乳化瀝青冷再生在舊瀝青路面混合性能研究

黃 智

（江西贛東路橋建設集團有限公司,江西 撫州 344000）

0 引言

在國家經濟迅速發展的同時，道路建設事業也面臨著巨大挑戰，車輛荷載不斷增加，使道路交通環境日益復雜。在交通荷載、氣候等因素作用下，早期所修建的瀝青路面已出現大面積的龜裂、車轍、坑槽等病害，縮短道路使用壽命[1]。傳統的道路養護，通常會進行大量翻挖，廢棄大量瀝青，造成經濟損失。為了解決此類問題，該文從廢棄瀝青再次利用入手，對乳化瀝青冷再生技術在舊瀝青路面養護中的應用進行研究，同時為道路養護提供一定的技術指導。

1 新舊材料性能研究

1.1 RAP中舊瀝青

瀝青混合料路用性能通常采用針入度、軟化點和延度三大物理指標對其進行評價。該文對試驗路段中的RAP舊瀝青性針入度、軟化點和延度進行檢測同時與AH—70三大指標進行對照分析，以判斷RAP中舊瀝青老化程度，判斷可否循環利用，試驗結果如表1所示。

表1 舊瀝青性能指標

由上述試驗結果可知，舊瀝青針入度、軟化點均小于AH—70規范值，延度大于AH—70規范值。說明道路在多年交通荷載作用下，舊瀝青已嚴重老化，須進行養護處理。

1.2 RAP中集料

冷再生技術是將PAP集料進行重新利用，為了確保廢棄集料可用于冷再生，對舊集料的物理指標進行檢測，結果如表2所示。

表2 RAP抽取后集料技術性質

由以上試驗數據可知，RAP所提取的集料均滿足冷再生施工要求，可二次利用。

1.3 乳化瀝青

乳化瀝青對舊料具有一定的裹附能力及石料的配伍性，通常用于冷再生技術當中。該文所選乳化瀝青為重慶易博諾新材料科技有限公司生產的慢裂型陽離子乳化瀝青BC—1。根據《公路瀝青路面施工技術規范》對所選用的乳化瀝青進行物理性能檢測。

1.4 水泥

該文在施工時所采用的水泥標號為32.5普通硅酸鹽水泥，對其物理性質進行物理試驗，結果如表3所示。

表3 水泥物理性能指標表

由表3可知，所選用水泥滿足技術要求，可用于冷再生技術施工。

2 工程概況

為研究乳化瀝青冷再生在舊瀝青路面上應用，該文選取某高速公路養護施工項目，選段為K1280+230～K1360+730，設計車道為雙向四車道，路基寬26 m，設計車速120 km/h，路基平均填高5.3 m，最大填高為6.7 m，最小填高為4.3 m。根據當地地勢及自然因素決定采用乳化瀝青冷再生技術進行路面養護施工。

3 工程應用

3.1 施工工藝

（1）施工前準備。施工前確保工程材料質量合格，確定乳化瀝青再生條件后，進行工地級配范圍確定。對舊路面泥土、樹葉等雜物進行清理，確保后續灑布工作的順利進行。對施工車輛進行試運行檢測，提高施工效率[2]。

（2）混合料運輸。為了保證乳化瀝青混合料在運輸過程中的性能不受影響，應保證運輸車輛車廂內部干凈、無污染。卸載混合料入料車時，應在箱體前、后、中進行三次卸載，避免發生離析現象[3]。

（3）混合料攤鋪。攤鋪時要注意天氣，避免低溫（10 ℃以下）下雨天施工。為了提高RAP壓實度，在壓實時可采用“低頻率，高振幅模式”。攤鋪機攤鋪不到位的地方，仍需人工進行攤鋪。

（4）混合料碾壓。攤鋪后進行碾壓，一般分為初壓、復壓和終壓三個步驟，原則為“先輕壓，后重壓、先慢壓，后快壓、先壓兩邊，后壓中間”，壓實遍數在8次以上，14次以下為佳。

3.2 路用高溫性能研究

（1）RAP摻量對高溫性能影響。高溫穩定性是瀝青混合料抵抗高溫及車轍荷載作用下的變形能力，是瀝青性能的三大物理指標之一。通常采用車轍試驗進行檢驗，動穩定度計算[4]公式如下：

式中，DS——動穩定度（次/mm）；

d1——對應時間t1的變形量（mm）；

d2——對應時間t2的變形量（mm）；

C1——修正系數，取1.0；

C2——試件系數，取1.0；

N——試件輪碾速度，取42次/min。

為探究不同RAP摻量對乳化瀝青冷再生混合料高溫性能影響，該文將RAP摻量分別為40%、60%、80%、100%的瀝青混合料制成尺寸為300 mm×300 mm×50 mm試件并對其進行車轍試驗。試驗結果如表4及圖1所示。

