乳化瀝青冷再生混合料配合比設(shè)計(jì)及應(yīng)用探討

羅玉剛 劉文足

摘要：文章以某高速公路路面工程為例，對(duì)乳化瀝青冷再生混合料級(jí)配、最佳含水率、水泥摻和量等進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，并闡述其施工應(yīng)用方法，為冷再生技術(shù)的應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：高速公路;乳化瀝青冷再生技術(shù);配合比設(shè)計(jì);施工應(yīng)用

中圖分類號(hào)：U412.366 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.10.014

文章編號(hào)：1673-4874（2019）10-0048-03

0引言

目前我國(guó)高速公路總里程已超13萬(wàn)km，居世界第一位。歷經(jīng)多年的運(yùn)行，我國(guó)早期修建的高速公路路面已進(jìn)入維修階段，隨之會(huì)產(chǎn)生大量的廢舊瀝青混合枓。瀝青冷再生技術(shù)可有效利用廢舊瀝青混合枓，在保護(hù)生態(tài)環(huán)境的同時(shí)，提高資源利用率，降低工程成本。本文以某高速公路路面工程為例，對(duì)乳化瀝青冷再生混合枓級(jí)配、最佳含水率、水泥摻和量等進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，并闡述其施工應(yīng)用，為冷再生技術(shù)的應(yīng)用提供參考。

1工程概況

該高速公路為瀝青混凝土路面，雙向四車道設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)時(shí)速為100km/h。該高速公路路面歷經(jīng)多年運(yùn)行，加之重車多、車流量大、瀝青混合料老化等因素，導(dǎo)致出現(xiàn)車轍、坑槽、沉陷等多種病害，對(duì)路面使用壽命及車輛行駛有著嚴(yán)重的影響，急需進(jìn)行修復(fù)。綜合該路段實(shí)際情況，結(jié)合環(huán)境保護(hù)、造價(jià)等多種因素，采用乳化瀝青冷再生技術(shù)，以降低建設(shè)成本，提高資源利用效率，保護(hù)周邊生態(tài)環(huán)境。

2 乳化瀝青冷再生混合料配合比設(shè)計(jì)

2.1級(jí)配設(shè)計(jì)

為了確保乳化瀝青冷再生混合料級(jí)配符合工程需求，會(huì)在混合枓中添加一定比例的新枓，確?；旌蠔捗軐?shí)度。為對(duì)再生瀝青混合枓集枓級(jí)配情況進(jìn)行分析，將新舊枓比例初步定為3：7、2：8、1：9三種比例進(jìn)行合成，篩分結(jié)果如表1所示。

將表1中的分析結(jié)果進(jìn)行曲線分析，其曲線分析結(jié)果如圖1所示。由曲線分析圖可知，按3：7新舊集料比例配置的混合枓與按1：9新舊集料比例配置的混合枓兩者的分析曲線雖然處于規(guī)范值的上下限之間，但是與中值曲線存在較大偏離。按2：8新舊集料比例配置的混合料分析曲線和中值曲線基本重合，說(shuō)明該級(jí)配混合料可以形成密實(shí)的嵌體結(jié)構(gòu)，因此在本工程中混合料級(jí)配選用2：8新舊集料比例。

2.2 確定混合料的最佳含水率

根據(jù)《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》（JTG F41-2008）規(guī)定，需將乳化瀝青再生混合枓試件進(jìn)行75次的雙面擊實(shí)，本次試驗(yàn)試件采用75次一次擊實(shí)成型。

通過(guò)上文分析可知本工程乳化瀝青混合枓級(jí)配選擇2：8的新舊集料配置比例，在本次試驗(yàn)試件同樣采用該級(jí)配比例。其中水泥分別采用以下五種類型：（1）0%PO42.5;（2）1%PO42.5;（3）2%PO42.5;（4）2%42.5R;（5）2%52.5R。將乳化瀝青量定為4.5%，分別對(duì)上述五種不同類型的水泥進(jìn)行試件試驗(yàn)，從而得到不同類型水泥的最佳含水率。曲線分析圖如圖2所示。

