液體瀝青,但其輕質(zhì)油分應(yīng)不致?lián)]發(fā)過快。
根據(jù)研究,液體瀝青應(yīng)屬于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范圍內(nèi)。
3.2瀝青用量
當(dāng)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(jié),混合料易結(jié)塊成團(tuán),結(jié)團(tuán)后也不易打散。當(dāng)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界面,雖混合料有較
好的疏松性,但集料顆粒之間粘結(jié)性差,碾壓不能使混合料形成整體,
路面輕易出現(xiàn)疏松。因此,冷展瀝青混合料有一適宜的瀝青用量,但不
能用常規(guī)馬歇爾試驗方法確定。根據(jù)試驗資料回納適宜的結(jié)合料用量可
按以下經(jīng)驗公式估算:
p=0.021a+0.056b+0.099c+0.12d+1.2
式中p―――冷展瀝青混合料結(jié)合料用量,%;
a―――大于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―――小于0.075mm顆粒重量百分率,%。
3.3瀝青中的添加劑
(1)改性劑經(jīng)過試驗比較,在瀝青中添加樹脂改性劑,有利于進(jìn)步
混合料的粘結(jié)性,改善儲存性,尤其是改善混合料使用初期的穩(wěn)定性。(2)增水劑在瀝青中添加增水劑,有利于混合料抵抗雨水的腐蝕,
并使得能在濕潤狀態(tài)下緊急修補使用。
(3)催干劑在某些國外文獻(xiàn)中有先容在瀝青中添加催干劑,如亞硫
酸鹽廢液(sulphitewasteliquor)、環(huán)烷酸皂(naphthenatesoap)等
,以便使混合料顆粒表面的瀝青膜適當(dāng)?shù)馗稍,降低粘結(jié)性,保持混合
料的疏松性。使用催干劑必須經(jīng)過細(xì)致的選擇和反復(fù)的試驗,使用不當(dāng)
反而影響其粘結(jié)性。
3.4集料級配與礦粉用量
冷展材料是用于路面修補的材料,需要廣泛的適應(yīng)性,既可用于修補淺
的坑洞,又可用于修補深的坑洞,為此最好有較粗和較細(xì)兩種不同粒徑
的混合料,但養(yǎng)護(hù)部分只愿意使用一種規(guī)格的材料,同時較粗粒徑又易
造成掉粒,所以冷展材料宜設(shè)計成一種較細(xì)級配的混合料。
為進(jìn)步混合料的承載能力和表面粗糙度,其集料宜設(shè)計成近似sma以能
形成骨架結(jié)構(gòu)的級配,但礦粉用量控制在1%~3%范圍內(nèi),這樣有利于
進(jìn)步混合料疏松性和強度。冷展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(yīng)采用硬質(zhì)巖石軋制而成,具有良好的棱角性。
4冷展瀝青混合料技術(shù)要求
冷展瀝青材料作為路面修補材料,需要滿足一定的技術(shù)要求以判定其性
質(zhì),但不能按熱拌瀝青混合料的概念來進(jìn)行評定。
4.1疏松性與壓實性
如何評定冷展混合料的疏松性和壓實性,國際上大都采用經(jīng)驗判定的方
法。我們鑒戒工地現(xiàn)場檢驗土壤最佳含水量的簡便方法,即用手將混合
料捏緊,松開手混合料能成團(tuán),則表明混合料可壓實成型而不疏松;將
成團(tuán)的混合料拍一下,混合料就能散開,則表明混合料疏松性良好,方
法簡單而解決題目。
4.2初始強度
冷展混合料在壓實后需要達(dá)到一定強度,以承受車輪荷載。由于馬歇爾
試驗方便,故以穩(wěn)定度評定其初始強度。取冷展混合料1000g,在常溫
下正反面各錘擊75次,脫模后在常溫下測定馬歇爾穩(wěn)定度。
4.3殘留穩(wěn)定度
儲存性冷展瀝青混合料壓實后,初始空隙率大,抗水性差,因此需要檢
驗其水穩(wěn)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
后的穩(wěn)定度sw,該穩(wěn)定度sw與原穩(wěn)定度so之比值k=sw?so,作為評定
混合料的水穩(wěn)性。
4.4低溫粘結(jié)性
為檢驗混合料在冬季低溫下的粘結(jié)性能,將混合料裝進(jìn)塑料袋內(nèi),然后
放在-10℃的冰箱內(nèi)冷凍4h以上,取出后將1000g樣品立即裝進(jìn)試模,
每面錘擊150次,觀察是否能粘結(jié)成型,在常溫下測試馬歇
爾穩(wěn)定度,其值要求大于1.5kn。
冷展瀝青混合料技術(shù)要求列如表2。
5冷展瀝青混合料生產(chǎn)與應(yīng)用
5.1冷展混合料現(xiàn)場生產(chǎn)
先配制改性稀釋瀝青結(jié)合料,采用重交通道路瀝青、樹脂、石油溶劑、
添加劑配合而成,其粘度分別調(diào)配成適合于冬春季節(jié)和夏秋季節(jié)兩種。
集料采用0~3mm和356mm兩種集料進(jìn)行配合。結(jié)合料用量先按上述經(jīng)驗
公式計算,然后根據(jù)試拌情況加以調(diào)整。
混合料在60℃~80℃的溫度下進(jìn)行拌和。出料后采取措施令其快速冷卻
,然后裝袋儲存。取現(xiàn)場生產(chǎn)的冷展瀝青混合料,在室內(nèi)進(jìn)行試驗,檢
驗疏松性與壓實性良好,初始強度和抗水性試驗結(jié)果列如表3。
5.2冷展混合料現(xiàn)場應(yīng)用
2000年3月生產(chǎn)的冷展瀝青混合料,經(jīng)過3個月的儲存后于6月進(jìn)行實地
使用。在經(jīng)歷了夏季36℃~37℃的高溫順3次臺風(fēng)暴雨的襲擊,又經(jīng)歷
了冬季低溫考驗,修補路面保持良好狀態(tài),沒有脫粒、疏松等現(xiàn)象。在
施工時,為模擬雨天施工,還曾特地帶水作業(yè),以考驗這種材料的抗水
性,至今路面未發(fā)現(xiàn)脫粒、疏松現(xiàn)象,說明材料具有較好的抗水性,F(xiàn)
在,這種冷展材料已逐漸在城市道路和郊區(qū)公路上得到應(yīng)用,其效果與
國外同類產(chǎn)品相比盡不遜色。
6本錢經(jīng)濟比較
配制儲存式冷展瀝青混合料,在材料配方上與熱拌瀝青混合料有所區(qū)別
,本錢相對較高,同時由于冷展瀝青材料生產(chǎn)量很少,治理、包裝要求
較高,也使本錢有所進(jìn)步。粗略測算,這種冷展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(chǎn)廠家能既有利可圖,而養(yǎng)路
部分又能承受。同國外經(jīng)銷的冷展材料相比,因國外產(chǎn)品經(jīng)遠(yuǎn)間隔運輸
、加收關(guān)稅和高額利潤,價格差未幾為熱拌料的10倍~20倍。由此可見
,所開發(fā)的產(chǎn)品性能既好,本錢又低,故具有良好的應(yīng)用遠(yuǎn)景。
參考文獻(xiàn)
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