摘要：沥青路面在气候环境与车辆荷载的共同作用下会产生多种损坏，如果不及时进行有效的处理，会破坏沥青路面原有的平整度，进而影响车辆行驶的舒适性和安全性，降低沥青路面的使用寿命。沥青路面修补材料依据沥青混合料拌和温度的高低可以分成热补沥青混合料和冷补沥青混合料，其中冷补沥青混合料相对于热补沥青混合料有着无须加热、流动性好、容易存储、施工简便、对施工环境要求较低等优点，得到越来越多的研究与应用。文章将对近年来在溶剂型、乳化型和反应型三种冷补沥青混合料上取得的研究成果进行总结，进而提出当前冷补材料存在的主要技术问题和未来的发展方向，为以后的冷补材料产品和工艺研究提供参考。

关键词：沥青路面；冷补沥青混合料；树脂型乳化沥青

引言

沥青路面具有平整耐磨、行车舒适、噪声小、开放交通早、容易维修养护等众多优势，广泛地应用于我国高等级公路建设当中。但其在运营过程中，由于受到气候环境和车辆荷载的共同作用，经常会出现各种损坏，降低沥青路面原有的使用寿命，同时还会严重影响行车的舒适性和安全性，因此，我国大部分沥青路面在未来几年普遍将面临着大中修的情况[1]。

沥青路面的损坏现象主要分为两种，一种是在高温条件下沥青路面逐渐变软，加之车辆的重复荷载作用产生累计变形，进而路面出现泛油、拥包和车辙；另一种是沥青路面在低温条件下产生的收缩裂缝，在车辆重复荷载作用下产生的疲劳开裂和基层反射裂缝等未及时进行修补，后期因为雨、雪渗入沥青路面内部伴随冲刷产生唧泥，促使路面进一步出现麻面、松散，最终破碎产生坑槽[2]。

在日常的沥青路面维修养护工作当中，对坑槽的维修养护最为普遍，而且具有较大难度。因坑槽损坏的分布通常表现出局部、分散的情况，且维修养护的面积小、距离长、单次修补材料用量少，从而导致修补后的路面质量及稳定性参差不齐，同时，在摊铺碾压过程中，小型压实设备存在功率较低的问题，特别是在进行分层修补时，压实度难以保证[3]。受修补材料质量与坑槽周边原有路面状况的影响，坑槽在修补后与原有路面的平整度难以达到统一，若高于原有路面容易遭受来往车辆的冲击荷载破坏；若低于原有路面则容易出现积水现象，进而发生水损坏。此外，如果两者的接缝处理不良或损坏处开挖不够彻底，修复后的坑槽可能会短时间内再次发生损坏，且容易出现病害面积扩大的情况[4]。

常用的病害修补材料依据沥青混合料拌和温度的高低可以分成热补沥青混合料和冷补沥青混合料。虽然热补沥青混合料具有较好的路用性能且修补质量较高，但其对温度较为敏感，不适合在低温、潮湿的环境下进行施工，且存在开放交通迟、经济效益低、环境污染大等问题。而冷补沥青混合料有着无需加热、流动性好、容易存储、施工简便、对施工环境要 求较低等优点，因此逐步成为普遍采用的坑槽修补材料[5]。

冷补沥青混合料是一种将集料和呈流动状态的基质沥青或乳化沥青等结合料通过拌和得到的修补材料。依据结合料成型过程的不同，可以将冷补沥青混合料分为溶剂型、反应型和乳化型三种类型，下面将对近些年国内外研究取得的成果进行介绍[6]。

01 溶剂型冷补沥青混合料

溶剂型冷补沥青混合料主要由沥青结合料、稀释剂（柴油、煤油、重油、植物油等）、矿料和添加剂等部分构成，通过添加稀释剂来降低沥青本身的黏度，使沥青在常温条件下依然可以具有良好的流动性，从而实现与矿料在较低的温度条件下进行拌和。贮存时，由于稀释剂的存在，冷补沥青混合料不会黏结成团，具有较好的储存性。施工时，经过摊铺碾压，混合料中的稀释剂会逐渐挥发，沥青结合料的黏度会逐步得到恢复，集料的内摩阻力也随之增大，修补过后的路面在车辆荷载作用下，经过二次压实，最终形成具有一定强度的结构。但溶剂型冷补沥青混合料强度的形成过程与稀释剂的挥发速度密切相关，受环境因素和时间影响较大，且稀释剂挥发容易造成环境污染，不能实现材料的重复利用。