圖1 不同RAP摻量動穩定度圖

表4 不同RAP摻量動穩定度表

由試驗結果可知，RAP摻量為40%時，三個試件動穩定度分別為2 138次/mm、2 092次/mm、2 379次/mm，其平均值為2 203次/mm；RAP摻量為60%時，三個試件動穩定度分別為2 566次/mm、2 931次/mm、2 784次/mm，其平均值為2 760次/mm；RAP摻量為80%時，三個試件動穩定度分別為3 851次/mm、3 674次/mm、3 542次/mm，其平均值為3 689次/mm；當全部為RAP時，三個試件動穩定度分別為4 687次/mm、4 331次/mm、4 527次/mm，其平均值為4 551次/mm。該文所養護路面為下面層，規范要求為1 500次/mm，說明四種RAP摻量的乳化瀝青再生混合料動穩定度均可用于工程施工之中且隨著RAP摻量增加，高溫穩定性能越佳。

（2）水泥摻量對高溫性能影響。該文為研究水泥對乳化瀝青冷再生混合料高溫性能影響，將0%、2%、4%不同水泥摻量的水泥用量制作成車轍板，在養生48 h后對其進行高溫車轍試驗，試驗結果見表5及圖2所示。

由表5及圖2可知，當不摻加水泥時，乳化瀝青冷再生混合料動穩定度分別為1 258次/mm、1 132次/mm、1 327次/mm，其平均值為1 239次/mm；當水泥摻量為2%時，乳化瀝青冷再生混合料動穩定度分別為2 671次/mm、2 754次/mm、2 803次/mm，其平均值為2 742次/mm；當水泥摻量為4%時，其動穩定度分別為3 851次/mm、3 674次/mm、3 588次/mm，其平均值為3 704次/mm。采用最低水泥用量（2%）已滿足下面層施工要求值，故采用乳化瀝青冷再生技術養護施工中，水泥摻量在2%時滿足要求且經濟節約。

圖2 不同水泥摻量的動穩定度圖

表5 不同水泥摻量的動穩定度表

3.3 路用低溫性能研究

瀝青路面的低溫抗裂性能是路面穩定的重要指標，再生瀝青混合料作為再生瀝青路面的面層，低溫性能更加不能忽視。該文將RAP摻量分別為20%、30%、40%、50%的瀝青混合料進行試驗，試驗結果如表6及圖3所示。

圖3 RAP舊料摻配率與破壞勁度模量關系圖

從表6中可以看出，當RAP摻量從20%增加到30%時，彎拉強度從8.15 MPz增加到10.64 MPa，破壞應變降低了103.88 με，破壞勁度模量增加了887.31 MPa；RAP摻量從30%增加到40%時，彎拉強度從10.55 MPa降低到9.88 MPa，破壞應變降低了21.33 με，破壞勁度模量降低了288.37 MPa；RAP摻量從40%增加到50%時，彎拉強度從9.88 MPa降低到8.22 MPa，破壞應變降低了38.76 με，破壞勁度模量降低了541.35 MPa；當RAP超過30%后，三個指標均隨著摻量的增加而減小且滿足規范要求。說明當RAP摻量不大于50%時，再生瀝青混合料低溫穩定性滿足施工要求。

表6 低溫性能試驗結果

3.4 路面平整度檢測

路面平整度能夠反映瀝青路面行車舒適性，該文在乳化瀝青冷再生路面竣工后，根據規范要求采用三米直尺測得路面平整度，據《公路工程質量檢驗評價標準》，瀝青路面三米直尺測量值允許誤差為3 mm。根據公式將試驗路段三米直尺測量值轉換為IRI值，試驗路段IRI指數檢測結果如表7所示，轉換公式如式（2）：

表7 試驗路段IRI指數

式中，X——三米直尺測量值（mm）。

由表7可知，三條檢測路段國際平整度平均值分別為0.26 m/km、0.58 m/km、0.68 m/km，均滿足《公路工程質量檢驗評價標準》，說明乳化瀝青混合料路面可滿足行車舒適性要求。

4 結語

道路施工中，乳化瀝青冷再生技術與我國可持續發展觀念相符合，在保護環境同時，能夠節約資源降低施工成本。該文依托實際養護工程對該技術進行研究，介紹如何選用原材料并判斷物理性能是否滿足施工要求，研究路面高溫性能、低溫性能及路面平整度。結果表明，乳化瀝青冷再生技術能夠提高舊瀝青路面混合性能，且經濟效益佳，可滿足施工要求。