多因素影響下的泡沫瀝青冷再生混合料壓實特性研究

【摘" " 要】：考慮泡沫瀝青冷再生路面的壓實質量直接影響路用性能和耐久性，測定不同因素（拌和時間、拌和溫度、成型溫度、不同回收料）影響下泡沫瀝青冷再生混合料的空隙率、凍融劈裂強度比變化對泡沫瀝青冷再生路面壓實特性的影響規律。結果表明：泡沫瀝青冷再生混合料的最佳拌和時間為1.5 min；適當提高拌和及成型溫度對提高混合料成型質量有利；100%廢舊基層材料（RBP）的試件成型質量最好，廢舊瀝青路面材料（RAP）∶RBP=63∶37的試件較前者的體積指標和強度指標略有下降。

【關鍵詞】：泡沫瀝青冷再生；壓實特性；路面

Study on Compaction Characteristics of Foam Asphalt Cold Recycling Mixture

under the Influence of Multiple Factors

MA Hongfu，JIAO Xiaolei

（Tianjin Highway development Service Center，Tianjin 300170，China）

【Abstract】：Considering the compaction quality of foam asphalt cold recycling pavement directly affects pavement performance and durability. by measuring the change of void ratio and freeze-thaw splitting strength ratio of foam asphalt cold recycled mixture under the influence of different factors （mixing time， mixing temperature， molding temperature， different recycled materials）， this paper on the compaction characteristics of foam asphalt cold recycled pavement. The results show that the best mixing time of foam asphalt cold recycling mixture is 1.5 min; Properly increasing the mixing and forming temperature is beneficial for improving the quality of the mixture forming; The specimen with 100% RBP has the best molding quality， while the specimen with RAP∶RBP=63∶37 has a slight decrease in volume and strength indicators compared to the former.

【Key words】：cold recycling of foam asphalt; compaction characteristics; pavement

截至2021年末，我國公路總里程528.07萬 km，其中公路養護里程525.16萬 km，占公路總里程的99.4%。公路養護過程中會產生大量的廢舊材料，如廢舊瀝青路面材料（RAP）、廢舊基層材料（RBP）等[1～2]。全深式泡沫瀝青冷再生技術是利用專用設備將舊瀝青路面面層與基層就地翻松，同時加入一定量的礦料、水及泡沫瀝青等，成型為新的路面結構層[3～4]。該技術能夠實現廢舊路面材料的全部就地循環利用；同時將原有的半剛性基層轉化為柔性基層，改善路面結構的力學響應狀態，提升路面的長期性能與使用壽命，常溫下生產施工，冷拌冷鋪、節能環保。

泡沫瀝青冷再生混合料的壓實質量直接影響其路用性能和耐久性。影響泡沫瀝青冷再生混合料的因素很多，如拌和時間、拌和溫度、成型溫度及回收料類型等[5～6]。其中，拌和時間決定新舊礦料的黏附狀況[7]；拌和及成型溫度過低，瀝青與礦料的黏結性能不足，導致空隙率增大，強度下降[8]；回收料類型同樣會影響其與瀝青界面黏結，進而影響冷再生混合料性能[9]。當前關于多因素影響下泡沫瀝青冷再生混合料壓實特性的相關研究較少，嚴重制約了該技術的規模性推廣應用。本文通過室內試驗研究不同拌和時間、拌和溫度、成型溫度及回收料類型對泡沫瀝青冷再生混合料壓實特性的影響，得出壓實效果的主要影響因素。

1 試驗方案

1.1 影響因素設計

1.1.1 拌和時間

試件的拌和溫度為30 ℃，成型溫度為30 ℃，控制拌和時間分別為1、1.5、2 min分別成型馬歇爾試件，將試件放入鼓風干燥箱進行養生。

1.1.2 拌和溫度

試件成型溫度30 ℃，拌和時間1.5 min，控制拌和溫度為30、45、60 ℃分別成型馬歇爾試件，將試件放入鼓風干燥箱進行養生。

1.1.3 成型溫度

控制拌和時間為1.5 min，拌和溫度為60 ℃，成型溫度分別為30、45、60 ℃，分別成型馬歇爾試件，成型后試件放入鼓風干燥箱進行養生。

1.1.4 回收料類型

根據銑刨結構層的不同，設計3組試驗，其中：通過試驗①、②，對比分析回收料中舊瀝青對混合料成型質量及強度的影響；通過試驗①②與③，對比分析泡沫瀝青對混合料成型質量及強度的影響。見表1。

