水泥—乳化瀝青冷再生混合料的機理及性能研究

【摘要】在水泥—乳化瀝青冷再生混合料的形成過程中，由于冷再生混合料中廢舊材料的存在，會影響到其結(jié)構(gòu)性能。本文主要是結(jié)合工程實際，通過對浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗的分析，研究了水泥—乳化瀝青冷再生混合料的機理及性能，希望以此提高其使用性能。

【關(guān)鍵詞】水泥—乳化瀝青；冷再生；浸水馬歇爾；凍融劈裂

目前，我國已經(jīng)修建的絕大部分工程進入了另一個階段，每年等待翻修的瀝青路面的數(shù)量仍然在增加。在這個過程中，會導(dǎo)致大量的廢舊瀝青混合料產(chǎn)生，將其廢棄會導(dǎo)致資源的浪費，不利于資源的可持續(xù)利用。在另一方面，可能會造成嚴重的環(huán)境污染，威脅生態(tài)。于是，衍生了一種冷再生技術(shù)將這些廢棄料加以利用。實踐證明，通過冷再生技術(shù)，使舊料和一部分新料適當配合，重新拌合，從而滿足道路工程方面的需要。這樣，工程建設(shè)的質(zhì)量也得到了提高。

一、水泥—乳化瀝青冷再生混合料的強度形成機理

水泥—乳化瀝青再生混合料是一種特殊的材料，它是由多種原材料混合而成的，其中包括乳化瀝青膠結(jié)料、水泥、礦粉等，它具有一定的強度，在路面工程的建設(shè)中發(fā)揮了應(yīng)有的作用。水泥—乳化瀝青再生混合料強度的形成不是迅速的，它需要一定的時間來進行，據(jù)實踐觀察，它需要經(jīng)歷兩個過程，即水泥的水化作用和乳化瀝青的破乳，缺一不可。水泥的水化作用包含兩個方面的內(nèi)容。首先，在水泥形成水泥砂漿的過程中，將瀝青混合料的空隙填滿，導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，路面不容易遭到破壞。其次，水泥水化所產(chǎn)生的水泥纖維擴散，也能夠?qū)⒒旌狭现械目障短顫M，這對水泥和乳化瀝青造成了一定的影響。其容易產(chǎn)生物理吸附和化學(xué)吸附，導(dǎo)致產(chǎn)物和瀝青之間形成一層薄膜，最后交織在一起。在這之后，連同細集料，會導(dǎo)致空間網(wǎng)絡(luò)的形成，增強水泥和乳化瀝青的結(jié)合力、水泥產(chǎn)物的凝結(jié)力及瀝青的粘聚力，這三種力結(jié)合在一起，使路面的骨架更加結(jié)實。乳化劑分子是一種親和力比較強的物質(zhì)，它對于水和油基的作用力比較強。一旦親水基流向集料時，親油基也會靠近，這兩種分子是緊密相關(guān)的。在這個過程中，瀝青微珠也會受作用力的影響，流向集料表面。最后攤鋪在集料表面上，加固路面。乳化劑分子能夠?qū)r青產(chǎn)生一種牽引力，受這種力的作用，水與集料的結(jié)合力會小于瀝青微珠與集料表面的結(jié)合力，這樣可以將路面表面的水分去除，保持路面的平整。在原來的路面上，瀝青裹附后會形成一層很薄的膜，受一定的氣候條件影響，尤其是在通風(fēng)狀況良好的條件下，水分會馬上消失。這就是完成乳化瀝青破乳的整個過程，掌握好這個原理，路面工程的建設(shè)就相對容易多了。

