冷再生瀝青混合料水穩定性試驗研究

劉德利

【摘要】隨著冷再生瀝青技術的出現，瀝青路面施工工藝有了很大的提高，施工成本也大為降低。文章對冷再生瀝青混合料水穩定性試驗研究進行分析，具有一定的借鑒意義。

【關鍵詞】冷再生；瀝青；混合料；水穩定性；試驗

中圖分類號：TU535 文獻標識碼： A

前言

文章對我國冷再生瀝青的研究現狀進行了介紹，對冷再生瀝青混合料性能指標進行了闡述，通過分析，并集合自身實踐經驗和相關理論知識，對冷再生瀝青混合料水穩定性試驗進行了探討。

二、我國冷再生瀝青的研究現狀

1．泡沫瀝青冷再生的研究

在混合料設計方面：曹翠星等對泡沫瀝青半衰期和膨脹率問題進行了探討；拾方治、呂偉民、孫大權、李秀君及其他合作者，2004～2005年發表了多篇關于瀝青路面冷再生的論文。其中“泡沫瀝青就地冷再生混合料設計方法與工程應用”一文就冷再生混合料設計的方法步驟進行了詳細的介紹，簡述了泡沫瀝青就地冷再生的施工工藝。

在路用性能方面：水穩定性成為研究者們關注的焦點，幾乎所有的研究人員均選擇了干濕劈裂強度；拾方治通過劈裂疲勞試驗，認為泡沫瀝青再生混合料的疲勞性能和粗粒式瀝青混合料相當1321；拾方治認為泡沫瀝青再生混合料的模量在800．1200MPa范圍內1321；長安大學的郝培文教授對泡沫瀝青冷再生技術進行了研究并依此鋪筑了試驗路。

2．乳化瀝青冷再生的研究

科研成果方面：江蘇省交通科學研究院結合工程實踐開展乳化瀝青冷再生技術研究；同濟大學研究提出了冷再生混合料初期抗松散性評價方法和水穩定性評價方法；東南大學基于微觀力學研究了老化瀝青的作用機理；哈爾濱工業大學針提出了冷再生混合料Superpave體積設計法。科研論文方面：李龍通過正交試驗研究了冷再生混合料的力學強度。嚴金海1341通過試驗分析了水泥和乳化瀝青用量對混合料強度的影響，。譚憶秋等提出了修正高性能瀝青路面(Superpave)體積設計法，取得了良好效果。工程應用方面：2003年廣東省佛山市、2004年沈陽三鑫公路工程公司和營口市公路管理處、2005年天津市市政公路管理局、2007年河北省廊坊市以乳化瀝青等開展了乳化瀝青冷再生技術的工程應用技術研究。

三、冷再生瀝青混合料性能指標

1.力學性能指標

公路路面各結構層的材料一般抗壓強度大而抗彎拉強度小．控制路面材料強度極限破壞狀態的通常為抗拉強度，尤其對于泡沫瀝青冷再生材料，其通常用于路面的基層或下面層．往往由于再生層底部抗拉強度(或粘結強度)不足而開裂瀝青混合料和各種半剛性基層材料的劈裂強度與彎拉強度具有一定的相關性而劈裂試驗比梁的彎拉試驗簡單方便，且更接近路面結構受力狀態，考慮到泡沫瀝青作為柔性材料，其力學性能與瀝青混合料有一定的相似性。因此，國內外目前普遍使用基于馬歇爾試件的劈裂強度作為關鍵力學性能控制指標。

2.馬歇爾穩定度、流值指標及要求

馬歇爾穩定度和流值試驗是通過將按照一定養生條件養生的馬歇爾試件進行標；隹馬歇爾試驗獲得的。該強度測定前．馬歇爾試件要通過加速養生，使其內部的水分蒸發，以模擬現場材料在長期使用過程中所能達到強度。具體養生與試驗方法為：將試件連同試模室溫條件下放置24h，然后進行脫模：將脫模后的試件放入(4O±2)通風烘箱養生72h：養生完畢后，試件在60：水浴中保溫45min，測試馬歇爾穩定度和流值。

干劈裂強度

干劈裂強度是通過將按照一定養生條件養生完畢的馬歇爾試件進行劈裂強度試驗獲得的。在該強度測定前．要通過加速養生使馬歇爾試件內部的水分蒸發，以模擬現場材料在長期使用過程中所能達到強度。具體養生與試驗方法為：將試件連同試模室溫條件下放置24h．然后進行脫模；將脫模后的試件放入(4O±2)通風烘箱養生72h；養生完畢后，25℃空氣浴保溫4h以上，然后測試試件的劈裂強度。

