摘要：為進一步推廣冷拌冷鋪技術的工程應用，論文在綜合國內外研究現狀的基礎上，根據膠結料不同分別論述了乳化型、溶劑型、反應型三種冷拌冷鋪瀝青混合料的強度形成機理，從混合料拌和、攤鋪、碾壓的角度總結了冷拌冷鋪瀝青混合料施工工藝，結合冷拌冷鋪瀝青混合料材料特性，分析了其社會及環境效益，針對冷拌冷鋪技術現狀從混合料配合比設計方法、性能評價體系、耐久性提升方面提出了冷拌冷鋪瀝青混合料進一步研究建議，對于冷拌冷鋪技術的推廣應用具有積極地推動作用。

關鍵詞: 冷拌冷鋪；瀝青混合料；施工工藝；道路工程

1 引言

瀝青路面作為我國高等級公路的主要形式，對于我國公路交通建設有著積極的推動作用。但瀝青路面施工不僅需要較高的溫度，縮短了施工工期，而且消耗能源，排放大量的溫室氣體，破壞了生態環境瀝青網sinoasphalt.com。在國家大力提倡“綠色交通”的新時代背景下，迫切需要在道路交通建設中提供一種低能耗、少污染、成本低、資源節約、施工便捷的道路修筑材料，從而滿足“綠色施工”的技術要求 [1]?；谏鲜鰡栴}，冷拌冷鋪技術一經提出便得到快速發展應用，冷拌冷鋪瀝青混合料即將瀝青膠結料(乳化瀝青或液體瀝青)與一定級配要求的集料、添加劑等按照一定比例常溫條件下拌和、攤鋪的新型道路材料 [2]。該技術實現了常溫下施工，不受氣溫、季節的影響，克服了傳統路面資源浪費、環境污染的弊端，具有顯著的社會、環境效益。

2 冷拌冷鋪瀝青混合料研究現狀

2.1. 國外研究現狀

20世紀初，歐洲國家開始致力于冷拌材料的研究，乳化瀝青冷補材料作為其典型代表，得到了廣泛應用。法國JeanIafebvre公司 [3] 根據乳化瀝青材料特性，分別對可控制破乳時間的乳化瀝青、摻加聚合物的乳化瀝青、高濃度乳化瀝青等膠結料進行了研究，根據使用目的不同可靈活選用乳化瀝青類型。

Doyle T A等人 [4] 分析了級配對乳化瀝青混合料勁度模量和抗疲勞性能的影響，研究發現骨料的結構組成對乳化瀝青混合料力學性能有著重要影響，級配過粗會導致乳化瀝青混合料發生完全裂解，造成混合料的勁度模量和抗疲勞性能不足。

加拿大TCG材料公司 [5] 致力于溶劑型冷補瀝青材料的研發。溶劑型瀝青主要由瀝青、柴油、溶劑型輕蒸餾物以及重蒸餾物組成，通常在瀝青中摻加0.8%~1.2%的氨類增粘劑，以保證膠結料的良好粘附性。膠結料的硬度通過改變各組成成分的摻配比例來實現，以滿足瀝青路面對混合料剛度、硬度、塑性的技術要求。

日本昭和瀝青工業株式會社 [6] 對環氧冷拌瀝青進行了系統研究，環氧瀝青是將環氧樹脂加入到瀝青中，經過固化劑的固化作用，瀝青分子可以均勻分散于環氧樹脂中，形成互相纏繞的網狀結構，從而使瀝青具有良好的物理及力學性能。由于添加了環氧樹脂材料，混合料力學性能顯著優于傳統瀝青混合料，但同時也增加了其工程投資，一定程度上限制了其工程應用。

美國 [7] 頒布了《冷鋪瀝青混合料手冊》，從原材料指標控制、混合料配合比設計及性能評價、混合料施工工藝及質量控制等方面對冷拌冷鋪混合料工程應用提供了必要的技術標準。