通过加入一定量的稀释剂，可以减小沥青的黏度，但会使其强度降低。为使冷补沥青混合料的强度满足路用性能要求，冯小含[7]以柴油为稀释剂，通过干湿两种方法制备得到纤维冷补沥青混合料。纤维对沥青有很强的吸附能力，可以共同形成空间网络结构，纤维的掺入能够明显提高冷补沥青混合料的强度和稳定性。使用湿法制备得到的冷补沥青混合料具有较好的抗水损能力，干法制备的冷补沥青混合料具有较好的高温抗车辙能力。Sun等[8]以生物柴油为稀释剂，并添加纤维制备得到冷补沥青混合料，发现其具有较好的工作性能和储存稳定性，与SBS改性冷补沥青混合料相比，具有较高的马歇尔强度、高温抗车辙能力和抗弯曲能力。

采用不同种类的稀释剂，会对冷补沥青混合料强度产生不同的效果。为验证该观点，马全红等[9]采用不同种类的矿质黏土和稀释剂制备得到多种冷补沥青混合料，发现稀释剂类型对冷补沥青混合料马歇尔强度的影响程度明显高于矿质黏土；相比于采用柴油复配重油或植物油制备的冷补沥青混合料，单纯以重油作为稀释剂制备得到的冷补沥青混合料具有较高的马歇尔强度，但会对低温和易性产生不利影响，综合考虑强度和低温和易性，选用柴油复配重油作为稀释剂效果更好。徐茜等[10]采用餐厨废油复配柴油作稀释剂制备得到溶剂型冷补沥青混合料，发现所采用的沥青用量会直接影响其拌和状况，提高稀释剂中餐厨废油的比例会给冷补沥青混合料的黏附性能造成不利影响，但对其间接拉伸强度影响不大，通过掺入添加剂可以明显改善冷补沥青混合料的黏附性能。禤炜安等[11]发现柴油和煤油的挥发率会随着试验时间延长和温度的上升而增加，且煤油具有更高的的挥发性，采用其作为冷补沥青混合料的稀释剂可以更明显降低沥青的黏度。刘洪波等[12]选用航空煤油作为冷补沥青混合料的稀释剂，其可以在保证施工和易性的基础上，使其初始强度与黏附性达到改善的目的，其黏度会随温度的升高而减小，随时间的延长而增大。Dong等[13]使用松节油作为稀释剂制备多孔冷补沥青混合料，由于松节油有着与沥青相近的溶解度参数，同时具有较快的蒸发速率，使得冷补沥青混合料具有很好的施工和易性、较高的初始强度和完全固化强度以及较好的水稳定性和耐久性能。

Pei等[14]以柴油为稀释剂制备得到溶剂型冷补沥青混合料，发现随着稀释剂的挥发，冷补沥青混合料的平均分子量会显著增加，结构更加致密，强度大幅增加；制备的冷补沥青混合料具有较好的低温性能，而且填料比的增加可以使其抗变形能力明显增加，在各阶段的强度增长规律符合时温等效原理。郑木莲等[15]采用正交试验设计方法对溶剂型冷补沥青混合的最佳制备工艺及其组成的最佳配比进行了确定，发现该冷补沥青混合料强度的提升与稀释剂的挥发速度存在明显的规律，稀释剂挥发的越快，强度也就提升得越快，但相应的储存性能会有所降低。

Zhang等[16]分别使用SEBS和柴油作为改性剂和稀释剂制备冷补沥青混合料，发现其相对于传统冷补沥青混合料，具有更好的水稳定性和储存稳定性。耿立涛等[17]针对现有冷补沥青混合料黏附性能较差的问题，以乙烯基类硅氧烷、不饱和脂肪酸和醇类润湿剂等制备得到一种新型添加剂，将其加入到溶剂型冷补沥青混合料中，其与矿料间的黏附性能明显提升，还可以改善其温度稳定性。同时，选用较粗的矿料可以有效提高冷补沥青混合料的黏聚性和初期的拉伸强度。

