代 科，潘 瑞

（中國(guó)市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，四川 成都 610081）

0 引言

隨著我國(guó)道路基礎(chǔ)工程的飛快發(fā)展，目前絕大多數(shù)道路已經(jīng)進(jìn)入改擴(kuò)建階段，在此階段勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生大量廢棄路面材料[1-2]。為了保護(hù)環(huán)境和節(jié)約工程造價(jià)，應(yīng)該合理利用這些舊路面材料。我國(guó)大多采用半剛性路面基層，這種基層雖具有較高的強(qiáng)度和承載力[3]，但由于采用水泥穩(wěn)定碎石等水硬性材料，勢(shì)必造成其收縮能力差，易產(chǎn)生反射裂縫等[4]。此外，工程試驗(yàn)和相關(guān)研究顯示，半剛性基層抗水損害能力不足，滲水性很差[5]。因此，本文擬以水泥作為穩(wěn)定劑來(lái)制備水泥改性冷再生瀝青混合料，并將其應(yīng)用于路面基層，期望可以改善半剛性基層的抗裂性能及長(zhǎng)期耐久性，同時(shí)對(duì)于舊瀝青混合料（RAP）的再利用也具有很大的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益[6]。

1 原材料性能檢測(cè)

1.1 水泥

本試驗(yàn)所用水泥為綠楊牌P·O42.5 水泥，經(jīng)檢測(cè)，其性能符合《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20—2011），檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 水泥性能檢測(cè)結(jié)果

1.2 舊瀝青混合料（RAP）

本試驗(yàn)所用的舊瀝青混合料是將城市道路改擴(kuò)建過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄路面材料，經(jīng)上中下面層同時(shí)銑刨后得到的。經(jīng)測(cè)量，舊瀝青混合料（廢舊瀝青路面銑刨所得材料，需對(duì)該材料的油石比和級(jí)配進(jìn)行分析）的油石比為4.4%。對(duì)抽提后的舊瀝青混合料進(jìn)行篩分試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表2。由表2 可知，舊瀝青混合料整體級(jí)配通過(guò)率偏高，骨料出現(xiàn)細(xì)化現(xiàn)象，必須添加適量粗骨料來(lái)完善骨架結(jié)構(gòu)。

表2 舊瀝青混合料篩分結(jié)果

1.3 新集料

采用1#（20～30 mm）、2#（10～20 mm）、3#（5～10 mm）3 檔石灰?guī)r集料來(lái)改善混合料級(jí)配。各檔石灰?guī)r集料通過(guò)率見(jiàn)表3。

表3 新集料篩分結(jié)果

2 水泥改性再生瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)

本研究水泥摻量設(shè)置為3%、4%、5%，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)來(lái)確定不同舊瀝青混合料摻量下的水泥改性冷再生瀝青混合料配合比，并采用7 d 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度來(lái)研究不同舊瀝青混合料摻量所對(duì)應(yīng)的最佳水泥摻量。

2.1 級(jí)配選擇

本研究以《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》（JTG/T F20—2015）為設(shè)計(jì)依據(jù)，以混合料級(jí)配曲線接近規(guī)范中值為原則進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。0%、30%、40%、50%舊瀝青混合料摻量下的混合料級(jí)配見(jiàn)表4。

表4 不同舊瀝青混合料摻量下的混合料級(jí)配調(diào)整

2.2 標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)

按照文獻(xiàn)[7]進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)。水泥改性冷再生瀝青混合料擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

由表5 可知，對(duì)于RAP 摻量相同、水泥摻量不同的水泥改性冷再生瀝青混合料而言，其最佳含水量均隨著水泥摻量的增加而增加，這是由于增加了水泥用量，水泥水化所需用水量也必然增加；對(duì)于水泥摻量相同、RAP 摻量不同的水泥改性冷再生瀝青混合料而言，其最佳含水量隨RAP 摻量的增加而減小，這是由于舊瀝青混合料中的集料被瀝青裹附，集料難以與水分接觸，所以混合料最佳含水量隨RAP摻量的增加而減小。

表5 水泥改性冷再生瀝青混合料標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果

另外，在相同RAP 摻量下，水泥改性冷再生瀝青混合料的最大干密度隨水泥摻量增加而增加；在相同水泥摻量下，其最大干密度隨RAP 摻量的增加而降低，原因可能是舊瀝青混合料中的舊瀝青密度遠(yuǎn)小于新骨料，隨著舊瀝青混合料摻量的增加，舊瀝青含量增加，新集料含量減小，所以混合料最大干密度隨著RAP 摻量的增加而減小。

