乳化瀝青廠拌冷再生最佳用水量的確定及其路用性能研究

聶　聃

（撫順市公路管理局撫順市 113006）

乳化瀝青廠拌冷再生最佳用水量的確定及其路用性能研究

聶聃

（撫順市公路管理局撫順市 113006）

乳化瀝青廠拌冷再生混合料的拌和離不開(kāi)水，水的摻入量直接影響廠拌冷再生混合料的壓實(shí)度和空隙率，最終影響再生混合料的路用性能。通過(guò)室內(nèi)配合比設(shè)計(jì)得到乳化瀝青廠拌冷再生的最佳含液量，經(jīng)室內(nèi)試驗(yàn)確定較為理想的最佳乳化瀝青用量和最佳拌和用水量，最后通過(guò)試驗(yàn)路鋪筑，檢驗(yàn)最佳拌和用水量對(duì)乳化瀝青混合料的路用性能的影響。

乳化瀝青廠拌冷再生；最佳含液量；最佳用水量；路用性能

水作為乳化瀝青廠拌冷再生混合料制備的要素，決定了混合料的拌和質(zhì)量和路用性能。本文主要對(duì)乳化瀝青廠拌冷再生拌和中最佳用水量的確定進(jìn)行研究，并結(jié)合實(shí)體工程的試驗(yàn)檢測(cè)進(jìn)行路用性能評(píng)判。

1　原材料試驗(yàn)

1.1RAP料

對(duì)廢舊瀝青路面材料RAP進(jìn)行再生利用，首先必須對(duì)RAP料性能進(jìn)行檢測(cè)。目前一般將RAP料作為“黑色碎石”或集料來(lái)對(duì)待，廠拌乳化瀝青冷再生混合料的級(jí)配設(shè)計(jì)主要考慮RAP料的級(jí)配組成，對(duì)舊瀝青路面材料RAP的級(jí)配進(jìn)行研究。瀝青路面材料RAP料采用撫順市S202線中修工程瀝青路面銑刨得到的銑刨料，具體的篩分結(jié)果如表1。

表1　舊瀝青路面材料（RAP）篩分結(jié)果

1.2乳化瀝青

乳化瀝青廠拌冷再生采用慢裂型陽(yáng)離子乳化瀝青。根據(jù)規(guī)范要求乳化瀝青宜在常溫下使用，最高使用溫度不得超過(guò)60℃。具體檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

1.3集料

當(dāng)舊瀝青路面材料RAP的級(jí)配組成不能滿足規(guī)范要求的時(shí)候，需要添加新集料來(lái)調(diào)整廠拌乳化瀝青冷再生混合料的級(jí)配組成，完善結(jié)構(gòu)上的不足。本項(xiàng)目的新集料來(lái)源于撫順當(dāng)?shù)氐牟墒瘓?chǎng)，集料分3檔，巖性均為石灰?guī)r，各檔石料的粒徑范圍如下：石屑、5～15mm、10～20mm。新集料的具體篩分結(jié)果如表3所示。

表2　冷再生用乳化瀝青技術(shù)指標(biāo)檢驗(yàn)結(jié)果

表3　新集料篩分結(jié)果

1.4水泥

當(dāng)水泥用作再生結(jié)合料時(shí)，根據(jù)《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》JTG F41-2008的要求，水泥可采用普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級(jí)可采用32.5或42.5。本試驗(yàn)采用強(qiáng)度等級(jí)為32.5的普通硅酸鹽水泥，經(jīng)檢測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。

1.5拌和用水

根據(jù)《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》JTG F41-2008的要求，制作乳化瀝青及冷再生用水應(yīng)采用純凈無(wú)污染的飲用水，本試驗(yàn)所用的水為撫順市區(qū)純凈的飲用水。

2　乳化瀝青冷再生混合料配合比設(shè)計(jì)

考慮到本項(xiàng)目將乳化瀝青廠拌冷再生混合料用于瀝青路面下面層。參考相關(guān)文獻(xiàn)加以分析，并結(jié)合試驗(yàn)得到舊瀝青路面材料（RAP）和新集料的篩分結(jié)果，得出本項(xiàng)目的合成級(jí)配比例為：回收瀝青路面材料（RAP）∶10～20mm碎石∶石屑=70%∶10%∶20%。乳化瀝青冷再生混合料合成級(jí)配結(jié)果和級(jí)配曲線見(jiàn)表4和圖1。

表4　乳化瀝青冷再生混合料合成級(jí)配

3　最佳含液量的確定

最佳含液量，是指乳化瀝青冷再生混合料中乳化瀝青和水的質(zhì)量之和占總量的百分比。我國(guó)《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》JTG F41-2008中通過(guò)對(duì)合成的礦料進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，確定最佳含水率。該規(guī)范中規(guī)定若使用乳化瀝青時(shí)，乳化瀝青的用量可暫定為4%，變化水的添加量通過(guò)擊實(shí)試驗(yàn)得出最佳含水量。

