冷补沥青混合料组成及性能研究

(2)稀释剂

冷补沥青混合料必须具备优良的存贮性能，而且在冬季低温环境下可以方便铺筑施工，所以需要往基质沥青中掺加适量的稀释剂以降低粘度。稀释剂可以选择汽油、柴油或者煤油等有机溶剂，既达到降低粘度的效果，由保证和基质沥青具有良好的相容性。但是结合冷补沥青混合料长期贮存和安全生产的要求，选择挥发速度慢、闪点较高的柴油制备冷补沥青。柴油用量应当结合冷补沥青的粘度和施工温度进行确定。采用符合国家标准的－20#车用柴油，结合甘肃冬季气温条件，确定柴油和基质沥青用量比例为20:80［5］。

(3)冷补剂

添加冷补剂，能够显著改善冷补沥青与集料的粘附性和粘结力，从而提高冷补沥青混合料的强度和水稳定性，所以冷补剂对冷补沥青及冷补沥青混合料至关重要。试验采用进口原装冷补剂，该添加剂具有化学改性和物理改性双重作用，改性机理为添加剂中的主要成分与基质沥青充分相容并进行分子交联。

集料

冷补沥青混合料用矿料必须满足热拌沥青混合料用矿料技术指标，以保证冷补沥青混合料的应用效果。试验采用永登料场的0～3机制砂、3～5碎石、5～10碎石、10～15碎石和矿粉，各项指标均满足规范要求。

抗剥落剂

首先，因为柴油在一定程度上削弱了沥青和集料之间的粘结力，降低了冷补沥青混合料的强度和水稳定性;其次，刚铺筑的冷补沥青混合料空隙率比较大，雨水极易下渗，在行车荷载产生的动水压力作用之下，容易出现水损坏。消石灰作为一种广泛应用的抗剥落材料，施工方便显著显著。因此，在制备冷补沥青混合料时，有必要掺加消石灰，从冷补沥青混合料整体性能考虑，最后确定消石灰用量为 2. 0%。

冷补沥青混合料配合比设计

矿质混合料级配设计

为了保证冷补沥青混合料良好的施工和易性及其有机溶剂的挥发，冷补沥青混合料普遍采用骨架嵌挤结构，与沥青混凝土 AC 级配相比较，冷补沥青混合料粗集料含量较多，细集料含量较少。根据各档集料和矿粉的筛分结果，按照 LB －13 级配范围进行设计，取接近中值偏细型级配，各筛孔通过率如表 2 所示。

最佳油石比确定

与热拌沥青混合料不同的是，冷补沥青混合料采用纸迹方法来确定冷补沥青最佳用量。按照4.5%、4.8%、5.1%的冷补沥青用量制备冷补沥青混合料，然后将80℃的冷补沥青混合料摊铺到白纸上(图1)，观察落在白纸上的沥青痕迹，最后确定冷补沥青最佳用量为4.8%。

冷补沥青混合料性能研究

冷补沥青混合料初始强度

为了确保冷补沥青混合料不被汽车轮胎带走或者推移，完成铺筑的冷补沥青混合料必须具备一定的强度，因此有必要对其初始强度进行测试，验证冷补沥青混合料的路用性能。将冷补沥青混合料双面击实 75次，试件冷却之后脱模，放置于 25℃ 恒温水浴 30 ～45min，然后测试其修正马歇尔稳定度。冷补剂不同掺量条件下初始强度如表 3 所示。

试验结果表明，随着冷补剂掺量的增加，冷补沥青混合料初始强度逐渐提高。当冷补剂掺量为 1% 和2%时，冷补沥青混合料初始强度较低，而且在 25℃水浴养生 48 小时试件出现松散;当冷补剂掺量为 3% 和4%时，冷补沥青混合料初始强度进一步提高，而且水稳定显著提高，在 25℃ 水浴养生 48 小时试件依然完整，4%掺量时残留稳定度达到 73. 4%。

冷补沥青混合料成型强度

冷补沥青混合料铺筑完成之后，其强度随着时间的延长继续增大，直至有机溶剂完全挥发，混合料最终成型完成，强度达到最大值。成型强度对混合料颗粒之间粘结性能、原路面坑槽修补效果具有重要影响。首先将冷补沥青混合料双面击实 25 次，然后置于110℃烘箱养生 24 小时(模拟混合料铺筑施工之后有机溶剂不断挥发的情形)，再然后将试件双面击实 25次，最后冷却之后进行脱模，放置于 25℃ 恒温水浴 30－45min，测试其修正马歇尔稳定度。冷补剂不同掺量条件下成型强度如表 4 所示。

试验结果表明，随着冷补剂掺量的增加，冷补沥青混合料成型强度、残留稳定度显著提高，流值减小。当掺量达到 3%和 4%时，成型强度分别达到 7. 83 kN 和8. 87kN，残留稳定度分别达到 86. 5%和 88. 5%。

冷补沥青混合料冻融劈裂强度

冻融劈裂试验用来模拟试件在有水冰冻的条件下的强度，可以很好地评价冷补沥青混合料在冬季严酷气候条件下的路用性能，从而进一步验证冷补沥青混合料的耐久性和服务水平。对冷补沥青混合料成型强度进行测试，并且按照冻融劈裂试验方法测试劈裂强度比。冷补剂不同掺量条件下劈裂强度及劈裂强度比如表 5 所示。

试验结果表明，随着冷补剂掺量的不断增大，冷补沥青混合料劈裂强度和劈裂强度比逐渐提高。当冷补剂用量为 1%和 2% 时，混合料劈裂强度较低，而且冻融循环之后强度衰减较大;当冷补剂用量为 3% 和 4%时，混合料劈裂强度明显提高，而且劈裂强度比较高。

结论

(1)SK90 基质沥青与柴油用量按照 4:1，同时掺加冷补剂制备冷补沥青，按照 LB － 13 矿料级配范围设计混合料级配，采用纸迹法确定冷补沥青混合料冷补沥青最佳用量为 4. 8%。

(2)冷补剂对冷补沥青混合料初始强度、成型强度和冻融劈裂强度等性能具有重要影响，冷补剂用量越大，混合料强度越高，当冷补剂用量为 3% ～4% 时，路用性能表现较好。

(3)对比初始强度和成型强度发现，随着临期增加、有机溶剂不断挥发，冷补沥青混合料强度显著提高，因此采用骨架嵌挤结构的矿料级配类型，对冷补沥青混合料有机溶剂挥发、强度成型具有重要意义。

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