乳化瀝青冷再生混合料性能研究

丁超

（甘肅省蘭州公路管理局，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

隨著我國經濟的高速發展，道路通車里程與日俱增，甘肅省道路建設迅猛發展。截至到2018年初，甘肅省道路通車里程已達14.23萬公里，其中高速公路通車里程超過4016公里。即使按照15年的設計使用年限（高速公路為15年，低等級道路設計年限要短），每年約有1萬公里的道路需要進行大、中修。以機場路、樹徐路、白蘭路、蘭海路、柳忠路、蘭臨路、巉柳路等高速公路為例，這幾條高速公路均已進入大修、中修期，每年就有幾十萬平的路面需要返修，產生數萬噸的廢舊瀝青混合料，養護任務十分艱巨。

若養護維修過程中按照傳統方式進行處理，不僅需要大量的砂石、瀝青等材料，經濟成本較高，而且帶來環境污染問題、浪費資源[1]。瀝青路面再生技術是將廢舊瀝青混合料破碎、篩分并加以利用的技術，包括廠拌熱再生、就地熱再生、廠拌冷再生、就地冷再生[2]。乳化瀝青廠拌冷再生技術是廠拌冷再生技術的一種，是指常溫下在銑刨、破碎、篩分的廢舊瀝青混合料中摻入乳化瀝青、活性材料（石灰、水泥等）、新集料、水等拌和，常溫下鋪筑、壓實的瀝青路面的再生技術[3]。該技術具有廢料利用率高、常溫下可拌和、環境污染少、經濟效益高等特點，具有明顯的社會、經濟效益。論文在級配設計和最佳瀝青用量分析的基礎上，進行乳化瀝青冷再生混料性能試驗，圍繞乳化瀝青冷再生技術展開研究，以期推進該技術在甘肅省的應用。

1 級配設計及最佳瀝青確定

1.1 原材料及性能指標

配合比設計時，參考《公路瀝青路面再生技術規范》[4]，具體性能指標要求見表1。

表1 乳化瀝青瀝青冷再生混合料性能指標要求

1）基質瀝青

基質瀝青采用殼牌90#A級瀝青，其各項性能指標滿足規范要求，滿足瀝青路面再生技術的應用。

2）銑刨料及水泥

參考相應文獻[5，6]，試驗前對水泥、1#（9.5～31.5mm）、2#（4.75～9.5mm）和3#（0～4.75mm）銑刨料進行篩分，結果見表2。

3）細集料

對細集料進行了砂當量試驗，試驗結果為70，滿足規范（＞60）的要求。

4）乳化瀝青

用A、B兩種乳化劑制備乳化瀝青，其技術指標滿足規范要求，且可施工性和裹附性良好。

5）水泥

采用的水泥為普通硅酸鹽水泥，標號為PO42.5。

表2 廢舊瀝青混料和水泥篩分試驗結果

6）水

試驗用水為蘭州市供應自來水。

1.2 級配設計

根據相關經驗，級配設計時初定乳化瀝青用量為4%，水摻量為3.5%。級配設計時，初選三種級配，1#、2#、3#銑刨料、新集料和水泥的摻量比例見表3，具體級配設計見圖1。利用旋轉壓實法成型試件，進行體積指標及強度試驗，試驗結果見表4。由表4可知，級配3強度較低，級配1和2滿足要求，綜合對比分析，選擇級配2作為設計級配。

表3 1#、2#、3#銑刨料、新集料、水泥的摻量

圖1 級配設計圖

1.3 最佳瀝青用量的確定

選用5種乳化瀝青摻量，按照設計級配配制混合料，利用旋轉壓實法成型試件，進行體積指標及強度試驗，結果見表5。由表5可結合相關工程經驗，確定的最佳瀝青用量為4.0%。

表5 五種瀝青摻量下的體積指標和強度試驗結果

2 路用性能試驗

根據最佳級配、最佳含水率和最佳瀝青摻量制備試件，成型方法為旋轉壓實方法。對成型試件進行凍融劈裂試驗，試驗結果見表6；制備試件，進行干濕劈裂試驗，試驗結果見表7；制備試件，將其放在60℃條件下養生5h，進行車轍試驗，實驗結果見表8。由表6、表7和表8可知，設計的乳化瀝青冷再生混合料水穩、高溫性能滿足使用要求。

表6 凍融劈裂試驗結果

表7 干濕劈裂試驗結果

表8 車轍試驗結果

3 結語

乳化瀝青冷再生技術具有良好的社會、經濟、環保效益，其推廣應用價值巨大。為推進該技術在甘肅省的應用，論文基于原材料性能分析和室內試驗，確定了瀝青的最佳用量，優化了路面回收材料、新集料、水泥的摻配比例，確定了最佳級配。通過室內試驗，對再生后的瀝青混合料進行水穩定性、高溫穩定性進行研究，研究結果在設計級配和瀝青摻量下其水穩、高溫性能良好，滿足甘肅省路面使用性能要求，在甘肅省其應當作為一種有效的再生技術被大力推廣應用。