Cho Y S、Lin F B等人 [8] 根據冷補材料特性提出了一種基于洛杉磯磨耗法的冷補材料抗松散性能評價方法，用以評價冷補材料的抗松散性能及壓實特性。

日本大有株式會 [9] 分析了冷拌冷鋪瀝青混合料的高溫性能及環境效益，為了保證路面具有良好的抗車轍性能，提出冷拌冷鋪混合料動穩定度應大于3000次/mm；冷拌冷鋪混合料實現了常溫施工，具有良好的環境效益，提出相比于熱拌瀝青混合料，能源消耗應減少10%以上，并根據工程特點開發出了多種冷拌冷鋪瀝青路面結構層組合方案。

2.2. 國內研究現狀

我國對于冷拌冷鋪技術的研究仍滯后于西方發達國家，現階段我國研究學者主要從混合料配合比設計及性能評價、冷拌瀝青技術指標控制、冷拌冷鋪混合料工程應用等方面進行了系列研究。

20世紀70年代初，我國開始了冷補材料的研究。四川公路科技有限責任公司 [10] 通過將集料、瀝青、隔離劑、冷拌劑按照一定的比例混合料，成功制備了冷拌冷鋪瀝青混合料，并根據我國交通環境和交通條件，成功研制了分別應用于高速公路(70#)、非低溫一般公路(100#)、低溫一般公路(140#)的瀝青膠結料。

同濟大學呂偉民 [11] 根據膠結料不同，提出了不同類型冷拌瀝青混合料的強度形成機理。研究表明瀝青黏度、瀝青膜厚度、冷拌瀝青類型、礦粉用量等因素是影響混合料性能指標的重要因素，提出瀝青對礦料的黏附作用主要源于瀝青分子的作用，當瀝青與集料充分裹覆時，瀝青與礦料的黏附性主要取決于瀝青分子的稠密程度。

東北林業大學張海濤 [12] 對比分析了冷拌瀝青對混合料性能的影響，并分別鋪筑試驗路進行了長期性能監測，研究表明溶劑型冷拌冷鋪路面未出現松散、裂縫、剝落等病害，相比于乳化瀝青冷拌冷鋪路面具有更好的耐久性能。

沈陽建筑大學李凱 [13] 分析了擊實方式對乳化型冷補材料壓實特性的影響，提出乳化型冷補材料需要二次擊實才能達到規定的密實度；分析了添加水泥對冷補材料性能指標的影響，發現添加水泥可以提高冷補材料的強度、高溫性能和水穩定性，但對混合料的低溫抗裂性能不利。

北京建筑大學李思童 [14] 分析了室內養生方式對乳化型冷補材料高溫性能、低溫性能、水穩定性等性能指標的影響，提出可通過室內90℃養生24 h的方式加速冷補材料的養生。

交通部公路交通科學研究院李峰 [15] 指出現階段基于馬歇爾擊實法進行冷再生混合料性能評價不能完全反映冷補材料的性能指標，通過室內試驗提出了冷補材料的評價標準，更加強調了混合料的低溫性能。

長沙理工大學劉大梁 [16] 根據溶劑型瀝青材料特性分析了混合料初始強度與最終強度性能指標，提出混合料初始強度(2 h)應大于5 kN，成型穩定度(12 h)應大于10 kN的技術標準，對比分析了冷拌瀝青混合料與熱拌瀝青混合料的高溫、低溫和水穩定性，研究表明二者性能差異不明顯，但冷拌瀝青混合料施工更加方便，具有更好的應用推廣價值。

3. 冷拌冷鋪瀝青混合料強度形成機理

根據冷拌瀝青與礦料的作用機理不同，將冷拌冷鋪瀝青混合料分為乳化型、溶劑型、反應型三種混合料類型 [17]。

1) 乳化型冷拌冷鋪瀝青混合料

該混合料采用乳化瀝青作為膠結料與礦料常溫下拌合而成，乳化瀝青破乳前黏度較低，混合料間的黏附性較差，具有良好的施工和易性，混合料拌和過程中，乳化瀝青與集料充分接觸，外力作用下包裹瀝青的水分被擠出，瀝青與集料的黏附性增強，混合料強度增加 [18]。但相關研究表明其初始強度較低，耐久性較差，容易出現早期病害。乳化型冷拌冷鋪瀝青混合料強度形成過程如圖1所示。