02 乳化型冷补沥青混合料

乳化型冷补沥青混合料是通过加入乳化剂，使沥青结合料可以稳定均匀分散在水中，进而得到乳化沥青，其在常温环境下具有较好的流动性，可以在常温下与集料进行拌和。贮存时，乳化沥青还未发生破乳，因此具有较好的储存性能；施工时，经过摊铺碾压，乳化沥青会逐渐破乳，水分随之蒸发，黏结性能不断提升，在车辆荷载的重复压实作用下，与集料形成具有一定强度的结构。乳化型冷补沥青混合料具有良好的流动性和储存性，且施工较为简便，废旧料能够重复利用，但其主要通过乳化沥青的破乳来逐步产生强度，由于乳化沥青的破乳时间难以控制且强度形成规律较为复杂，故其初期强度比较低，后期强度提升也较为缓慢，导致道路的开放时间不能确定。同时，若有残留的乳化剂，也会影响沥青与集料的黏结性能。

王进勇等[18]发现掺加水性环氧树脂可以很好地提高乳化沥青的黏度和黏结性能，且其拉拔强度、剪切强度也会随着环氧树脂掺量的增加而提高；制备得到的混合料具有较好的高温稳定性和水稳定性，但低温条件下的抗弯拉破坏能力较差。李毅等[19]发现随着水性环氧乳化沥青掺量的增加，其可以通过交联作用形成三维网络结构，明显提升冷补料的高低温稳定性能。同时，随着养护时间的延长，冷补料的高低温性能和水稳定性能也会更加优异。

Xu等[20]采用水性环氧树脂改性乳化沥青制备得到冷补沥青混合料，发现水性环氧树脂的种类和掺量对其施工性能产生影响。此外，使用水性环氧树脂可以提高冷补料的早期强度，缩短固化时间，且松散的冷补料在一定的时间间隔后仍具有良好的储存稳定性。随着冷补料中水性环氧树脂掺量的增加，其高温稳定性和水稳定性能也会得到提升，但对低温性能会产生一些不利影响。Zhang等[21]同样使用水性环氧树脂改性乳化沥青制备冷补沥青混合料，发现水性环氧树脂可以明显提高冷补料的强度，改善其黏聚性、高温性能和水稳定性，但当掺量不合适时，可能会影响其储存性能和低温性能。采用不同的水性环氧树脂组分及固化剂会使冷补料强度和路用性能产生不同的变化。

王清洲等[22]使用自乳化水性环氧树脂、乳化沥青、固化剂和集料制备得到水性环氧乳化沥青混合料，相比于传统的乳化沥青冷补料，当环氧树脂的掺量为10%时，冷补料的马歇尔稳定度以及劈裂强度能够提升2.6倍与2.7倍，高温稳定性和水稳定性明显提高，同时具有较高的低温刚度。张贺亮[23]研制了一种水性环氧乳化沥青冷补料，发现其强度形成是伴随着乳化沥青的破乳和环氧树脂固化的过程，在坑槽修补完成一段时间后达到最大值；水性环氧树脂的加入能够明显提升冷补料的强度、高温稳定性和水稳定性能，但对低温抗裂性能改善不足。

路鑫等[24]采用复掺技术，研制出一种基于水性环氧树脂、乳化沥青和水泥的早强型冷补沥青混合料，其具有较好的相容性，能够形成三维网络结构。虽然水性环氧树脂的加入会降低水泥胶浆强度、使水泥乳化沥青材料的低温性能降低，但可以显著提高其阻尼性能、改善水泥乳化沥青材料强度，并增强水泥乳化沥青混合料的高温稳定性和水稳定性。张倩等[25]分别采用水性环氧乳化沥青、水泥水性环氧乳化沥青和SBS改性乳化沥青作为冷补沥青混合料的结合料，发现在温度为60 ℃时，三者具有相同的最佳撒布剂量，且随着撒布剂量的提高，结合料的剪切强度和拉拔强度均表现出先提高后降低的情况，存在一个最佳值，两者呈正相关关系，其中水泥水性环氧乳化沥青具有更好的高温抗剪与抗拉能力。