本研究結(jié)合乳化瀝青的固含量，將乳化瀝青和水按照0.75∶0.25的比例組成液體，按照《公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》JTG E51-2009中的重型擊實(shí)試驗(yàn)方法進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，確定出最佳含液量。根據(jù)本地區(qū)乳化瀝青冷再生工程的乳化瀝青用量范圍，擬定液體用量為4%、5%、6%、7%、8%，即乳化瀝青摻量為3%、3.75%、4.5%、5.25%、6%，外加水用量為1%、1.25%、1.5%、1.75%、2%。含液量計(jì)算公式見(jiàn)下式（1）。乳化瀝青冷再生混合料擊實(shí)試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表5。

式中：K1—含液量（%）；

K2—乳化瀝青的固含量，根據(jù)乳化瀝青的檢測(cè)結(jié)果確定，本項(xiàng)目的乳化瀝青固含量為66.5%；

K3—含水率（%）。

由式（1）根據(jù)乳化瀝青固含量，考慮到乳化瀝青中的水含量，由擬定的混合液體中乳化瀝青和水的比例為75%∶25%，式（1）可化簡(jiǎn)為

表5　乳化瀝青冷再生混合料擊實(shí)試驗(yàn)數(shù)據(jù)

根據(jù)表5中的數(shù)據(jù)，做出乳化瀝青冷再生混合料擊實(shí)曲線，見(jiàn)圖2。由圖2可以看出，隨著液體含量的增加，干密度呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì)，干密度峰值所對(duì)應(yīng)的液體含量為最佳液體含量，所以該項(xiàng)目乳化瀝青冷再生混合料的最佳含液量為6.68%，最大干密度為2.41g/cm3。

4　最佳乳化瀝青用量和最佳拌和用水量的確定

最佳含液量確定后，需進(jìn)一步確定最佳乳化瀝青用量和最佳拌和用水量。根據(jù)遼寧地區(qū)的乳化瀝青冷再生經(jīng)驗(yàn)，在最佳含液量不變的情況下，按照《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》JTG F41-2008的規(guī)定，變化乳化瀝青冷再生混合料乳化瀝青用量和拌和用水量進(jìn)行試驗(yàn)，具體的添加比例見(jiàn)表6。

表6　乳化瀝青冷再生混合料乳化瀝青用量和拌和用水量組合比例

4.1試件具體制作步驟

（1）根據(jù)最佳含液量，確定出最佳乳化瀝青用量和最佳拌和用水量，定出配料比例；

（2）初步擬定制作單個(gè)試件的材料總量，試件高度應(yīng)符合規(guī)范要求；

（3）按照RAP、水泥和新集料、水、乳化瀝青順序依次加入，每階段拌和1min，完成后攤平放置15～30min直至混合料呈褐色即可；

（4）制作馬歇爾試件，正反面各擊實(shí)50次。

4.2試件養(yǎng)護(hù)過(guò)程

（1）將制作完成的馬歇爾試件放入60℃烘箱養(yǎng)護(hù)48h；

（2）取出試件，再進(jìn)行正反面各25次擊實(shí)；（3）將試件放置室溫下12h后脫模。

4.3劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)

（1）在進(jìn)行劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)之前，按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》JTG E20-2011的規(guī)定，采用蠟封法測(cè)試養(yǎng)護(hù)完成后的試件的毛體積密度，同時(shí)用真空法測(cè)試不同比例的乳化瀝青用量和拌和用水量下的乳化瀝青冷再生混合料的最大理論相對(duì)密度。

（2）測(cè)試養(yǎng)護(hù)完成后的每個(gè)試件指標(biāo)，不符合規(guī)范要求的舍去。將每個(gè)比例的乳化瀝青冷再生混合料試件分成兩組，每組3個(gè)試件，一組進(jìn)行干劈試驗(yàn)，即將試件放入15℃的恒溫水浴箱中浸泡1h后進(jìn)行15℃劈裂試驗(yàn)；另一組進(jìn)行濕劈試驗(yàn)，即先將試件放入25℃恒溫水浴箱浸泡23h，再將試件放入15℃的恒溫水浴箱中浸泡1h后進(jìn)行劈裂試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。

表7　不同乳化瀝青用量和拌和用水量組合比例下的劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

從表7和圖3、圖4可知，最佳乳化瀝青用量為4%，最佳拌和理論用水量為2.68%，考慮到工程實(shí)際拌和中水的損耗，最佳用水量應(yīng)提高1個(gè)百分點(diǎn)，即3.68%。