▲ 圖1. 乳化型冷拌冷鋪瀝青混合料強度形成過程 [7]

2) 溶劑型冷拌冷鋪瀝青混合料

該混合料由瀝青、稀釋劑、外加劑按照一定摻配比例制備冷拌瀝青然后與集料常溫條件下拌和而成。稀釋劑的成分主要為各種石油組分，能夠將黏稠的瀝青溶解成流動的液體，降低瀝青的黏度，保證混合料施工過程中具有良好的施工和易性 [19]。在行車荷載和自然環境的作用下，瀝青中的稀釋劑逐漸揮發，瀝青黏結力增強，混合料間的密實度逐漸增加，最終強度逐漸形成 [20]。溶劑型冷拌冷鋪瀝青混合料具有初始強度低，隨時間延長強度顯著增加的典型特點，其強度形成過程如圖2所示。

▲ 圖2. 溶劑型冷拌冷鋪瀝青混合料強度形成過程 [7]

3) 反應型冷拌冷鋪瀝青混合料

該混合料由環氧改性瀝青作為膠結料，常溫下與礦料拌和而成。由于膠結料中添加了環氧樹脂改性劑，瀝青黏結力顯著增強，混合料多用于瀝青路面坑槽的修補?；旌狭习韬瓦^程中撒入適量的固化劑，固化劑均勻分散于混合料的空隙間，與環氧瀝青發生反應形成錯綜復雜的網狀結構，顯著提高混合料間的強度 [21]。此外環氧樹脂膠結料在反應過程中會釋放熱量，加快稀釋劑的揮發，促進了混合料最終強度形成 [22]。其強度形成過程如圖3所示。

▲ 圖3. 反應型冷拌冷鋪瀝青混合料強度形成過程 [7]

4. 冷拌冷鋪瀝青路面施工工藝

4.1. 混合料拌和

冷拌瀝青常溫條件下具有較好的流動性，能夠與礦料充分拌合，制備均勻的混合料。工程應用中混合料生產宜采用集中廠拌法，拌合設備可采用間歇式穩定土拌合設備，為保證混合料的拌和均勻性，應適當延長拌合時間，拌合時間不宜短于60 s (圖4)。拌和后的混合料不應出現花白邊或者瀝青流淌現象，以瀝青均勻裹附礦料為最佳的拌和狀態。

▲ 圖4. 冷拌冷鋪瀝青混合料拌和工藝流程

混合料攤鋪前應對下承層進行清掃并撒布粘層油，以提高瀝青路面結構層間的黏結力。由于稀釋劑的存在，混合料具有較好的施工和易性，可以在常溫條件下攤鋪，但攤鋪溫度不宜低于20℃，當施工溫度低于20℃時宜對混合料加熱，加熱溫度應控制為40℃~80℃。為減少混合料的離析，應采用攤鋪機進行混合料的攤鋪，為保證混合料均勻性，攤鋪機攤鋪寬度不宜大于6 (雙車道道路)~7.5 m (三車道道路)，道路較寬時可采用兩臺攤鋪機成梯隊同步攤鋪，攤鋪機前后距離應錯開10~20 m，兩臺攤鋪機的接縫避開車道輪跡帶，并重疊5~10 cm，攤鋪過程應保持連續，減少離析現象的發生(圖5、圖6)。

▲ 圖5. 下承層清掃

▲ 圖6. 冷拌冷鋪瀝青混合料攤鋪

4.3. 混合料壓實

為保證混合料良好的壓實效果，應選擇合理的壓實機械組合?；旌狭夏雺哼^程分為初壓、復壓和終壓。初壓應緊跟攤鋪機進行，宜選用鋼輪壓路機盡快將混合料表面壓實；復壓是混合料的壓密過程，為保證混合料達到規定的密實度，應選用大噸位的輪胎壓路機反復碾壓；終壓選用雙鋼輪壓路機靜壓，消除路面的輪跡，以保證路面滿足平整度要求(圖7)?；旌狭夏雺杭纫獫M足壓實度的要求也不能過壓，導致石料壓碎，磨損集料的棱角性，破壞集料嵌擠。冷拌冷鋪瀝青混合料壓實方案如表1所示。

