分析乳化瀝青冷再生混合料永久變形特性

毛天慶

(貴州省交通科學(xué)研究院股份有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550000)

路面結(jié)構(gòu)對(duì)于乳化瀝青冷再生混合料應(yīng)用時(shí)，考慮到自身性能特點(diǎn)，其在路面結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的層面都較低。人們?cè)趯?duì)乳化瀝青冷再生混合料進(jìn)行應(yīng)用期間，不斷對(duì)其永久性變形特性進(jìn)行深入研究，目的就是保證對(duì)其應(yīng)用的合理性，提高公路工程的最終質(zhì)量，從而為人們提供一個(gè)良好的交通環(huán)境。

1 乳化瀝青

瀝青是由化學(xué)復(fù)雜的高分子構(gòu)成的混合物，其具有獨(dú)特的流行。瀝青因?yàn)榫哂休^好的抗老化性、粘結(jié)性、防水性，因此，被廣泛應(yīng)用到道路工程建設(shè)中。采用瀝青建設(shè)的路面具有良好的彈性，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用，可以提高車(chē)輛在路面上行駛的速度和舒適度，并且能夠降低車(chē)輛行駛過(guò)程中的能耗量。

乳化瀝青指的是對(duì)瀝青進(jìn)行加熱，從而使瀝青處于液體狀態(tài)，然后利用機(jī)械進(jìn)行適當(dāng)攪拌，以細(xì)小的微粒分散于含有乳化劑及其助劑的水溶液中形成的水包油型乳液。

2 設(shè)計(jì)乳化瀝青冷再生混合料

2.1 水泥使用量

依據(jù)《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》中的相關(guān)規(guī)定，最終確定基層中對(duì)于水泥的實(shí)際應(yīng)用量為1.5%，實(shí)際作業(yè)期間，必須控制好水泥的用量，不得過(guò)多也不得過(guò)少，避免影響乳化瀝青的最終性能。

2.2 含水量

最佳拌含水量為3.7%。

2.3 乳化瀝青量

以最佳含水量為實(shí)際用水量進(jìn)行乳化瀝青冷再生混合料拌拌合，實(shí)際拌合期間，對(duì)于馬歇爾試件的制定分別采用的乳化瀝青量分別為3.0%、3.4%、3.8%、4.2%、4.6%、5.0%。先對(duì)試件的兩面進(jìn)行擊實(shí)，擊實(shí)次數(shù)應(yīng)當(dāng)控制在45～55次之間，然后將試件放置到鼓風(fēng)烘干箱中帶模養(yǎng)生，養(yǎng)生的時(shí)長(zhǎng)為2 d，在該過(guò)程應(yīng)將鼓風(fēng)烘箱的溫度調(diào)至到60 ℃，完成相應(yīng)的養(yǎng)生后，為了確保試件質(zhì)量，完成養(yǎng)生后，要對(duì)試件雙面敲擊28次，敲擊結(jié)束后，才算正式完成對(duì)試件的制備。完成試件制備后，對(duì)試件的干、濕劈裂強(qiáng)度、孔隙率內(nèi)容進(jìn)行測(cè)試，最終確定乳化瀝青的最佳用量為4.2%。

采用最佳用水量，最佳乳化瀝青用量進(jìn)行混合拌合，最終制作成試件，對(duì)制作成試件進(jìn)行檢測(cè)，最終通過(guò)測(cè)試，確定測(cè)試試件的孔隙率為9.83%，干劈裂強(qiáng)度達(dá)到了0.89 MPa，干濕劈裂強(qiáng)度比到了94.3%，完全滿足相應(yīng)的規(guī)范要求。

3 影響混合料高溫性能的各項(xiàng)因素分析

3.1 水泥摻量帶來(lái)的影響

對(duì)試件發(fā)生的變形量進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，隨著水泥摻量的加大，乳化瀝青冷再生混合料初始?jí)好茏冃?、加載末變形，以及卸載末變形都降低，這一情況表明，水泥對(duì)于乳化瀝青冷再生混合料前期應(yīng)用期間，提高其抵抗車(chē)轍的能力具有一定作用；當(dāng)將乳化瀝青冷再生混合料中的中水泥摻量有0.5%增加到1.5%時(shí)，發(fā)生的加載末變形和卸載末變形的降低速率同卸載水泥摻量由1.5%增加到2.5%相比更高，這一現(xiàn)象表明，在乳化瀝青冷再生混合料中，隨著水泥摻量得到增多，其對(duì)于變形性能的改善效果將會(huì)不斷變?nèi)?，?duì)造成該現(xiàn)象的原因進(jìn)行分析，可能是由于水泥摻量增多后，由于混合料中的液體有限，這會(huì)對(duì)水泥發(fā)生的水化反應(yīng)造成限制，部分水泥并未充分水化。同時(shí)，乳化瀝青冷再生混合料中存在大量的不同類(lèi)型的外摻劑，這些外摻劑會(huì)發(fā)生相互影響，因此，對(duì)于各項(xiàng)外摻劑的確定，應(yīng)當(dāng)在對(duì)各項(xiàng)因素進(jìn)行充分考慮的基礎(chǔ)上加以確定。

對(duì)試件的殘留變形率和蠕變勁度模量隨著水泥摻量的變化進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，隨著水泥摻量的增多，乳化瀝青冷再生混合料殘留變形百分率將會(huì)逐漸變低，這一情況表明水泥對(duì)于乳化瀝青冷再生混合料彈性性能的恢復(fù)能夠起到一定的作用；隨著水泥摻量的增多，混合料的模量也將會(huì)逐漸變大，并且水泥摻入也會(huì)導(dǎo)致混合料的具體性能發(fā)生較大變化，最為顯著的變化就是其將會(huì)變脆、變硬。

