摘 要

近些年来沥青冷补料因施工便捷带来良好的经济效益、社会效益而受到青睐。简单快速的沥青基材路面修补，对公路交通系统的恢复起到很重要的作用。但目前关于冷补沥青混合料修补路面还未能有相关标准，尤其是温度这个方面，故通过此次试验，为施工提供一些关于施工温度指导性建议。因此本文主要通过对沥青冷补液以及冷补沥青混合料的性能与温度的关系进行布氏黏度测定、马歇尔稳定度测定等试验，探究温度对沥青冷补液与冷补沥青混合料的影响。实验证明，沥青是温度敏感性材料，在一定温度范围内，沥青粘度随温度降低而显著增加。而后期施工后的路用性能都与粘度有关，粘度小，孔隙率小，路面击实性能好，抗水损害能力强，稳定度也较好，能更好的实现道路修补的初衷。

关键词：冷补沥青液；快速修补；黏度；马歇尔稳定度

Abstract

In recent years, asphalt cold filling has been favored because of the good economic and social benefits. Simple and fast asphalt pavement repair plays an important role in the recovery of highway traffic system. However, on the cold patch asphalt mixture patching road surface has yet to relevant standards, especially the temperature in this area, through the experiment, some institutive Suggestions are given about the construction temperature for construction. So this article mainly through to the asphalt cold rehydration and the performance of cold patch asphalt mixture and the relationship between temperature and brinell viscosity determination, determination of Marshall stability test, the probe temperature of asphalt cold rehydration and the influence of cold patch asphalt mixture. The experimental results show that asphalt is a temperature sensitive material, and the viscosity of asphalt increases significantly with the decrease of temperature in a certain temperature range. And later after the construction of road use performance are related to viscosity, low viscosity, small porosity, pavement compaction performance is good, strong resistance to water damage, stability is good, also can better realize the purpose of the road repair.

Key Words：Cold patch asphalt, rapid repair, viscosity, Marshall stability

目 录

第1章 绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2国内外研究现状 2

1.3研究内容与预期目标 2

第2章 原材料及实验方法 4

2.1 原材料 4

2.1.1 沥青 4

2.1.2 集料 4

2.1.3 矿粉 5

2.1.4 废胶粉 6

2.2 实验方法 7

2.2.1 实验方法 7

2.2.2 材料组成设计 8

2.3 实验仪器 9

2.4 本章小结 9

第3章 冷补沥青液的制备与性能测试 10

3.1基质沥青力学性能测试 11

3.2冷补沥青液的制备与性能测试 13

3.3本章小结 18

第4章 冷补沥青混合料的制备与性能研究 19

4.1混合料制备的目的 19

4.2混合料的制备 19

4.3马歇尔试件的制备 20

4.4冷补沥青混合料理论最大相对密度测试 21

4.5马歇尔试件性能测试 21

4.6本章小结 30

第5章 结论与展望 31

5.1结论 31

5.2展望 31

参考文献 32

致谢 33

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

改革开放以来，我国经济快速稳健的发展，在各个领域内都有很大的进步，与之同行的道路工艺技术的进步使得我国的公路建设质量也在不断的提升。新时期的公路建设具有整体性好、刚度大、稳定性性能良好等诸多的优点，这对于具有十多亿人口大国的中国具有极其大重大的意义。道路质量的稳定提高，有利于疏解交通压力，更有利于国民经济的发展。

时至2016年末，我国公路总里程已达到469.6万公里，公路平均密度接近48.9公里/百平方公里，其中高速公路里程已达到13.1万公里，国家高速公路网初步建成，公路养护总里程数达到了459万公里，比上年同期增加了12.44万公里，占公路总里程的97.7%。在众多路面材料中沥青混凝土路面由于其具有表面平整、无接缝、噪音低、行车舒适、施工周期短、养护维修方便以及可再生利用等优势在公路建设中备受青睐，占我国高速公路总里程的90%以上^[1]。

但由于其在运行的过程中，长期受到较大的载荷作用，沥青混凝土路面出现裂缝的概率比较大，沥青混凝土路面出现开裂之后，路面的水分很容易渗透至路面基层，对路基产生较大的影响，这会严重影响到公路的使用质量及公路的使用寿命。沥青混凝土路面通常有以下三种类型：横向裂缝、网状裂缝、纵向裂缝。沥青混凝土公路在运行的过程当中，要是路面产生了裂缝，则路面上的积水会通过裂缝进入到路基当中，对路基产生影响，严峻时会导致路基的软化，直接致使路面的承载力减弱，致使公路使用寿命的缩短。网状裂缝主要是由于沥青混凝土路面的结构强度不足所导致的，又可以将其称为网裂，其主要表现为纵横交错的裂缝，在实际的公路建设过程中，倘若所用的矿料湿度过大，沥青的用量较少并且具有较小的粘结力，很容昜导致路面的松散，很容易出现网裂现象^[2,3]。

在整个沥青路面的发展历程^[4]来看，普通基质沥青已经不能满足现在路面的需求，改性沥青具有良好的的稳定性、抗老化性、温度敏感性而被广泛应用于道路铺筑。目前主要通过加SBS改性剂或者SBR改性剂获取良好针入度、软化点、脆点等性质的改性沥青液^[5]。