▲ 圖7. 冷拌冷鋪瀝青混合料壓實

5. 冷拌冷鋪瀝青混合料社會及環境效益

冷拌冷鋪瀝青混合料常溫施工，減少了能源消耗及溫室氣體的排放，是踐行“資源節約型社會”和“環境友好型社會”的重要途徑，具有顯著的社會及環境效益：

1) 便于生產，存放備用。傳統熱拌瀝青混合料拌和設備不需改裝即可進行冷拌冷鋪瀝青混合料的生產，且拌和好的混合料裝入密封袋中即可長期保存，不影響混合料的使用性能。

2) 減少溫室氣體排放，保護生態環境。冷拌冷鋪瀝青混合料在常溫條件下即可均勻拌和，相比于傳統的熱拌瀝青混合料，減少了集料加熱過程中的溫室氣體排放，具有良好的環保作用。

3) 節約資源，降低能耗。冷拌冷鋪瀝青混合料在常溫條件下拌和，省去了集料的加熱過程，大大節省了燃料資源，減少了能源消耗。

4) 延長施工季節。冷拌冷鋪瀝青混合料對成型溫度不敏感，施工過程不受溫度、季節的影響，延長了混合料的施工季節，加快了工程進度。

5) 開放交通快?；旌狭辖泬簩嵑蠹染哂幸欢ǖ脑缙趶姸?，用于路面坑槽修補，不經養生即可開放交通，不會影響車輛的通行。

6. 冷拌冷鋪瀝青混合料進一步研究建議

1) 混合料配合比設計。馬歇爾擊實法是我國進行瀝青混合料配合比設計普遍采用的方法，但對于冷拌冷鋪瀝青混合料，不但設計步驟繁瑣，又不能與工程現場相匹配。研究表明旋轉壓實成型方法可以更好的模擬壓路機實際工作時的行車作用，與施工現場具有較高的一致性，因此基于旋轉壓實成型方法進行混合料配合比設計是完善冷拌冷鋪瀝青混合料設計體系的重要方向，對于指導混合料現場施工具有更加現實的意義，建議基于旋轉壓實成型方法開展冷拌冷鋪瀝青混合料配合比設計研究，從而真正達到基于室內試驗控制施工現場的目的。

2) 混合料性能評價?，F階段尚未建立明確的冷拌冷鋪瀝青混合料性能評價體系。根據冷拌瀝青材料特性，可以將混合料強度形成過程分為初始強度和最終強度，早期由于瀝青膠結料中稀釋劑的存在，導致混合料間黏聚力小，混合料初始強度較低，隨著稀釋劑的揮發和車輛荷載作用下混合料的逐漸密實，混合料黏聚力和嵌擠力逐漸增大，最終強度形成。建議分別對混合料初始強度和最終強度評價指標進行研究，建立基于粘附性、高溫穩定性、水穩定性、低溫抗裂性及抗疲勞性能的兩階段混合料性能評價體系。

3) 混合料耐久性提升。常溫施工導致冷拌冷鋪瀝青混合料難以有效壓實，造成混合料間空隙更大且多為連通空隙，水分容易沿連通空隙進入到混合料內部，造成路面坑槽、松散病害的發生。建議從新型冷拌瀝青研發、混合料級配設計優化、施工工藝完善等角度出發，提出增強瀝青膠結料黏度和混合料密實度的措施，增強混合料抗水損害能力，提升冷拌冷鋪瀝青混合料的抗疲勞性能及耐久性能。

7. 結語

1) 在綜合分析冷拌冷鋪技術國內外研究現狀的基礎上，根據膠結料不同，分析了乳化型、溶劑型及反應型三種冷拌冷鋪瀝青混合料的強度形成機理。

2) 論述了冷拌冷鋪瀝青路面施工工藝，從混合料拌和、攤鋪、碾壓等方面提出了冷拌冷鋪瀝青路面施工要點。

3) 分析了冷拌冷鋪瀝青混合料的社會、環境效益，從混合料配合比設計、性能評價、耐久性提升等角度提出了進一步研究建議。

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