胡秀芝等[26]制备得到水性环氧、液态SBR复合改性乳化沥青，发现其中水性环氧树脂对乳化沥青的水稳定性和拉伸强度影响较为明显，且液态SBR对乳化沥青的黏结能力和延展性影响较为明显，再通过对其配合比设计进行研究，可明显提升乳化沥青的高低温稳定性能和水稳定性。张庆等[27]通过向乳化沥青冷再生混合料中添加混杂纤维来提高其力学强度和路用性能，发现相较于采用单一种类的纤维，使用混杂纤维能更加明显地提升乳化沥青冷再生混合料的高温抗车辙能力和低温抗裂性能，还可以有效改善其抗疲劳能力。

Bi等[28]发现相比于热拌沥青混合料，水性环氧树脂乳化沥青混合料的动态稳定度、冻融劈裂强度和浸水马歇尔强度明显提升，具有较好的高温抗车辙能力、抗冻融和抗水损害能力，质量损失率明显降低，但是低温柔韧性能仍有待提高。季节等[29]通过先乳化后改性的方式制备得到水性环氧改性乳化沥青，采用马歇尔配合比设计以及击实试验对混合料的最佳需水量和最佳乳化沥青用量进行了计算，对比研究了其获得最佳性能的击实与养生方法。与热拌沥青混合料相比，水性环氧改性乳化沥青混合料的高温抗车辙能力明显提升，但低温抗裂性能与抗疲劳性能有所降低，水稳定性能基本保持一致。

03 反应型冷补沥青混合料

反应型冷补沥青混合料主要是将树脂等高分子聚合物、固化剂和集料在常温下进行拌和，通过树脂的交联固化反应，逐渐提高混合料的强度。一般采用现场常温拌和，就地进行坑槽修补，具有强度高、高低温性能好、成型快、修补效果好、节能环保等诸多优点，短时间内即可开放交通，不足之处在于成本较高。

杨胜[30]采用植物油衍生物胶结料（环氧大豆油丙烯酸酯）制备得到一种反应稀释型沥青冷补料，其中环氧大豆油丙烯酸酯降黏效果明显，可以替代传统柴油的作用，与传统的溶剂型沥青冷补料进行室内对比试验，结果表明在溶剂挥发污染减小25%的情况下，冷补料的早期强度及成型强度提

升明显，同时水稳定性也得到明显增强。沈凡等[31]选用一种带羧基和羰基的有机化合物作为反应型稀释剂，并加入碱性添加剂制备得到新型反应型冷补液，发现该有机化合物可有效降低沥青黏度，且其具有与柴油相同的影响规律，制备得到的反应型冷补料具有很好的储存性能和工作性能，同时施工后能够快速形成强度，相对于传统的溶剂型冷补料，其马歇尔稳定度和浸水残留稳定度得到明显提升。刘建芳等[32]选用不饱和脂肪酸等作为沥青稀释剂，无机活性粉末作为固化剂，研制得到反应型冷补沥青混合料，其具有较好的流动性以及较高的初始稳定度与成型稳定度，各项性能指标都能够满足热拌沥青混合料的规范要求，在实地工程应用中，经过压实，自然养护2 h即可开放交通。

张争奇等[33]使用水性环氧树脂与SBR胶乳对溶剂型冷补沥青进行复合改性，得到了一种新型的低温型冷补沥青，通过荧光显微镜观察发现，水性环氧树脂与SBR胶乳在冷补沥青中能够均匀分布，制备的水性环氧-SBR型冷补料具有较好的初始稳定度与成型稳定度、优异的高温抗车辙能力、低温抗裂性能和水稳定性能，虽然其低温和易性较差，但依然可以满足规范的要求。Han等[34]使用聚合物改性沥青和密集配集料制备冷补沥青混合料，发现其具有较好的施工和易性和储存性能，冷补料的强度在初期、低温、浸泡和形成速度等方面均有显著优势，具有很好的水稳定性和耐久性。