二、水泥—乳化瀝青冷再生技術(shù)的優(yōu)越性及存在的性能方面的缺點

（1）水泥—乳化瀝青能均勻的吸附在改造的舊路面材料表面，與舊路面的材料的粘結(jié)力強，從而可以增強路面的強度和結(jié)構(gòu)承載力。（2）水泥—乳化瀝青可以重新利用廢舊的瀝青混合料，拌合溫度低，既能保護環(huán)境，又能節(jié)省資源，從而降低工程造價。（3）由于冷再生瀝青混合料中加入了廢舊的材料，拌合溫度低，其粘結(jié)性低于熱拌瀝青混合料，必須要對RAP進行質(zhì)量評價，對再生料級配進行較好的控制等等，才能保證冷再生的混合料具有良好的水穩(wěn)定性能。

三、水泥—乳化瀝青冷再生混合料水穩(wěn)定性的工程實例研究

1.RAP礦料級配分析

在這項試驗中，RAP均采用于內(nèi)蒙古地區(qū)某高速公路路面的公路病害處置工程，這是為了使試驗滿足實際需求。將混合料的銑刨速度保持在7m/min內(nèi)，工程現(xiàn)場的冷再生機器也是要滿足一定的型號要求，這樣路面工程建設(shè)的質(zhì)量才能夠提高。在我國的《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》中，對于采用的RAP礦料級配有著明顯的規(guī)定。在對水泥—乳化瀝青冷再生混合料的原材料進行研究的試驗過程中，發(fā)現(xiàn)這些材料都能夠滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》以及《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》的標準，這對內(nèi)蒙古地區(qū)路面的建設(shè)起著積極的作用。RAP的破碎級配在原有的基礎(chǔ)上得到了提高，級配分得比較細，不容易產(chǎn)生誤差的。抽提之后，通過篩分，級配變得越來越細，這使得集料中，細集料所占到的比重不斷增加。但在冷再生技術(shù)中，RAP級配是比較零散、破碎的，沒有加入一些粗集料，無法適應(yīng)工程的需求。這樣看來，在新材料中，粗細集料的比例必須合理，才能適應(yīng)工程的需求。

2.確定混合料級配

新集料和RAP的搭配比例是冷再生混合料級配的重點研究內(nèi)容。本文采用正交試驗，所選用的RAP級配分別為40%、50%、60%、70%、80%，水泥和乳化瀝青為1%、2%、3%、4%、5%，用水量為3%、4%、5%、6%、7%，最后通過室內(nèi)試驗和數(shù)據(jù)分析，得出可能的最優(yōu)配合比方案為：乳化瀝青1%、水泥用量5%、RAP40%、水4%。在實際工程中，為了增加混合料的柔性，實際水泥用量應(yīng)該降低，調(diào)整為3%。當乳化瀝青為3%時，空隙率最小，其它指標也合格。結(jié)合正交分析，從混合料性能和經(jīng)濟效益等方面分析，RAP調(diào)整為70%，所以調(diào)整級配為乳化瀝青3%、水泥用量3%、RAP70%、水4%。

3.對所選的級配進行水穩(wěn)定性研究

本次依然采用正交試驗方法，乳化瀝青用量選擇2%、3%，4%；水泥用量2%、3%，4%；RAP用量60%、70%，80%。水為3%、4%、5%，經(jīng)過凍融劈裂實驗和浸水馬歇爾試驗得出各因素對混合料水穩(wěn)定性的影響。在凍融劈裂試驗中，水泥>水>乳化瀝青>RAP摻量。在浸水馬歇爾試驗中，水泥>水>RAP摻量>乳化瀝青。采用級配為乳化瀝青3%、水泥3%、RAP70%、水4%時，其凍融劈裂和浸水馬歇爾強度如表1所示：

四、結(jié)束語

在這項試驗中，可以得出一個結(jié)論：水泥—乳化瀝青冷再生混合料與乳化瀝青用量、水泥用量、RAP摻量和用水量有一定關(guān)系，并且水泥—乳化瀝青冷再生混合料對這些因素造成了一定的影響，這是不容忽視的問題。在內(nèi)蒙古地區(qū)的路面工程建設(shè)中，需要把握好這幾者之間的聯(lián)系。

參考文獻

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