大同地區(qū)乳化瀝青廠拌冷再生配合比分析

白 翔，王皓田

(山西交院試驗(yàn)檢測(cè)有限公司，山西 太原 030006)

1 原材料

(1)銑刨料(RAP)：選取馬走線(S201)廣靈、靈丘段銑刨下來(lái)的舊路面層料，篩分后分為三檔料，分別為10～30 mm、5～10 mm、0～5 mm。

(2)新骨料：10～20 mm碎石(龍虎巖石料廠)。

(3)填充材料：礦粉(塔山石料廠)。

(4)拌和用水：自來(lái)水，純凈無(wú)雜質(zhì)。

(5)添加劑：P·O 42.5水泥。

(6)再生劑：特種乳化瀝青(山西亞通公司)，技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。

2 配合比設(shè)計(jì)組成

2.1 礦料配合比設(shè)計(jì)

配合比的設(shè)計(jì)方法參照J(rèn)TG/T 5521-2019附錄F。混合料級(jí)配范圍采用AC-20中粒式級(jí)配范圍，見(jiàn)表2。

表1 乳化瀝青技術(shù)指標(biāo)

冷再生混合料在設(shè)計(jì)級(jí)配時(shí)應(yīng)該盡量提高RAP料的摻量，嚴(yán)格控制水泥用量。水泥用量不應(yīng)超過(guò)1.8%。此處水泥用量選定為1.5%。對(duì)各檔原材料篩分計(jì)算后可得目標(biāo)配合比組成見(jiàn)表3，混合料級(jí)配見(jiàn)表4，級(jí)配曲線見(jiàn)圖1。

表2 AC-20中粒式級(jí)配范圍

表3 目標(biāo)配合比組成

表4 混合料級(jí)配

圖1 混合料級(jí)配曲線

2.2 確定最佳含水率

試驗(yàn)過(guò)程中，乳化瀝青的添加量暫定為3.5%，按照無(wú)機(jī)結(jié)合穩(wěn)定材料的制件方法進(jìn)行擊實(shí)，試驗(yàn)過(guò)程單獨(dú)改變拌和水量，進(jìn)而確定最佳含水量。具體試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5,如圖2。

由圖2關(guān)系曲線可知當(dāng)含水率為5.0%時(shí)，干密度達(dá)到最大為2.200 g/cm，則該點(diǎn)對(duì)應(yīng)混合料的最佳含水率。

表5 混合料擊實(shí)試驗(yàn)數(shù)據(jù)

圖2 混合料干密度與含水量的關(guān)系圖

2.3 最佳乳化瀝青用量

為了與更為接近現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工，采用雙面一次性擊實(shí)75錘，然后再烘干的辦法制備馬歇爾試件。通過(guò)改變?nèi)榛癁r青摻量制備相應(yīng)的馬歇爾試件，并對(duì)其進(jìn)行15 ℃和25 ℃劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)，從而得出乳化瀝青最合適的摻量。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6，變化趨勢(shì)見(jiàn)圖3、圖4、圖5。

表6 劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

圖3 不同乳化瀝青用量的劈裂強(qiáng)度的關(guān)系圖

圖4 不同乳化瀝青用量的干濕劈裂強(qiáng)度比的關(guān)系圖

圖5 混合料空隙率隨乳化瀝青用量的變化圖

從圖3中可以得出隨著乳化瀝青用量的增加，15 ℃、25 ℃兩組劈裂強(qiáng)度先增加后下降，當(dāng)瀝青用量為3.8%時(shí)，15 ℃、25 ℃兩組劈裂強(qiáng)度可以取得最大值。結(jié)合圖4，當(dāng)瀝青用量為3.8%時(shí)，干濕劈裂強(qiáng)度取得最大值。