2.3 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度測(cè)試

現(xiàn)行《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D50—2017）規(guī)定，中等交通量下，水泥穩(wěn)定類(lèi)材料7 d 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度代表值應(yīng)大于3 MPa。本研究按照規(guī)范相關(guān)要求，對(duì)水泥摻量和RAP 摻量不同的水泥改性冷再生瀝青混合料進(jìn)行7 d 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。

由圖1 可知，無(wú)論RAP 摻量多大，水泥改性冷再生瀝青混合料的7 d 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度均隨著水泥摻量的增加呈現(xiàn)出一種近乎線性增長(zhǎng)的趨勢(shì)。在中等交通量下，即使水泥摻量為最低的3%，混合料7 d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度也已滿(mǎn)足規(guī)范大于3 MPa 的要求?？紤]到過(guò)多的水泥摻量會(huì)增加工程建設(shè)成本，也會(huì)導(dǎo)致基層材料過(guò)度收縮，因此確定水泥的最佳摻量為3%。

圖1 不同水泥摻量下，水泥改性冷再生瀝青混合料無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度與P AP 摻量的關(guān)系

由圖1 還可看到，同一水泥摻量下，混合料的7 d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨著RAP 摻量的增加呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢(shì)。因此，最佳的RAP 摻量為40%。

3 水泥改性冷再生瀝青混合料耐久性研究

本文以水穩(wěn)定系數(shù)和凍融強(qiáng)度比為技術(shù)指標(biāo)[8]，采用干濕循環(huán)試驗(yàn)和凍融循環(huán)試驗(yàn)來(lái)研究水泥改性再生瀝青混合料的耐久性能。所用試件均養(yǎng)護(hù)28 d。

3.1 干濕循環(huán)試驗(yàn)

本試驗(yàn)所需試件的制作及成型均按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20—2011）嚴(yán)格執(zhí)行。試件在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)28 d 后，以浸水1 d、風(fēng)干2 d，繼續(xù)浸水1 d 為1 個(gè)干濕循環(huán)。如此反復(fù)進(jìn)行5 個(gè)干濕循環(huán)后，測(cè)試其無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度。經(jīng)過(guò)5 個(gè)干濕循環(huán)試件和未經(jīng)干濕循環(huán)試件的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 干濕循環(huán)試驗(yàn)結(jié)果

由表6 可知，隨著RAP 摻量增加，干濕循環(huán)后試件的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度先增大后減小，當(dāng)RAP 摻量為40%時(shí)，干濕循環(huán)后試件的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大值，與試件7 d 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度變化規(guī)律一致。從水穩(wěn)定性系數(shù)角度分析，相比于不摻RAP 的混合料，RAP 的摻加有效提升了混合料的水穩(wěn)定性，并且RAP 摻量越大，水穩(wěn)定性的提升效果越明顯。

3.2 凍融循環(huán)試驗(yàn)

以?xún)鋈谘h(huán)前后試件的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度比值BDR 作為評(píng)價(jià)混合料抗凍性能的指標(biāo)，設(shè)置2 組正交試驗(yàn)：（1） 最佳水泥摻量3%，RAP 摻量為0%、30%、40%、50%；（2）最佳RAP 摻量40%，水泥摻量為3%、4%、5%。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7、表8。

表7 最佳水泥摻量下凍融循環(huán)試驗(yàn)結(jié)果

表8 最佳RAP 摻量下凍融循環(huán)試驗(yàn)結(jié)果

由表7 可知，在控制水泥摻量不變的情況下，當(dāng)RAP 摻量為0%時(shí)，水泥改性冷再生瀝青混合料的BDR 值最小，抗凍性能最差；RAP 的摻加在不同程度上改善了水泥改性冷再生瀝青混合料的抗凍性能，其中40%摻量RAP 的提升效果最為明顯。原因可能是再生瀝青混合料中骨料內(nèi)部空隙被舊瀝青填充，并且隨著水泥水化的進(jìn)行，骨料空隙被進(jìn)一步填充。

由表8 可知，在RAP 摻量不變的情況下，無(wú)論是凍融前后，隨著水泥摻量的增加，試件的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度均在不斷提升，抗凍性能也在不斷增大，說(shuō)明水泥有助于再生瀝青混合料抗凍性能的提升，且水泥摻量越大，對(duì)于再生瀝青混合料抗凍性能的改善越明顯。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）通過(guò)7 d 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，得到水泥改性冷再生瀝青混合料的最佳水泥摻量為3%，最佳RAP 摻量為40%。

（2）RAP 摻量為40%時(shí)，水泥改性冷再生瀝青混合料的干濕循環(huán)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大值；RAP的摻加有效提升了水泥改性冷再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性，并且RAP 摻量越大，提升效果越明顯。

（3）水泥有助于再生瀝青混合料抗凍性能的提升，且水泥摻量越大，對(duì)于水泥改性冷再生瀝青混合料抗凍性能的改善越明顯。