放置時(shí)長(zhǎng)對(duì)乳化瀝青冷再生混合料性能影響研究

張紫紅

（西安交通工程學(xué)院，陜西 西安 710054）

乳化瀝青冷再生技術(shù)是一種成本低、效益高的瀝青路面養(yǎng)護(hù)、維修、升級(jí)方式，可以用于提高道路等級(jí)、降低修建費(fèi)用、重復(fù)利用現(xiàn)有材料、節(jié)省新材料、保護(hù)環(huán)境和消除如車轍、擁包、裂縫、松散等舊路病害[1,2]。冷再生技術(shù)中常用的乳化瀝青類型為慢裂中凝型[3]，慢裂的特點(diǎn)使得混合料具有良好的拌和性能，中凝的特點(diǎn)能夠保證擊實(shí)過(guò)程中不會(huì)立即破乳，使得混合料具有良好的擊實(shí)性[4]。文章采用目前常用的慢裂中凝乳化瀝青制備冷再生混合料，通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)研究放置時(shí)間對(duì)混合料物理性能的影響。

1 試驗(yàn)原材料及配合比設(shè)計(jì)

1.1 試驗(yàn)原材料

（1）乳化瀝青。文章采用慢裂中凝型乳化瀝青。其組成見(jiàn)表1，技術(shù)要求見(jiàn)表2。（2）瀝青面層銑刨料（RAP）。舊集料的技術(shù)要求見(jiàn)表3。（3）水泥。在冷再生配合比設(shè)計(jì)中加入2%的普通硅酸鹽水泥P.042.5。（4）水。制作乳化瀝青及冷再生用水均為實(shí)驗(yàn)室自來(lái)水。（5）新集料。RAP舊料的粒徑組成不滿足工程級(jí)配的要求，試驗(yàn)中加入部分石屑調(diào)整再生混合料的級(jí)配組成。

表1 乳化瀝青生產(chǎn)組成 單位：g

1.2 冷再生混合料配合比設(shè)計(jì)

（1）合成級(jí)配組成設(shè)計(jì)。綜合考慮礦料級(jí)配情況與乳化瀝青冷再生混合料的級(jí)配要求，研究中選用一種接近中粒式級(jí)配范圍中值的級(jí)配作為試驗(yàn)混合料的設(shè)計(jì)級(jí)配。級(jí)配曲線圖見(jiàn)圖1。

（2）確定最佳含水量。乳化瀝青用量為4%，分別對(duì)外加水為3.5%、4%、4.5%、5%、5.5%、6%的混合料進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖2。結(jié)果顯示，該乳化瀝青冷再生混合料最大干密度為2.168g/cm3，最佳用水量為5.02%，考慮乳化瀝青含水量后得出混合料最佳含水量為6.4%。

（3）確定最佳乳化瀝青用量。在最佳含水量一致的前提下，拌和4%、4.5%、5%、5.5%、6%共5種不同乳化瀝青用量的再生混合料，按照馬歇爾擊實(shí)方法成型5種再生混合料試件并進(jìn)行劈裂試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖3。結(jié)果顯示，最佳乳化瀝青用量為4.96%，考慮乳化瀝青含水量確定對(duì)應(yīng)的拌合用水量為4.66%。

表2 廠拌冷再生用乳化瀝青技術(shù)要求

表3 舊集料的技術(shù)要求 單位：%

圖1 混合料級(jí)配曲線圖

2 冷再生混合料的性能研究

冷再生混合料的空隙率對(duì)其性能有顯著影響，對(duì)其空隙率進(jìn)行檢測(cè)具有重要意義[5]。常用檢測(cè)空隙率的方法有水中重法和蠟封法。與蠟封法相比，水中重法操作簡(jiǎn)單易行，但是測(cè)得的空隙率誤差較大。為此，通過(guò)兩種試驗(yàn)方法測(cè)得空隙率。

圖2 混合料擊實(shí)曲線圖

圖3 混合料劈裂強(qiáng)度

試驗(yàn)方案：按照上述配合比拌和混合料，將拌和的混合料分為3組，別放置2h、4h及6h后成型試件，然后分別按照蠟封法和水中重法測(cè)量3組試件空隙率，并對(duì)以上3組試件進(jìn)行馬歇爾劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)。

2.1 空隙率

廠拌乳化瀝青混合料從拌和到現(xiàn)場(chǎng)有一定的運(yùn)輸距離，拌和后放置到攤鋪前的時(shí)間會(huì)影響路用性能。不同放置時(shí)間的試件空隙率見(jiàn)圖4。由圖4可知，蠟封法所測(cè)空隙率值略大于水中重法?；旌狭习韬秃蠓胖?～4h，兩種方法檢測(cè)的空隙率均增大?；旌狭习韬秃蠓胖?～6h，兩種方法檢測(cè)的空隙率均有小幅度降低。且放置6h后的空隙率大于放置2h后的空隙率；放置2～6h，空隙率均滿足乳化瀝青冷再生混合料設(shè)計(jì)技術(shù)要求。

2.2 劈裂強(qiáng)度

按規(guī)范要求對(duì)3組試件分別進(jìn)行馬歇爾劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖5。

由圖5可知，混合料拌和后放置2～4h，干濕劈裂強(qiáng)度均呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)；放置4～6h，干濕劈裂強(qiáng)度仍呈遞減趨勢(shì)，且二者降低速度比2～4h階段加快；放置6h后再生混合料干濕劈裂強(qiáng)度為分別為0.41MPa、0.40MPa，干濕強(qiáng)度比為97.56%，滿足乳化瀝青冷再生技術(shù)規(guī)范要求（≥0.4MPa，≥75%）。

圖4 不同放置時(shí)間的試件空隙率

圖5 不同放置時(shí)間的試件劈裂強(qiáng)度

3 結(jié)論

（1）蠟封法所測(cè)空隙率值略大于水中重法；隨拌和后放置時(shí)間的延長(zhǎng)，兩種方法測(cè)得的乳化瀝青冷再生混合料空隙率先增加，后小幅度降低；放置6h內(nèi)，空隙率均滿足乳化瀝青冷再生技術(shù)規(guī)范的限值要求。

（2）干濕劈裂強(qiáng)度隨再生混合料放置時(shí)長(zhǎng)的增加呈降低趨勢(shì)，放置6h內(nèi)干濕強(qiáng)度和強(qiáng)度比均滿足乳化瀝青冷再生技術(shù)規(guī)范的限值要求。

（3）再生混合料放置4h后，干濕劈裂強(qiáng)度降低速度呈加快趨勢(shì)，為保證混合料的攤鋪性和強(qiáng)度再生混合料應(yīng)在4h內(nèi)使用。