乳化瀝青冷再生混合料性能試驗(yàn)研究

宋宜恒 石峰 曹鑫 齊瑞浩 劉豪

摘 要：通過(guò)對(duì)冷再生混合料不同配合比設(shè)計(jì)，分別進(jìn)行添加乳化瀝青和乳化瀝青+水泥的冷再生混合料進(jìn)行試驗(yàn)研究，結(jié)果表明：乳化瀝青冷再生混合料有足夠的抗拉抗壓強(qiáng)度，有足夠的穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性。以乳化瀝青+水泥為添加劑的冷再生混合料的抗拉抗壓強(qiáng)度以及高溫穩(wěn)定性，水穩(wěn)定性均能滿足規(guī)范的要求。其中，水泥對(duì)混合料的早期強(qiáng)度和加快乳化瀝青的破乳速度有影響，集料粒徑的粗細(xì)對(duì)混合料的強(qiáng)度也有所影響。

關(guān)鍵詞：冷再生;乳化瀝青和水泥;級(jí)配設(shè)計(jì);性能分析;應(yīng)用

乳化瀝青路面冷再生技術(shù)是用乳化瀝青作為瀝青結(jié)合料，與舊料和新集料結(jié)合在常溫下拌合得到乳化瀝青冷再生混合料。冷再生混合料不僅僅可以用作道路的面層，還可以用無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定的無(wú)機(jī)結(jié)合料冷再生混合料作為道路基層的材料。因此，對(duì)瀝青路面冷再生技術(shù)的研究很有必要。

1試驗(yàn)原材料

瀝青舊料（RAP）來(lái)源于鄭州市金水區(qū)鴻寶路，是一條二級(jí)公路，道路修建于2004年，已經(jīng)使用15年，道路路面損毀嚴(yán)重，目前處于翻修狀態(tài)。RAP材料中瀝青含量平均值為4.4%，25℃針入度（0.1mm）為27.2，15℃為11.6cm，軟化點(diǎn)為55.2℃。

2再生料級(jí)配設(shè)計(jì)及試件制作

2.1配合比設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)分別設(shè)計(jì)中粒式和粗粒式兩種不同級(jí)配的瀝青混合料，每種級(jí)配又包括加乳化瀝青和乳化瀝青+水泥兩種不同添加劑的材料。通過(guò)四項(xiàng)試驗(yàn)對(duì)比組的力學(xué)性能及穩(wěn)定性能分析，研究集料的粗細(xì)以及添加劑的種類(lèi)對(duì)冷再生混合料的影響。

2.2最佳含水率的確定

為取得再生料的最大干密度，需要確定混合料的最佳含水率。經(jīng)分析，采用乳化瀝青含量為4%，水泥含量為1.5%，進(jìn)行試拌，確定最佳含水率的范圍，在這個(gè)范圍內(nèi)做0.5%的梯度實(shí)驗(yàn)，通過(guò)測(cè)定最大干密度，確定最佳含水率。

2.3混合料試件的制備

本試件采用馬歇爾標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)成型法。試驗(yàn)拌合瀝青混合料時(shí)，先將集料拌合均勻，然后加入（乳化瀝青或者乳化瀝青+水泥）添加劑，拌合一分鐘后，加入水進(jìn)行拌合。將拌合后的再生混合料裝到標(biāo)準(zhǔn)試模中，固定在電動(dòng)馬歇爾擊實(shí)儀上，正反兩面各擊實(shí)50下。在室溫下養(yǎng)護(hù)24小時(shí)后進(jìn)行脫模，以防脫模過(guò)程中碎掉。脫模后放進(jìn)60℃恒溫鼓風(fēng)烘箱中養(yǎng)護(hù)24小時(shí)后取出待用。