路面较路基而言是较薄的一层，但其工程造价却达到了总造价的1/4-1/3。沥青路面因其适应性强、行车舒适、维护方便等优点被广泛采用^[6]。目前沥青混凝土广泛应用于道路及机场跑道，工程量大，一旦出现裂缝，及时整个路面仍能保证适当的使用寿命，但仍会造成大量车祸和自行车伤害事件^[7]，所以局部快速修补仍然是第一选择，即延长沥青混凝土路面材料的服役年限以及减少人力物力等资源的消耗。

由于冷补沥青混合料能很好的解决热拌沥青混合料在施工中的问题，所以近年来沥青路面冷修补材料受到极大的欢迎。首先，冷补沥青混合料受施工天气条件的影响不大，而且冷补沥青混合料在使用时不需要再进行额外加热，对环境的污染很小,绿色环保。缝的修补，施工方便，过程简单，不需要用到复杂的施工机械，公路养护单位可以直接使用，可以带来良好的经济效益和社会效益。

1.2国内外研究现状

20世纪20、30年代，欧美的一些发达国家就开始对路面冷补产品进行了研究与开发，随后取得了产品突破,并实现了大规模产业化生产。如英国的Emcol公司研制了一种石油溶剂做稀释剂的坑槽冷补材料,该产品可在环境温度-45 °C〜54 °C的范围中使用，修补速度快，成本相对较低。日本昭和沥青工业株式会社和大有株式会社分别开发了一系列不同型号的高性能路面冷补料，并提出了冷补沥青混合料的试验方法和技术标准。

我国在20世纪90年代初，才开始了相关研究工作，并逐渐开展一些规模较小的生产及应用。近年来，我国的一些道路材料科研工作者已经研究出了多种类型的冷补产品。目前修补效果比较出色的有长安大学研制的HU- L冷补料、四川公路科技实业有限公司研制的LB冷补料等。

目前，坑槽冷补料在国内已经实现了修补应用，但一些关键性的技术难题还没解决，产品性能及施工效果和国外同类型冷补产品之间还存在一定差距。这些问题可归纳为以下几个方面：（1）高分子类冷补添加剂的研制进展缓慢，导致冷补产品的路用性 能不高，施工效果一般;（2）冷修补产品的质量与性能不过关，或者太硬，或者在低温条件下施工比较困难，或者使用寿命不长,修补后路面容易再次损坏；（3）我国还缺少比较明确的冷补技术规范与产品性能标准，更多的还是借鉴国外的一些评价方法,甚至有些方法还停留在建议上^[8]。

1.3研究内容与预期目标

研究内容分为两个部分，第一部分：进行冷补沥青液的制备，然后对已制备的冷补沥青液进行测试，探究温度对其粘度的影响规律，再用已经制备好的冷补沥青液在不同温度下，探究其与集料的粘附性。第二部分，将沥青加热后，与适当级配的集料进行混合，制备冷补沥青液混合料，然后在一定温度梯度下进行制备马歇尔试件，而后，对马歇尔试件进行一些体积性能（试件高度、孔隙率等）的测试，还有力学性能（稳定度）的测试。技术路线，如下流程图所示：

图1.1技术路线流程图

预期通过对冷补沥青混合料在不同温度下击实后的性能研究，初步探究冷补沥青混合料的体积性能、初始强度以及水稳定性与温度的变化规律，对冷补沥青混合料的温度敏感性进行规律总结，为冷补沥青混合料在低温条件下的应用提出指导性意见。

第2章 原材料及实验方法

2.1 原材料

2.1.1 沥青

青是一种防水防潮的有机胶凝质料，是由分子量有差异的碳氢化合物及其非金属衍生物构成的黑褐色复杂混合物，是高粘度有机液体的一种，呈液态，表面呈玄色，可以溶于二硫化碳。其主要可以分为煤焦沥青、石油沥青和天然沥青三种：其中，煤焦沥青是炼焦的副产品。石油沥青是原油蒸馏后的残渣。天然沥青则是蕴藏在地下，有的构成矿层或在地壳概况堆积。沥青首要用于涂料、塑料、橡胶等产业以及铺筑路面。

本文中采用的是湖北鄂州所产的AH-70道路沥青，因为70 #基质沥青比50#基质沥青稳定度要好，且随着养护时间的延长，差距拉大^[9]。其测试结果如表2-1。

表2.1 AH-70基质沥青性能指标测试结果

2.1.2 集料

本文所选用的集料为玄武岩，玄武岩属于基性火山岩，是岩浆岩种类中的喷出岩。在我国是被广泛认可的优质工程用石料，有抗压强度大、耐磨性好、吸水率低、低导电率等物理特性。此外在沥青混凝土应用方面，与沥青粘附性能较良好，粘附等级可达到或超过4级。本实验使用的玄武岩来自武汉九华有限公司，其粗集料与细集料的测试结果分别如下表2-2和2-3所示。

表2.2 玄武岩粗集料性能测试结果

表2.3 玄武岩细集料性能测试结果

2.1.3 矿粉

本文选用武汉九华玄武岩有限公司生产的石灰石矿粉。根据《公路工程集料实验规程》（JTG E42-2005）对其进行常规测试实验，其测试结果如表2-4所示。