4.干濕劈裂強度比

根據有關泡沫瀝青冷再生混合料空隙率的研究可以看出，泡沫瀝青混合料的空隙率較大，一旦有水進入混合料內部，就會引起水損壞。雖然泡沫瀝青混合料有過許多成功的使用，但是也有失敗的案例。例如美國德克薩斯州在2000年3月鋪筑了4．8km的泡沫瀝青冷再生路面，由于該路段屬于軟弱路基而且常常處于飽水狀態．導致路段在l2月份就出現了大量龜裂的現象，德州公路局通過對路段損壞調查發現，引起早期損壞的一個主要原因是再生層材料在浸水條件下強度損失大，無法滿足抗水損壞的要求。

四、冷再生瀝青混合料水穩定性試驗

1.原材料

乳化瀝青為自制改性陽離子乳化瀝青，各項技術指標見表1；水泥為普通硅酸鹽水泥"其化學成分見表2，回收舊瀝青路面材料為云南省某廢棄瀝青路面的銑刨料。單純使用RAP作為再生混合料集料，達不到設計的級配要求。故需要引入一定量的新集料。該研究使用的3種新集料為石灰巖質。RAP與新集料級配見表3.水為一般自來水。

2.試驗方法

采用15C濕劈裂強度與干劈裂強度的比值來對混合料的水穩定性進行評價，具體試驗方法為：按配合比將混合料拌和均勻后，參照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》規定的方法，雙面各擊實75次，制作標準馬歇爾試件；將試件連同試模一起放在60度的鼓風烘箱中養生72h,在室溫下冷卻20h后脫模,用于測定干劈裂強度的試件需先在15度的空氣浴中放置1d，然后進行15度劈裂試驗。用于測定濕劈裂強度的試件需要先浸泡在25度的恒溫水浴中23h，再在15度的恒溫水浴中浸泡，然后取出試件進行15度劈裂試驗。

3.混合料水穩定性評價

混合料的干劈裂強度和濕劈裂強度均隨著水泥摻量的提高而增大，當水泥摻量低于3%時，混合料的干劈裂強度和濕劈裂強度也隨著水泥摻量的提高而增大，而當水泥摻量為4%時，干劈裂強度和濕劈裂強度均比3%水泥摻量時略低。

RAP用量對混合料水穩定性的影響實驗結果表明，隨著混合料中RAP比例的增加，混合料的干濕劈裂強度均逐漸減小；混合料的干濕劈裂強度比分別為0.967、0.955、0.804，也是呈降低規律，但25%RAP摻量的混合料水穩定性僅比25%RAP摻量的混合料大1.2%。但比75%RAP摻量的混合料大16.3%。實驗表明，實際冷再生混合料施工時"混合料中新集料用量越少，則材料成本越低；但RAP用量越大，混合料的性能往往越差。

4.瀝青冷再生混合料性能水穩定性研究

按照我國《公路工程瀝青與瀝青混合料試驗規程))JTJ052—2000的規定，以最佳油石比及最佳摻水量成型圓柱體試件。按照試驗規程T0709—2000方法以最佳油石比及最佳摻水量進行泡沫瀝青混合料試件的配置，并按照規程規定的方法進行養生，然后按照規程規定的試驗方法測定泡沫(乳化)瀝青冷再生混合料的浸水馬歇爾殘留穩定度、凍融劈裂強度TSR，試驗結果如表4、表5。

表4 浸水馬歇爾試驗結果

表5 凍融劈裂強度比試驗結果

綜合浸水馬歇爾試驗、凍融劈裂試驗結果可以看出，A級配泡沫瀝青冷再生混合料的水穩性都低于B級配泡沫瀝青冷再生混合料，但從試驗結果看出，兩種級配的泡沫(乳化)冷再生混合料水穩型都能滿足相關規范要求。分析認為，舊瀝青混合料經過一定年限行車荷載以及氣候的作用，瀝青發生老化并與礦料粘附性降低，經過泡沫(乳化)瀝青和水泥兩種穩定劑處治后，隨著水化產物的增加，其內部孔隙會進一步減少。因此，冷再生混合料表現出良好的水穩性，進一步說明冷再生混合料適合于路面基層或低等級道路路面來使用。

結束語

冷再生瀝青混合料水穩定性研究是冷再生瀝青研究的一個重點，是提高瀝青性能，減少施工污染的重要途徑，需要重點關注。

參考文獻

[1]孫大權.瀝青路面再生技術簡介[J].石油瀝青，2010,18(5): 56-59.

[2]李秀君.泡沫瀝青就地冷再生混合料設計方法與工程應用[J]，瀝青科技2011,22(2):150-155.

[3]呂偉.泡沫瀝青冷再生技術的研究與應用[J].筑路機械與施工機械化.2005,(3):1一3.