1.2 原材料及配合比設計

馬歇爾法成型。使用天津大道維修養護路段現場銑刨的RAP和RBP，加入泡沫瀝青和水泥作為結合料，水泥的用量為1.7%，泡沫瀝青用量為2.9%；制備泡沫瀝青混合料，測定成型后試件的體積指標（空隙率）和強度指標（凍融劈裂強度比）。

試驗所用RBP級配及RAP配合比設計直接采用面層和基層銑刨料，無需添加新礦料。見表2。

2 試驗結果

2.1 拌和時間對壓實特性的影響

隨著拌和時間的增加，養生完成的冷再生試件的孔隙率呈現出先減小后增大的趨勢。拌和時間從1 min增加到1.5 min時，試件的空隙率減小了6.6%，當拌和時間由1.5 min增加到2min時，試件的空隙率增加了1.5%。在1.5 min時試件的空隙率達到最小。確定最佳拌和時間為1.5 min。見圖1。

泡沫瀝青冷再生混合料的凍融劈裂強度隨著時間的增加先增大后減小，在1.5 min達到峰值，證明在該時間混合料拌和均勻，瀝青與集料充分混合，形成較高強度的試件。見圖2。

拌和時間對空隙率影響顯著。見表3。

2.2 拌和溫度對壓實特性的影響

在保持其他因素不變的情況下，隨著拌和溫度的升高，泡沫瀝青混合料試件的空隙率逐漸下降，說明合適的溫度可以保證新舊瀝青的充分融合，進而提高壓實質量。見圖3。

隨著拌和溫度的升高，泡沫瀝青冷再生混合料試件的凍融劈裂強度逐漸升高。溫度升高，混合料試件的空隙率逐漸減小，壓實程度逐漸提高，所以混合料試件凍融劈裂強度逐漸升高，隨之凍融劈裂強度比也在不斷升高。見圖4。

拌和溫度對空隙率影響顯著。見表4。

2.3 成型溫度對壓實特性的影響

隨著成型溫度升高，泡沫瀝青冷再生混合料試件的空隙率逐漸減小。提高成型溫度可以增加舊礦料與泡沫瀝青的黏附程度，礦料間擠壓更加密實，進而提高試件的壓實質量。見圖5。

隨著成型溫度升高，試件凍融劈裂強度不斷升高，凍融劈裂強度比不斷增大。在適當的溫度下，混合料試件的空隙率減小，試件的壓實狀況良好，有較好的抗劈裂能力。見圖6。

成型溫度對空隙率影響顯著。見表5。

2.4 不同回收料對壓實特性的影響

回收料類型對冷再生試件成型質量影響顯著。對比試驗①、②可以看出，100%RBP混合料成型試件的空隙率較100%RAP混合料試件的空隙率減小了2.08%，壓實質量明顯提高；干劈強度提高了63.4%，凍融劈裂強度比提高了4.6%。對比試驗①②與③可以得出，在其他試驗影響因素相同的前提下，試驗③成型后試件的空隙率相對于試驗②增加了0.21%；這是因為相比于RBP，全深式泡沫瀝青冷再生混合料中摻加了63%RAP，舊瀝青存在導致混合料成型時瀝青裹覆不均勻，壓實質量相對稍差；由于空隙率的增大，試件破壞時所承受的壓力減小，導致試件凍融劈裂強度比等強度指標均有所降低。見圖7和圖8。

3 結論

不同因素對泡沫瀝青冷再生路面的壓實質量的影響規律：

1）試驗方案內，混合料成型試件的強度隨拌和時間的增加先減小后增大，最佳拌和時間為1.5 min；混合料成型試件的強度隨拌和溫度與成型溫度的升高而增大；

2）不同回收料拌制的泡沫瀝青冷再生混合料成型試件體積指標和強度指標均呈現出不同程度差異，RBP制備的冷再生混合料成型試件空隙率最小、強度最高；而摻加63%的RAP后冷再生混合料壓實質量小幅下降，其中空隙率增大了0.21%，凍融劈裂強度比下降了1.13%，可在兼顧壓實特性的同時使RAP得到最大程度回收。

參考文獻：

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收稿日期：2023-04-21

作者簡介：馬洪福（1966 - ）男， 教授級高級工程師， 從事公路技術開發及管理、公路工程管理等工作。