沥青路面坑槽冷补技术研究综述及展望

郭怀存（甘肃省交通规划勘察设计院股份有限公司，甘肃 兰州 730000）

1 引 言

沥青路面是我国高等级路面的主要组成形式，与水泥混凝土路面相比，其具有行车舒适性好、路面平整度高、施工期短、噪声小、养护维修方便等优点。但是在长期的使用过程中，路面要经受车辆荷载及外界环境的长期作用，不可避免的会产生开裂、车辙、推挤、坑槽等病害，严重时会降低行车舒适性，大大缩短道路使用寿命，甚至危及行车安全。

坑槽作为沥青路面病害的重要组成形式，其产生的原因是多方面的，但水损坏及车辆荷载的反复作用是其产生的最主要原因。目前，对于沥青路面坑槽的修补主要采用热拌沥青混合料，其具有强度高、稳定性好、与旧路面兼容性良等优点，但其施工受环境影响较大，在低温季节及降雨天气不得施工，严重影响了坑槽的及时修补。而且，热拌沥青混合料在拌和及施工过程中会产生大量的有害气体，不仅危害施工作业人员身体健康，而且严重污染环境[1]。因而，冷拌沥青混合料作为一种新型材料应运而生，其具有无需加热、环境污染少、适于低温季节及雨天施工、施工简便等优点。

2 冷补材料分类及性能评价方法

冷补沥青材料的作用原理是在常规沥青中添加柴油等稀释液，外加添加剂，以降低沥青黏度，实现其可在低温施工的目的，作为冷补沥青混合料其应具有以下性能[2]。

1）良好的高温抗车辙、低温抗开裂以及水稳定性；

2）具有足够的强度；

3）与旧路面良好的粘结性及相容性；

4）较好的抗疲劳及耐老化性能等。

2.1 修补材料分类

根据成型过程及结合料类型的不同，冷补沥青混合料主要分为三大类[3]：

2.1.1 溶剂型

该类沥青混合料是用稀释液（煤油、柴油等）对原沥青进行稀释，然后添加一定量的外加剂，使沥青在低温及常温条件下具有一定的流动性，实现与集料低温或常温的拌和。拌和后，由于沥青粘度较小，可较长时间的储存，铺筑于路面后，随着稀释液的挥发，混合料的强度逐渐形成。

2.1.2 反应型

该类沥青混合料是通过两种或多种组分的材料进行交联固化发应，且反应需要一定的时间。在反应初期，沥青呈流动状态，可在低温或常温下与集料拌和，随着反应的进行，混合料强度逐渐形成。因而，该种沥青混合料需要在现场拌和，并及时进行施工。

2.1.3 乳剂型

该类沥青混合料采用的沥青为乳化沥青，该沥青在常温下具有良好的流动性，因而可实现与集料在常温下的拌和，拌和后其性能稳定（破乳前），可袋装进行储存。铺筑于路面后，乳化沥青中的水分逐渐挥发（乳化沥青破乳），混凝土强度逐渐形成。

2.2 性能评价方法

目前，国内外对于冷补沥青混合料的性能评价并无统一标准，国内达成的共识是应当具有良好的疏松性及可压性，具有较高的强度及良好的水稳性，具体包括以下几个方面[4]：

2.2.1 初始强度

以沥青混合料摊铺碾压后第7d的稳定度作为标准，要求其应大于2.0KN。

2.2.2 成型强度

以沥青混合料摊铺碾压后第7d的稳定度作为标准，但不同的研究机构要求有所不同，同济大学要求大于5.0KN，长安大学要求大于4.0kn，日本要求大于3.0KN。

2.2.3 工作性

包括疏松性和可压实性，对冷补沥青混合料进行抗压强度试验，老化前的强度应小于200KPa，老化后的强度应小于1000KPa。

2.2.4 水稳定性

以浸水马歇尔试验方法进行评价，要求残留稳定度不小于70%。

3 路面修补技术

良好的坑槽修补技术是保证沥青路面坑槽修补质量的前提，因而选择合适的修补技术十分重要。根据修补设备及施工工艺的不同，目前的修补技术主要包括四大类[5]：

3.1 挖补式修补技术

该技术是目前最为常见的修补技术，修补时将不规则的坑槽部分切割成矩形，并挖至路面完好部分，然后填补修补材料，最后碾压成型。修补后使用年限较长，因而又称永久修补技术。

3.2 填料式修补技术

该技术修补坑槽时对坑槽进行简单处理后直接填充填料，然后碾压成型。该技术是一种临时的紧急修补技术，修补后极易再次破坏。

3.3 喷射式修补技术

该技术在国内使用较少，是世界上最新的坑槽修补技术。该技术修补坑槽时，采用自动养护车，将乳化沥青以高压喷射的方式喷入坑槽，修补路面，无需碾压。该技术修补的坑槽经久耐用，对交通影响小，可随时开放交通。