由圖2可以看出，當(dāng)冷再生混合料分別摻和1%PO42.5、2%PO42.5、2%42.5R和2%52.5R的水泥時(shí)，與未摻和水泥相比，其最大干密度分別提高了0.82%、1.24%、2.16%、2.22%，其最佳含水量提高了5%、12%、15%、16%。當(dāng)水泥摻和量不斷提高，混合枓的最大干密度與最佳含水量依次增加。其中2%42.5R和2%52.5R的摻和水泥量一致，但是標(biāo)號(hào)不同，混合料的最大干密度與最佳含水量在水泥標(biāo)號(hào)的提高下呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)。這是由于高標(biāo)號(hào)的水泥和水之間水化反應(yīng)物質(zhì)、產(chǎn)物多，導(dǎo)致密實(shí)度與需求量增大，因此導(dǎo)致2%52.5R水泥摻和的混合料最佳含水量高于2%P042.5R。

2.3 水泥摻和量及標(biāo)號(hào)確定

采用0%PO42.5、1%PO42.5、2%PO42.5、2%42.5R、2%52.5R五類水泥摻和量及標(biāo)號(hào)進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)，將試件乳化瀝青用量暫定為4.5%，并按照《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行苗實(shí)與養(yǎng)護(hù)，以測(cè)試不同水泥摻和量及標(biāo)號(hào)的混合料劈裂強(qiáng)度。試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。并將試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行曲線分析，如圖3所示。

由試驗(yàn)結(jié)果可知，在同等齡期下?lián)胶退嗟幕旌狭想S水泥摻和量的提高，混合料的劈裂強(qiáng)度處于上升的趨勢(shì)。從綜合混合料所需強(qiáng)度、成本及施工周期方面考慮，建議水泥摻和量在2%左右。摻和早強(qiáng)水泥比摻和普通水泥的混合料強(qiáng)度有明顯提高，但是到第7d、28d時(shí)，強(qiáng)度增加已不明顯。根據(jù)《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》要求，乳化瀝青冷再生混合料在應(yīng)用于基層時(shí)，15℃劈裂強(qiáng)度應(yīng)≥0.4MPa應(yīng)用于底基層時(shí)應(yīng)≥0.5MPa。摻和普通水泥的混合料需3d才能達(dá)到規(guī)范劈裂強(qiáng)度要求，摻和早強(qiáng)水泥的混合料只需1d劈裂強(qiáng)度即可達(dá)到規(guī)范強(qiáng)度要求，但是兩者后期強(qiáng)度差距不大，均可滿足規(guī)范要求。早強(qiáng)水泥2%PO42.5與2%52.5R摻和量混合料劈裂強(qiáng)度相差不大，但2%PO42.5比2%52.5R使用更為經(jīng)濟(jì)。綜合考慮選擇2%PO42.5的水泥類型最為合適，不但符合項(xiàng)目需求，還可以提高混合料強(qiáng)度，加快施工周期。

2.4 確定混合料的乳化瀝青最佳量

本次試驗(yàn)采用4%、4.5%、5%、5.5%、6%五類乳化瀝青摻和量進(jìn)行試件制作，通過(guò)濕劈裂強(qiáng)度、千劈裂強(qiáng)度及干濕劈裂強(qiáng)度比試驗(yàn)來(lái)確定乳化瀝青最佳用量。試驗(yàn)結(jié)果如表3和圖4-5所示。

由上述圖表中可以看出，混合料的干濕劈裂強(qiáng)度及干濕劈裂強(qiáng)度比都伴隨瀝青用量的增加而出現(xiàn)先增后降的情況。當(dāng)瀝青用量達(dá)到5%時(shí)，干濕劈裂強(qiáng)度達(dá)到最大值，因此本工程中冷再生混合料乳化瀝青最佳用量定為5%。

3 乳化瀝青冷再生混合料施工應(yīng)用

3.1拌制

依據(jù)上文中所設(shè)計(jì)混合料配合比將集料放入料倉(cāng)中進(jìn)行拌合，在拌合過(guò)程中需嚴(yán)格按照每種原材料的摻入規(guī)范，確保與設(shè)計(jì)的一致性，本工程采用KMA220冷再生設(shè)備進(jìn)行拌合，該設(shè)備操作方便可移動(dòng)，并且采用精準(zhǔn)計(jì)量，確保乳化瀝青、水泥、水、集料等用量與設(shè)計(jì)的一致性。在進(jìn)行混合料拌制時(shí)，要把握好拌合時(shí)間，如拌合時(shí)間過(guò)長(zhǎng)則容易導(dǎo)致集料與乳化瀝青發(fā)生離析的情況，使得混合料提前破乳，不利于強(qiáng)度的形成;如拌合時(shí)間過(guò)短則會(huì)導(dǎo)致集料周圍乳化瀝青包裹不均勻。拌制時(shí)需要確保集料被瀝青包裹充分，混合料均勻，無(wú)結(jié)塊現(xiàn)象。

