冷拌冷铺沥青混合料技术进展

徐世法，黄玉颖，蔡硕果，李思童，李建民

1. 北京建筑大学 土木与交通工程学院，北京 100044

2. 北京特希达交通勘察设计有限公司，北京 100071

3. 北京市首都公路发展集团有限公司，北京 100161

0 引言

随着社会经济的发展，环境问题越来越受关注。冷拌冷铺沥青混合料是在常温下进行拌合与施工的新型沥青混合料，不像热拌及温拌沥青混合料那样需要对矿料、沥青进行加热和高温摊铺碾压，大大降低了燃料消耗和有害气体的排放，因而成为了近年来业内研究的热点。目前，冷拌冷铺沥青混合料主要分为乳化型、溶剂型和泡沫型。

1 乳化型冷拌冷铺沥青混合料

乳化沥青是由基质沥青、乳化剂和水组成的液态沥青。乳化型沥青混合料由乳化沥青、添加剂和集料在常温下拌合而成。乳化沥青既可与废旧沥青混合料拌合形成乳化型冷再生沥青混合料，又可与新矿料拌合形成乳化型冷拌冷铺沥青混合料[1-2]。

20世纪初，欧洲开始将阴离子乳化沥青用于防水，并逐步推广至道路建设。阳离子乳化沥青于20世纪50年代末研制成功，相比阴离子乳化沥青，它与集料具有更好的黏附性[3-5]。20世纪60年代，中国在《公路运输快报》中首次介绍了国外冷拌沥青混合料技术。20世纪70年代，交通部组成了 “阳离子乳化沥青及其路用性能研究”课题协作组，对阳离子型乳化剂的研制与生产、乳化工艺与乳液的配方、乳化机械与乳化车间的设置、阳离子乳化沥青的检验标准及试验方法、乳化型沥青混合料配合比设计方法、乳化沥青筑路及养护施工技术等关键问题进行了研究[6]。

实体工程检测

20世纪80年代，河北省沧州市公路局在交通量较大的保定—沧州公路干线河间公路站门口铺筑了1 200 m2的乳化型冷再生沥青混合料试验段。同时，在海兴县张皮庄—辛集三级公路辛集修配厂门前铺筑了2 100 m2的乳化型废旧沥青混合料表面处治试验段。试验路经过2年行车考验，路面平整坚实，无推挤、油包，摩擦系数、纹理深度、渗透系数检测结果合格，为旧沥青路面冷再生机械化施工工艺提供了实践经验。

乳化沥青

进入21世纪后，对于乳化型冷拌冷铺沥青混合料研究主要集中在强度形成机理、性能评价、性能改善和施工工艺等方面。相关研究成果表明，乳化型沥青混合料的强度随着水分的蒸发而增大。添加水泥可改善乳化型沥青混合料的强度、高温稳定性和水稳定性，但不利于低温抗裂性[7]。通常，推荐水泥用量为1.0%~1.5%。

沈阳建筑大学课题组对乳化型沥青混合料的不同击实方式进行过研究，结果表明乳化型沥青混合料需进行二次击实[8]。

北京建筑大学课题组通过对室外自然养生和室内烘箱养生的乳化型沥青混合料进行路用性能（马歇尔稳定度、高温抗车辙性能、低温抗开裂性能以及抗水损坏性能）测试，结果表明，在室内90 ℃养生24 h能较好地模拟室外自然养生，并将其推荐为室内试验加速养生条件[9]。

2013年，北京建筑大学课题组开发了乳化型冷拌冷铺沥青混合料超薄磨耗层，并将其应用于内蒙古准兴重载高速公路。路用性能检测结果表明，其各项性能指标均能满足热拌改性沥青混合料的技术要求，如表1所示。

2 溶剂型冷拌冷铺沥青混合料

溶剂沥青是由基质沥青、溶剂以及添加剂组成的液态沥青，它主要利用溶剂对沥青各组分溶解能力的差异，选择性地溶解其中一个或者多个组分，使黏稠沥青在常温或低温下处于液态。溶剂型冷拌冷铺沥青混合料是由溶剂沥青、矿料及添加剂在常温下拌合形成的，主要用于坑槽修补，其强度随着溶剂的挥发而增大[10]。