3.4 热烘式修补技术

该技术仅需对路面进行简单处理后（去除表面杂物），使用加热设备对坑槽处路面进行加热，然后填入沥青混合料，最后使用碾压设备碾压成型。但是由于加热设备加热深度有限，因而只能用于上面层损坏的坑槽修补。

4 研究进展

国外对于冷补材料的研究较早，19世纪20年代开始，前苏联和美国开始对冷补材料展开研究，研究时前苏联重点关注混合料成型后的强度，因而矿粉掺量较高[6]。美国的SHARP 计划中涉及了冷补材料的研究，研究时采用级配与热拌沥青混合料相同，沥青采用的溶剂型沥青，重点关注溶剂挥发速度与外界湿度和温度的关系。

加拿大推出特有的添加剂，重点研究冷补材料在低温条件下的施工，研究时采用的级配为开级配，矿粉掺量少，但强度较高。日本根据情况的不同研发了两种型号的沥青混合料。英国重点研究乳剂型冷补材料，并在实际工程中使用，取得了良好的效果。

国内对于冷补材料的研究较晚，但随着研究的深入，取得了丰硕的成果。山西太原公路管理局在1994年开始研究冷补材料，并在108国道、太长线等实际工程中使用了该技术，效果良好[7]。四川公路科技事业有限责任公司开发了溶剂型沥青（LB沥青），该沥青是在基质沥青中掺加有机溶剂及添加剂，在常温下呈流动状态，并在实际路面坑槽修补工程中使用了该材料，效果良好[8]。

长安大学[9]开发了溶剂型沥青，并开发了HU-L添加剂，该添加剂为棕色，带有刺激性气温，制备的沥青混合料可常温存放6个月以上。同济大学对冷补材料的强度形成机理进行了研究，指出冷补混合料的强度来源于沥青的分子力作用，其强度主要依靠沥青粘度、膜厚及矿粉用量[10]。东北林业大学对冷补材料也进行了系统的研究，并应用于实际工程，效果良好。广东工业大学对环氧乳化沥青进行了大量研究，发现其性能优于普通沥青，可满足路面坑槽修补的需要[11]。此外，东南大学、长沙理工大学、武汉理工大学等知名院校也对坑槽冷补材料展开研究，取得了丰硕的成果，大大促进了我国公路养护技术的发展。

总之，目前国内外对于冷补材料的研究以溶剂型为准，分析原因主要是因为反应型冷补材料成本太高，乳剂型冷补材料成型时间长，初期强度低，以及储存不稳定等。

5 展 望

冷补材料具有可储存、节能环保、施工方便、可在低温雨雪天气施工等优点，对快速修补道路坑槽优势明显。随着研究的深入，国内外在坑槽冷补材料研究方面取得了丰硕的成果，但仍有一些问题尚未解决，如缺乏专门的评价体系及试验方法评价其性能、疏松性和可压实性的平衡、新老材料界面的粘结、冷补材料强度相对较低等问题，仍然是未来冷补材料的研究热点。

同时，目前围绕坑槽冷补的研究多集中于施工工艺及修补材料两大方面，缺乏修补材料结构方面的研究。无论使用何种材料均应建立在一定结构的基础上，脱离结构的材料研究及开发是毫无意义的。而且，对于坑槽修补深度也无相应标准，只是评经验确定，修补后路面性能如何也缺乏评价标准。

受限于目前压实工艺的水平，坑槽边角位置往往得不到有效的压实，成为坑槽修补后的薄弱环节，极易在边角位置再次发生沥青混合料的松散、剥落，进而产生新的坑槽。因而，如何采取有效的施工工艺保证边角位置的压实质量是急需解决的一大问题。

[1]任永利.HU-L冷补料在高等级公路沥青路面养护维修中的应用[J].广东公路交通,2003.

[2]时宁.沥青路面坑槽修补界面技术研究［D］.重庆:重庆交通大学，2007.

[3]庞世华，陈忠达，惠丹丹.环氧树脂改性乳化沥青冷补混合料的研究［J］.石油沥青，2012，26(4):46－48.

[4]陈士轩,孙术学,李红.沥青路面坑槽病害冷补材料研究综述[J].公路交通科技(应用技术版),2016,12(07):3-4.

[5]庞世华.环氧乳化沥青冷补混合料及应用研究［D］.西安:长安大学，2013.

[6]惠高峰.马安厚.郝毅庆.常温沥青混合料冬季修补沥青路面坑槽技术的研究与应用[J].山西交通科技,1998.

[7]王玉亮.沥青路面冬季补坑槽技术研究与实践[J],山西交通科技.2000.

[8]杨扬.寒区沥青砼路面坑槽冷补材料路用性能研究[D].黑龙江:东北林业大学.2007.

[9]盖卫鹏.冷补沥青混合料养护技术研究［D］.西安:长安大学,2010.

[10]余世敏.储存式冷铺沥青混合料的设计及应用研究[D].上海:同济大学,2008.

[11]何远航.水性环氧树脂改性乳化沥青及其微表处路用性能研究[D].广州:广东工业大学,2008