3.2 運(yùn)輸

混合料運(yùn)輸時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，否則容易致使混合料在還沒(méi)進(jìn)行攤鋪碾壓就出現(xiàn)破乳、成型的現(xiàn)象，再攤鋪碾壓導(dǎo)致強(qiáng)度被破壞，致使混合科成型強(qiáng)度下降。同時(shí)混合料不宜長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)藏，應(yīng)在1h內(nèi)進(jìn)行攤鋪。根據(jù)本工程實(shí)際情況，運(yùn)輸時(shí)間最長(zhǎng)為20min，加上混合料運(yùn)輸車準(zhǔn)備工作所需時(shí)間，本工程攤鋪可以在1h內(nèi)完成。

3.3 攤鋪

攤鋪是乳化瀝青冷再生混合料施工的關(guān)鍵工序，如遇到雨水天氣，應(yīng)馬上停止攤鋪。在攤鋪前應(yīng)做好攤鋪機(jī)的安裝調(diào)試工作，確保熨平板不存在接縫，避免攤鋪時(shí)出現(xiàn)紋路。在進(jìn)行攤鋪時(shí)攤鋪機(jī)應(yīng)持續(xù)、緩慢、勻速前進(jìn)，不得出現(xiàn)中途停頓的情況。如在進(jìn)行攤鋪?zhàn)鳂I(yè)時(shí)發(fā)現(xiàn)不平整、離析等現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)分析其原因。本工程混合料松鋪系數(shù)設(shè)定為1.2，在攤鋪完成之后要及時(shí)計(jì)算混合料的松鋪系數(shù)，確保與工程設(shè)計(jì)相符。在進(jìn)行本工程攤鋪?zhàn)鳂I(yè)時(shí)，還配置了5名工作人員，其中2名負(fù)責(zé)攤鋪機(jī)平衡條的調(diào)試，1名操作攤鋪機(jī)，2名負(fù)責(zé)攤鋪后的接縫及找平。

3.4 碾壓

碾壓是確?；旌峡瞥尚蛷?qiáng)度的重要工序，本工程中壓路機(jī)設(shè)備分別為26T橡膠輪壓路機(jī)與13T雙鋼輪壓路機(jī)。初壓采用13T雙鋼輪壓路機(jī)先靜壓兩次，第一次主要是確保攤鋪的混合料不發(fā)生粘接及推移等情況，第二次則為消除輪跡;復(fù)壓采用13T雙鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行震動(dòng)碾壓兩次，確保碾壓的密實(shí)度;終壓先采用26T橡膠輪胎壓路機(jī)碾壓兩次，最后再采用13T雙鋼輪壓路機(jī)靜壓兩次。在碾壓作業(yè)時(shí)，需齊縫碾壓，相鄰碾壓區(qū)域需確保30cm的重疊，確保碾壓的平整度。在進(jìn)行碾壓作業(yè)時(shí)，壓路機(jī)不得出現(xiàn)中途預(yù)留、緊急制動(dòng)等違規(guī)操作，在碾壓設(shè)備無(wú)法碾壓的邊角處采用夯實(shí)機(jī)進(jìn)行夯實(shí)。

3.5 養(yǎng)生

本工程采用早強(qiáng)型乳化瀝青冷再生混合料，養(yǎng)生時(shí)段只需1d，在養(yǎng)生期間需封閉交通，禁止車輛通行，并保持路面濕潤(rùn)，如遇到雨水天氣，應(yīng)覆蓋養(yǎng)生布，防止出現(xiàn)離析現(xiàn)象。

4 結(jié)語(yǔ)

本文以某高速公路路面工程為例，對(duì)乳化瀝青冷再生混合料配合比設(shè)計(jì)與應(yīng)用進(jìn)行研究，通過(guò)各類試驗(yàn)，最終確定該公路乳化瀝青冷再生混合料各項(xiàng)最佳配合比，即為新舊集料2：8配比、最佳含水率為6.5%、瀝青含量為5%、PO42.5R早強(qiáng)水泥摻和為2%。通過(guò)施工應(yīng)用，其質(zhì)量?jī)?yōu)于規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，并節(jié)約了礦石資源、降低了工程造價(jià)，減少了污染排放物。