表1 乳化型冷拌冷铺沥青混合料

20世纪30年代，为满足冬季沥青路面修补的需要，苏联、英国、德国等发明了溶剂型可储存式常温沥青混合料，用于路面快速修补[11]。通常使用的溶剂有煤油、粗汽油、汽油煤油馏分及其他液体石油加工产品。

20世纪末中国开始使用由进口溶剂沥青制备的溶剂型沥青混合料，并应用在道路修补中。长期的跟踪观测结果表明，在25 ℃的环境下，使用溶剂型沥青混合料对破损道路进行修复，使用效果良好[12]。

21世纪初，中国研制了多种溶剂型沥青，其主要组成材料为基质沥青、有机溶剂、还原剂等，主要用于路面坑槽修补。

近年来，重庆交通大学课题组研发了一种应用于农村公路的溶剂型冷拌冷铺沥青混合料，并在重庆市荣昌县东南方的四级公路面层中应用。经长期观测发现，混合料强度随时间延长而增大；在车辆的压实作用下，混合料的空隙率逐渐降低，整体路用性能接近热拌沥青混合料[13]。

北京建筑大学课题组开发了溶剂型改性沥青混合料，提出了室内加速养生方法，并对其路用性能进行了评价，结果表明，各项指标均能满足热拌改性沥青混合料的技术要求，可应用于路面面层[14]。2016年，京通快速路辅路使用AC-10溶剂型冷拌冷铺沥青混合料铺筑了试验路，使用效果良好。课题组取样后在实验室进行测试，测试结果见表2。

拌合与成型状态

表2 AC-10溶剂型冷拌冷铺沥青混合料测试结果

3 泡沫型冷拌冷铺沥青混合料

通过一些装置在高温沥青中加入少量水会产生气泡，从而使沥青表面积增加，体积膨胀数倍至数十倍，这种膨胀成泡沫的沥青称为泡沫沥青。泡沫沥青使沥青的黏度下降，从而更好地与集料裹附。泡沫沥青的基本性质主要受发泡用水量和沥青温度的影响，沥青发泡特性的基本指标是膨胀率和半衰期。

泡沫型冷拌冷铺沥青混合料是由泡沫沥青、矿料及添加剂在常温下拌合而成的。在泡沫型冷拌冷铺沥青混合料中加入适量水泥可提高其早期强度，此外含水量对混合料强度也有显著影响，含水量越大强度越低。

1928年，第一个关于泡沫沥青的专利技术在德国诞生。20世纪60年代，泡沫沥青开始应用于稳定土基层；后来，泡沫沥青也开始在温拌沥青混合料中应用；目前，泡沫型冷拌冷铺沥青混合料技术主要应用于废旧沥青混合料的冷再生。

广西深汕西高速公路有限公司在深汕高速公路西段大修工程中使用泡沫沥青厂拌冷再生技术铺筑了厚度为20 cm的泡沫型沥青冷再生基层，混合料性能检测结果见表3。

4 结语

（1）冷拌冷铺沥青混合料的关键技术问题是沥青与矿料的裹附性以及混合料的工作和易性、路用性能、施工便利性和经济性。

（2）冷拌冷铺沥青混合料在材料技术要求、配合比设计方法、性能评价、施工设备及工艺等方面缺少认可度较高的规范和标准，亟需开展相关研究。

（3）乳化型冷拌冷铺沥青混合料具有较强的抗疲劳、抗开裂性能，其强度形成机理已较为明确；但其室内养生方式和击实方式还未在业内形成共识，对其长期路用性能、生产与施工配套设备方面的研究较少，有待加强。

（4）对应用于大规模摊铺的溶剂型冷拌冷铺沥青混合料的研究还处于起步阶段。对于溶剂沥青中溶剂挥发所带来的环境影响有待进一步评估。开发少挥发或不挥发的反应型溶剂沥青是将来研究的重要方向。

（5）泡沫型冷拌冷铺沥青混合料成本低、制备工艺简单、环保性突出，但如何提高泡沫沥青混合料的路用性能是未来研究的重点。

表3 泡沫型沥青冷再生混合料性能检测结果

参考文献：

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