基于室內(nèi)試驗分析的泡沫瀝青冷再生試驗段性能研究

高 峰

平頂山市市政工程公司，河南 平頂山 467000

0 引言

泡沫瀝青冷再生二灰碎石因其充分利用銑刨料，節(jié)能環(huán)保，被廣泛用于道路基層。由于再生混合料早期強度低，經(jīng)過壓實后空隙率較高，吸水率較大，因此，水穩(wěn)定性好壞是評價再生混合料的關(guān)鍵指標。水穩(wěn)定性主要通過干、濕劈裂強度指標進行評價。而影響再生混合料水穩(wěn)定的主要為瀝青用量、拌和用水量和水泥劑量。但現(xiàn)有設(shè)計指標無法分析再生混合料的參數(shù)敏感性，因此，需要對再生混合料設(shè)計指標進行研究和改進。

1 試驗方案

表1 正交試驗試件編號

本文選擇瀝青用量、拌和用水量、水泥用量及級配方案為正交設(shè)計指標因子。根據(jù)銑刨料級配特征，參照室內(nèi)試驗結(jié)果，選擇瀝青用量2.5%±0.5%，拌和用水量10%±2%，水泥劑量2%±0.5%，0.075mm 篩孔通過率12%±3%，作為正交試驗因素水平，制備試件進行室內(nèi)試驗［1］。

按照每個編號成型兩組馬歇爾試件，在40℃烘箱養(yǎng)生72h 后，分別測試干、濕劈裂強度。以0.4MPa 的干劈裂強度和70%的干濕劈裂強度比為設(shè)計標準。通過正交試驗分析各試件室內(nèi)試驗結(jié)果，試件編號如表1 所示。

2 室內(nèi)試驗分析

2.1 干劈裂強度

泡沫瀝青再生混合料干劈裂強度試驗數(shù)據(jù)見表2 所示。通過正交試驗結(jié)果［2-4］，分析各因素的自由度，偏離試驗指標平均值最小的即為該因素的最優(yōu)值，從而得到各因素水平最優(yōu)組合。

表2 干劈裂強度正交試驗結(jié)果

圖1 各因素水平穩(wěn)定度方差趨勢圖

根據(jù)圖1 可知，瀝青用量和水泥劑量因素水平對泡沫瀝青冷再生混合料干劈裂強度影響最大，而拌和用水量和級配對干劈裂強度幾乎無影響。通過各因素水平最優(yōu)組合可知，當瀝青用量為2.5%，水泥劑量為2.5%時，試件5 的水穩(wěn)定性干劈裂強度最好。

2.2 濕劈裂強度

干劈裂強度僅反映再生混合料最終強度。而實際路面由于水的進入，勢必會降低混合料強度［5］。因此，本節(jié)對泡沫瀝青再生混合料濕劈裂強度進行試驗，見下表3 所示。

表3 濕劈裂強度正交試驗結(jié)果

圖2 各因素水平穩(wěn)定度方差趨勢圖

由圖2 可知，各因素水平正交試驗分析結(jié)果中，瀝青用量和水泥劑量對試件濕劈裂強度影響顯著。而根據(jù)各試件最優(yōu)組合分析結(jié)果可知，當瀝青用量為2.5%，水泥劑量為2.5%時，試件5 的水穩(wěn)定性濕劈裂強度最好。

2.3 干濕劈裂強度比

通過對泡沫瀝青再生混合料干濕劈裂強度比試驗分析見下表4 所示。

表4 干濕劈裂強度比正交試驗結(jié)果

圖3 各因素水平穩(wěn)定度方差趨勢圖

根據(jù)圖3 可知，因子 A（瀝青用量）、因子 C（水泥劑量）對干濕劈裂強度比有顯著影響。而拌和用水量和級配對試件干濕劈裂強度比無明顯影響。各組試件干濕劈裂強度比最滿足要求，差別較小。當瀝青用量為2.5%，水泥劑量為2%時，試件干濕劈裂強度比最優(yōu)。

綜上正交試驗結(jié)果，各因素水平中，瀝青用量對泡沫瀝青水穩(wěn)定性影響最大，其次為水泥劑量，而拌和用水量和0.075mm 篩孔通過率對再生混合料水穩(wěn)定性影響較小。各組試件最優(yōu)組合分析表明，試件瀝青用量2.5%，水泥劑量2.5%時，水穩(wěn)定性干、濕劈裂強度性能最優(yōu)。

3 試驗段性能分析

本文針對某省道路面大中修工程，進行了基層二灰碎石泡沫瀝青冷再生混合料試驗段鋪筑［6-8］。試驗段施工水泥劑量為2.5%，瀝青用量為2.5%。試驗段原材料技術(shù)參數(shù)見下表5 所示。

表5 試驗段原材料技術(shù)參數(shù)

3.1 配合比試驗

試驗段瀝青發(fā)泡條件及再生混合料檢測結(jié)果見下表所示。

表6 瀝青發(fā)泡條件

表7 泡沫瀝青再生二灰碎石混合料性能

由表7 可知，試驗段水穩(wěn)定性均滿足要求，與室內(nèi)試驗各試件相比，水泥劑量為2.5%，瀝青用量為2.5%的試驗段水穩(wěn)定性干濕劈裂強度指標達到最優(yōu)組合。

3.2 泡沫瀝青再生混合料強度試驗

試驗段取芯后室內(nèi)分析抗壓強度及劈裂強度見下表8所示［9-10］。

表8 泡沫瀝青再生二灰碎石混合料強度

由表7 可知，泡沫瀝青再生二灰碎石混合料7d 無側(cè)限抗壓強度代表值均大于3.5MPa，滿足技術(shù)要求。馬歇爾劈裂強度試驗代表值均大于0.4MPa，滿足技術(shù)要求。

3.3 彎沉檢測

對試驗段再生后瀝青頂面以及普通路段水泥再生二灰碎石基層進行檢測分析，試驗結(jié)果見下表9 所示。

現(xiàn)場試驗段碾壓整體狀況較好，無明顯推移和離析現(xiàn)場。由表8 可知，從10d 現(xiàn)場彎沉檢測看，與相鄰水泥再生二灰碎石基層相比，泡沫瀝青冷再生試驗段平均彎沉大致相同，兩者均具有良好彎沉性能。

表9 試驗段彎沉檢測結(jié)果

4 結(jié)論

（1）瀝青用量對泡沫瀝青水穩(wěn)定性影響最大，其次為水泥劑量，而拌和用水量和0.075mm 篩孔通過率對再生混合料水穩(wěn)定性影響較小。

（2）各組試件最優(yōu)組合分析表明，試件瀝青用量2.5%，水泥劑量2.5%時，水穩(wěn)定性干、濕劈裂強度性能最優(yōu)。

（3）試驗段檢測數(shù)據(jù)表明泡沫瀝青冷再生試驗段與水泥再生二灰碎石基層相比，10d 現(xiàn)場平均彎沉大致相同。7d 無側(cè)限抗壓強度和馬歇爾劈裂強度均滿足規(guī)范要求，試驗段整體狀況較好。