按照最佳乳化瀝青用量和最佳拌和用水量制備的乳化瀝青廠拌冷再生拌和材料的組成見(jiàn)表8。

表8　乳化瀝青廠拌冷再生材料組成

5　實(shí)體工程試驗(yàn)路路用性能檢測(cè)結(jié)果與分析

在S202線中修工程試驗(yàn)路路面下面層攤鋪6cm乳化瀝青廠拌冷再生混合料，試驗(yàn)路長(zhǎng)度為1km。在養(yǎng)生結(jié)束開(kāi)放交通后對(duì)試驗(yàn)路進(jìn)行了檢測(cè)，檢測(cè)項(xiàng)目：路面壓實(shí)度、路面彎沉值、路面平整度。

5.1路面壓實(shí)度檢測(cè)

根據(jù)《瀝青路面廠拌冷再生設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》（DB21/T2448-2015），采用鉆芯法取樣測(cè)定密度，然后根據(jù)混合料的最大理論密度確定再生層的壓實(shí)度，以評(píng)定試驗(yàn)路的壓實(shí)度情況。具體的壓實(shí)度結(jié)果見(jiàn)表9。

表9　試驗(yàn)路路面壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果

根據(jù)《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》JTG F41-2008的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，該試驗(yàn)路的壓實(shí)度符合規(guī)范的質(zhì)量要求。

5.2路面彎沉值檢測(cè)

采用自動(dòng)落錘式彎沉儀對(duì)試驗(yàn)路的路面進(jìn)行彎沉檢測(cè)，以評(píng)定路面的整體承載能力。經(jīng)第三方檢測(cè)試驗(yàn)路左幅代表彎沉值為37.1（1/100mm），右幅代表彎沉值為37.5（1/100mm），滿足竣工驗(yàn)收要求。

5.3路面平整度檢測(cè)

采用三米直尺法測(cè)定壓實(shí)成型的路面各層表面的平整度，以評(píng)定路面的施工質(zhì)量。經(jīng)第三方檢測(cè)試驗(yàn)路的平整度均值為1.84mm，滿足規(guī)范的要求。

采用乳化瀝青用量4%及施工拌和用水量3. 68%的乳化瀝青廠拌冷再生混合料進(jìn)行攤鋪的路面，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)壓實(shí)度有明顯提高，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足要求，其路用性能良好。

6　結(jié)語(yǔ)

結(jié)合工程實(shí)例，在乳化瀝青廠拌冷再生混合料的最佳含液量確定的條件下，通過(guò)調(diào)整拌和用水量來(lái)控制乳化瀝青的用量，以降低冷再生混合料壓實(shí)養(yǎng)生后的空隙率，得到較高的壓實(shí)度，可有效降低乳化瀝青廠拌冷再生瀝青混凝土路面開(kāi)放交通后車輛軸載作用下的二次壓實(shí)變形及防止車轍的產(chǎn)生。

［1］ 張悅.普通公路乳化瀝青廠拌冷再生應(yīng)用技術(shù)研究［J］.北方交通，2013（5）.

［2］ 封晨輝，郝培文.對(duì)規(guī)范（JTG F41-2008）中乳化瀝青混合料冷再生配合比設(shè)計(jì)方法的討論［J］.公路交通科技，2010（6）.

［3］ 于保陽(yáng)，薛常安，張悅.不同因素作用下的乳化瀝青冷再生混合料破乳規(guī)律的試驗(yàn)研究［J］.公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2015（10）.

［4］ 張悅，張麗萍，聶聃.基于層次性破乳的乳化瀝青冷再生混合料的破乳時(shí)間規(guī)律性試驗(yàn)的研究［J］.公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2015（12）.

Research on Determination of Optimal Water Consumption and Its Pavement Performance of Emulsified Asphalt Plant-Mix Cold Recycling

NIE Dan
（The Fushun City Highway Administration Bureau，F(xiàn)hushun 113006，China）

The mixing of emulsified asphalt plant-mix cold-recycling mixture cannot be separated with water.The admixing amount of water directly influences the compactness and voidage of plant-mix coldrecycling mixture，which will ultimately influence the pavement performance of recycling mixture.Through indoor mix design，the optimal liquid-containing amount of emulsified asphalt plant-mix cold recycling is obtained.The optimal ideal amount of emulsified asphalt and optimal water consumption for mixing are determined through indoor test，and the influence of optimal water consumption for mixing on the pavement performance of emulsified asphalt mixture is checked in the end through test road paving.

Emulsified asphalt plant-mix cold recycling；Optimal liquid-containing amount；Optimal water consumption；Pavement performance

U416.26

B

1673-6052（2016）03-0116-04

10.15996/j.cnki.bfjt.2016.03.034