3.2 乳化瀝青用量的影響

隨著乳化瀝青混合料等增多，混合料的變形會(huì)發(fā)生明顯增大現(xiàn)象，并且在乳化量的應(yīng)用量從3.8%增加到5.5%時(shí)，混合料發(fā)生變形等速率最大。這一現(xiàn)象表明在冷再生混合料在應(yīng)用過(guò)程中的抗變形能力會(huì)隨著乳化瀝青具體用量大增多而變低，在乳化瀝青的實(shí)際應(yīng)用量超過(guò)了4.2%時(shí)，冷再生混合料抵抗變形能力的將會(huì)快速變?nèi)?，可?jiàn)，在對(duì)混合料拌合時(shí)要對(duì)乳化瀝青的具體用量進(jìn)行控制，用量過(guò)大會(huì)對(duì)混合材料在實(shí)際應(yīng)用中的高溫性能造成不良影響。

乳化瀝青冷再生混合料殘留變形比隨著乳化瀝青用量的增加先減小后變大，這一情況表明存在一個(gè)可以使殘留變形率處于最低最佳乳化瀝青用量。而試件蠕變勁度模量的會(huì)隨著乳化瀝青實(shí)際應(yīng)用量的增多而降低。

4 乳化瀝青冷再生混合料性能分析總結(jié)

(1)在進(jìn)行乳化瀝青冷再生混合料制作時(shí)，可以依據(jù)實(shí)際情況向混合料中加入適量的水泥，同時(shí)在應(yīng)用具體應(yīng)用過(guò)程中早期抵抗車(chē)轍性能的能力得到提高，需要注意的是，隨著摻量的增多，受混合物中液體量的影響，水泥無(wú)法完全進(jìn)行水化反應(yīng)，這將會(huì)導(dǎo)致水泥改善混合料的永久性變形等效果被逐漸弱化。乳化瀝青冷再生混合料中會(huì)加入不同類(lèi)型的外摻劑，實(shí)際添加數(shù)量會(huì)對(duì)制作的混合料在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的性能造成影響，因此，在設(shè)計(jì)混合料時(shí)，為了保證設(shè)計(jì)的混合料的性能能夠滿足應(yīng)用需求，要對(duì)影響性能的各項(xiàng)因素進(jìn)行全面考慮。水泥摻入還能夠提高混合料的彈性性能恢復(fù)，使混合料在應(yīng)用期間的勁度模量都能夠得到進(jìn)一步提升。

(2)乳化瀝青的用量由有4.2%增加到5.5%時(shí)，冷再生瀝青混合料的變形會(huì)出現(xiàn)明顯增大，這表明當(dāng)乳化瀝青的實(shí)際用量超過(guò)了4.2%時(shí)，混合料在應(yīng)用期間對(duì)于變形情況的發(fā)生的抵抗能力將會(huì)快速降低，其性能將會(huì)受到嚴(yán)重影響，難以滿足人們的應(yīng)用需求。同時(shí)，通過(guò)分析可以確定有一個(gè)能夠使混合料殘留處于最佳的乳化瀝青用量，在實(shí)際混合料制備過(guò)程中，要通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方式找到該數(shù)值，然后通過(guò)對(duì)該數(shù)值進(jìn)行應(yīng)用，完成乳化瀝青冷再生混合料的制備。

(3)乳化瀝青冷再生混合料在具體應(yīng)用時(shí)，其永久性變形會(huì)受到水泥的影響。但是，在對(duì)其進(jìn)行具體應(yīng)用時(shí)，從分考慮混合料施工期間的抗裂性、和易性、經(jīng)濟(jì)性等各項(xiàng)因素的綜合影響，要對(duì)水泥的實(shí)際應(yīng)用量進(jìn)行適當(dāng)控制，其具體應(yīng)用量不宜過(guò)大，應(yīng)當(dāng)將控制在一個(gè)相對(duì)合理的范圍內(nèi)；對(duì)于乳化瀝青的實(shí)際應(yīng)用量，應(yīng)當(dāng)依據(jù)配合比設(shè)計(jì)優(yōu)化，最終對(duì)實(shí)際應(yīng)用量進(jìn)行確定。從以往工程施工經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，在日后工程建設(shè)中，對(duì)乳化瀝青的具體應(yīng)用量，最好采用等于或略小于最佳乳化量用量，這一方面能夠保證最終建設(shè)的公路工程的質(zhì)量能夠滿足應(yīng)用需求，另一方面也可取得不錯(cuò)的經(jīng)濟(jì)效益，可謂一舉兩得。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)交通行業(yè)的快速發(fā)展，人們加強(qiáng)了對(duì)公路工程建設(shè)中采用的施工技術(shù)，以及應(yīng)用的材料的研究。乳化瀝青再冷混合料是現(xiàn)代公路工程中常用的一種材料，通過(guò)對(duì)其的合理應(yīng)用，能夠提高公路工程的性能，提高工程建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益。但是，從公路工程建設(shè)情況來(lái)看，如果采用的乳化瀝青再冷混合料自身存在問(wèn)題，將會(huì)對(duì)公路工程建設(shè)造成不良影響，因此，必須對(duì)影響其性能的各項(xiàng)因素進(jìn)行合理分析，保證最終采用的材料性能的合理性。