3試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1劈裂試驗(yàn)結(jié)果分析

劈裂試驗(yàn)可用于評(píng)價(jià)再生混合料的抗拉強(qiáng)度。干劈裂試驗(yàn)試驗(yàn)溫度為15℃，采用的儀器是帶有傳感器的自動(dòng)馬歇爾試驗(yàn)儀和劈裂試驗(yàn)用的壓條。將養(yǎng)護(hù)好的標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試件放在 15℃恒溫水浴箱中恒溫水浴 1.5h 后進(jìn)行劈裂試驗(yàn)。每組試件測(cè)試值的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，水泥對(duì)再生混合料早期劈裂強(qiáng)度的提高有較大的影響，加了水泥的冷再生混合里料能滿足規(guī)范中基層和底基層的對(duì)抗拉強(qiáng)度的要求。

3.2無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果分析

無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)可用于評(píng)價(jià)再生混合料的抗壓強(qiáng)度。無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)選用實(shí)驗(yàn)儀器是萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)，加載速率為每分鐘1mm，試件尺寸直徑100mm，高度100mm。試驗(yàn)過(guò)程中記錄下試件受壓破壞時(shí)承受的最大荷載和試驗(yàn)力-位移關(guān)系曲線圖。每組試件測(cè)試值的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，水泥對(duì)再生混合料的抗壓強(qiáng)度也有較大影響，且混合料中集料的粒徑對(duì)再生混合料的抗拉強(qiáng)度也有較大的影響。

3.3馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)

馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)可以評(píng)價(jià)乳化瀝青冷再生混合料的高溫性能，浸水馬歇爾試驗(yàn)可以用來(lái)評(píng)價(jià)乳化瀝青冷再生混合料的水穩(wěn)定性。浸水馬歇爾試驗(yàn)與馬歇爾試驗(yàn)沒(méi)有大的區(qū)別，所用的實(shí)驗(yàn)儀器與試驗(yàn)操作步驟都大體一致，唯一的區(qū)別是，馬歇爾試驗(yàn)試驗(yàn)前將試件恒溫水浴40分鐘，而浸水馬歇爾試驗(yàn)要將試件恒溫水浴24個(gè)小時(shí)。測(cè)量馬歇爾穩(wěn)定度和流值。每組試件測(cè)試值的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，四種級(jí)配的冷再生混合料均能滿足規(guī)范中對(duì)馬歇爾穩(wěn)定度的要求，但是不加水泥的冷再生混合料不一定能滿足浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度的要求，這說(shuō)明加入水泥能提高冷再生混合料的高溫穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性。

4結(jié)論

（1）乳化瀝青冷再生混合料中因水泥的加入，促使乳液盡快破乳，對(duì)混合料的早期強(qiáng)度和高溫穩(wěn)定性均有影響。

（2）隨著級(jí)配的變化，混合料的劈裂強(qiáng)度也有所變化，集料粒徑的加粗，會(huì)引起瀝青混合料內(nèi)摩阻力的增加，對(duì)混合料的強(qiáng)度和穩(wěn)定性均會(huì)產(chǎn)生影響。

（3）加水泥的乳化瀝青混合料相對(duì)于不加水泥的乳化瀝青混合料來(lái)說(shuō)，其強(qiáng)度和穩(wěn)定性均要好。

（4）合理的設(shè)計(jì)級(jí)配能達(dá)到良好的路用性能，既能起到回收瀝青廢料的作用，也能減少工程造價(jià)。

（5）冷再生混合料建議應(yīng)用的實(shí)際工程中的基層和底基層。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃曉明，趙永利.乳化瀝青冷再生混合料的性能研究[M].北京：科學(xué)出版社，2014.

[2]吳超凡，曾夢(mèng)瀾，趙明華等.乳化瀝青冷再生混合料路用性能試驗(yàn)研究[J].公路交通科技，2009（7）.

[3]劉明輝，趙順波，殷愛(ài)國(guó)等，舊瀝青混合料冷再生技術(shù)試驗(yàn)研究與工程應(yīng)用[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2012（2）.

[4]劉明輝，李金洲，羅鑫源等，就地冷再生技術(shù)在道路升級(jí)改造中的應(yīng)用[J].施工技術(shù)，2017（S2）.

基金項(xiàng)目：華北水利水電大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（2018XB211）。