盛兴跃等[35]采用聚氨酯预聚体沥青冷补液与级配矿料拌和制备冷补沥青混合料，路用性能试验结果表明，反应型聚氨酯冷补料有着优异的黏聚性能、高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性以及抗疲劳能力，后期的工程实地应用也取得了良好的使用效果，可以有效地避免二次坑槽病害的发生。陈平[36]使用沥青、苯类溶剂、添加剂和聚氨酯预聚体制备了一种黏结性好、稳定度高、施工和易性优异的新型冷补沥青，并选用级配矿料制备得到冷补沥青混合料，其具有很高的初始强度和后期强度，且强度增长较快，同时，其还具有良好的施工和易性和水稳定性、优异的高温抗车辙能力、低温抗开裂能力以及耐久性能。

曾巍[37]利用单组份湿固化聚氨酯预聚体制备得到高分子聚合物自我固化反应型冷补液，通过对比试验确定了最优冷补液配比为沥青∶稀释剂∶单组份聚氨酯=100∶26∶40，拌和后的冷补料具有很好的高温抗车辙能力和低温抗裂性能，并且可以做到随用随取。李佩佳[38]通过试验研究得到一种新型单组份湿固化聚氨酯冷补液，其具有良好的力学性能和流动性，采用其制备得到冷补料有着很好的路用性能，适当提高养护温度可以加快混合料强度的形成，且随着胶结料掺量的增加，水稳定性能和抗滑性能也会得到提升。

贺志豪[39]利用外掺剂与水发生固化反应，使沥青的黏结力不断提高，从而实现沥青混合料颗粒之间的紧密黏结，进一步形成稳定可靠的三维网状结构。液态与固态的水反应型冷补沥青混合料均具有较高的初始强度和较快的强度成型速度，同时具备黏聚性好、水稳定性好、高低温性能优异的特点，以及良好的施工和易性。丁智勇等[40]选用改性树脂组分、固化剂以及其他助剂作为结合料，并采用级配矿料制备得到反应型冷补沥青混合料，采用马歇尔稳定度和孔隙率为评价指标，确定结合料的最佳用量为5.5%，反应型冷补料的强度会随养护温度的升高而快速增大，该冷补料具有优异的高温抗变形能力、较好的低温抗裂性和水稳定性，各项路用性能指标明显高于普通的沥青混合料。Liu等[41]使用SBS复合添加剂制备改性沥青，其具有较低的黏度，拌和得到的冷补料具有很强的内聚力和稳定性，提高了其承受荷载的能力，由于优异的抗冻融性能，冷补料在低温以及潮湿的条件下依然有着很好的路用性能。

石福周等[42]使用端羟基丁腈橡胶和环氧树脂通过正交试验制备得到冷补沥青，发现其具有良好的高低温性能，与市面上的冷补料相比，拌和得到的冷补料具有较高的初始和成型强度、高温抗车辙能力、低温抗开裂能力以及水稳定性能。林科杰等[43]采用单组分树脂作为胶结料制备得到反应型冷补沥青混合料，该单组分树脂能在潮湿的环境中自然固化交联，生成一种具有三维网络结构的热固性聚合物，同时，加入聚酯纤维来提高冷补料的韧性、防止冷补料在湿气固化过程中产生快速膨胀；单组分树脂冷补料在低温、常温以及高温环境下均有着很高的初期强度，养护2 h即可开放交通，养护3 d后即可达到最终强度，其具有优异的高温稳定性，较好的低温抗裂性和水稳定性能；经过对修补后路面的长期观察研究，发现冷补料与原路面具有很好的黏结作用，没有出现明显的破损或掉粒情况，因此其具有良好的路用性能。

04 结论

近年来，冷补料以其无须加热、流动性好、容易存储、施工简便、对施工环境要求较低等优点而得到国内外学者的广泛关注。国外对于冷补料的研究开始较早，且具有完善的理论体系和较多的工程应用，而我国起步较晚，冷补料产品性能的评价指标和工程应用的规范标准不够系统，冷补料的研发存在一定的盲目性。

（1）对于溶剂型冷补料，应深入对新型冷补料稀释剂和添加剂的研发，提高混合料的强度，减轻环境污染，实现绿色发展。

（2）对于乳化型冷补料，应深入对树脂型乳化沥青和复合型结合料的研究，通过把控破乳时间和强度增长规律，全面提高其路用性能。

（3）对于反应型冷补料，应深入对反应型冷补料固化交联反应和性能的研究，以获得低成本、高性能的反应型树脂胶结料。

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