由圖5觀察混合料空隙率在不同瀝青用量下得前后變化，其隨著乳化瀝青用量的增加先減小再增大，在瀝青用量3.8%附近，空隙率取得最小值。空隙率和劈裂強(qiáng)度呈現(xiàn)相反的變化趨勢(shì)。分析其機(jī)理主要是因?yàn)槿榛癁r青破乳后和細(xì)骨料相互膠聯(lián)填充空隙，并且更多的瀝青凝膠體將再生骨料凝結(jié)，降低了骨料間在外力作用下的相對(duì)位移，從而使劈裂強(qiáng)度提升；當(dāng)乳化瀝青含量超過(guò)3.8%后，多余的乳化瀝青在養(yǎng)生過(guò)程中來(lái)不及破乳，這將降低粗細(xì)集料之間的力的作用，導(dǎo)致空隙增多，劈裂強(qiáng)度下降。故乳化瀝青的用量選擇3.8%較為適宜。

3 路用性能驗(yàn)證

馬走線(S201)廣靈、靈丘段的廠拌冷再生配合比確定后，又對(duì)其路用性能進(jìn)行了驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 再生料路用性能驗(yàn)證

從驗(yàn)證結(jié)果可以得出，最終配合比的熱穩(wěn)定性能和水穩(wěn)定性能能夠滿足相關(guān)指標(biāo)，具有良好的路用性能，適合用于實(shí)體實(shí)際路段的鋪筑。

4 現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中的路面養(yǎng)生

現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中再生混合料在開(kāi)放交通進(jìn)行二次碾壓之前必須得到充分養(yǎng)生。養(yǎng)生的速度取決于溫度、濕度、降雨等自然因素，還取決于施工路段能否完全封閉等社會(huì)因素。由于改造路段經(jīng)過(guò)村莊，交通無(wú)法完全封閉，就得在保證冷再生達(dá)到最短養(yǎng)生時(shí)間后盡快恢復(fù)交通。本節(jié)從施工現(xiàn)場(chǎng)鉆取不同養(yǎng)生條件的冷再生芯樣進(jìn)行劈裂試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 施工現(xiàn)場(chǎng)再生層芯樣劈裂試驗(yàn)結(jié)果

圖6 養(yǎng)生時(shí)間-劈裂強(qiáng)度曲線

由表8、圖6可以得出由于戶(hù)外養(yǎng)生無(wú)法達(dá)到試驗(yàn)室的理想養(yǎng)生條件，導(dǎo)致水分蒸發(fā)不及時(shí)，乳化瀝青破乳緩慢，實(shí)際的冷再生劈裂強(qiáng)度和理想情況還有很大差距。隨著養(yǎng)生時(shí)間的增加，混合料的劈裂強(qiáng)度會(huì)逐漸增加，但是如果未達(dá)到技術(shù)要求的目標(biāo)劈裂強(qiáng)度之前偶遇降雨天氣，由于延緩了乳化瀝青破乳和水分蒸發(fā)，混合料的劈裂強(qiáng)度也會(huì)有所下降。所以建議在自然條件下養(yǎng)護(hù)，時(shí)間不宜小于7 d；碾壓完成后如遇降雨，需要備足防水布進(jìn)行覆蓋。

5 結(jié) 論

(1)通過(guò)試驗(yàn)分析，大同地區(qū)馬走線廣靈、靈丘段廠拌冷再生混合料配合比最大干密度為2.200 g/cm，最佳含水率為5.0%，最佳瀝青用量為3.8%。

(2)馬走線廣靈、靈丘段乳化瀝青冷再生試驗(yàn)室配合比的熱穩(wěn)定性能和水穩(wěn)定性能能夠滿足相關(guān)指標(biāo)，具備良好的路用性能，適合用于實(shí)體實(shí)際路段的鋪筑。

(3)戶(hù)外養(yǎng)生無(wú)法達(dá)到試驗(yàn)室的理想養(yǎng)生條件，導(dǎo)致水分蒸發(fā)不及時(shí)，乳化瀝青破乳緩慢，實(shí)際的冷再生劈裂強(qiáng)度和理想情況還有很大差距。

(4)隨著養(yǎng)生時(shí)間的增加，混合料的劈裂強(qiáng)度會(huì)逐漸增加，但是如果未達(dá)到技術(shù)要求的目標(biāo)劈裂強(qiáng)度之前偶遇降雨天氣，由于延緩了乳化瀝青破乳和水分蒸發(fā)，廠拌冷再生混合料的劈裂強(qiáng)度也會(huì)有所下降。