廠拌冷再生混合料材料設(shè)計(jì)及力學(xué)性能分析

單體山 山東合鑫路橋工程有限公司

在科學(xué)技術(shù)水平不斷提高的大時(shí)代背景下，我國(guó)的瀝青處理技術(shù)也有了明顯的提升。乳化瀝青廠拌冷技術(shù)的不斷推廣和應(yīng)用，不僅節(jié)約了建筑企業(yè)投入瀝青和砂石的用量，在管理模式統(tǒng)一的情況下，還可以綜合提升生產(chǎn)材料的使用率，確保大量廢料可以有效得到回收，進(jìn)而為企業(yè)創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，同時(shí)還可以將對(duì)周圍環(huán)境的危害降至最低。

一、廠拌再生混合材料配比設(shè)計(jì)方法分析

（一）試驗(yàn)方法

對(duì)于乳化瀝青廠的拌冷再生混合料配比實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)人員應(yīng)使用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)等相關(guān)設(shè)備進(jìn)行操作，在反復(fù)50次壓實(shí)后，進(jìn)而制成直徑105mm、高度為64mm左右的重要試件，使用此種壓實(shí)操作方法，可以保證現(xiàn)場(chǎng)碾壓輕快的真實(shí)模擬效果，當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行路面養(yǎng)護(hù)處理時(shí)，一般情況下，實(shí)驗(yàn)人員應(yīng)放置12.5h左右，然后在溫度62℃的環(huán)境下進(jìn)行集中養(yǎng)護(hù)處理，等到實(shí)驗(yàn)試件完全處于冷卻狀態(tài)后，根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定最佳乳化瀝青用量。

（二）原料選擇

（1）RAP

實(shí)驗(yàn)期間使用的公路瀝青凝土路面層，在相關(guān)人員破碎、拆分之后，獲得規(guī)格為0-10mm和10-30mm的銑刨料，采用阿布森法進(jìn)行瀝青回收，在物理測(cè)試基礎(chǔ)下，得出相關(guān)測(cè)試結(jié)果，具體如表1所示。通過表1可以得知，在回收情況下進(jìn)行瀝青實(shí)驗(yàn)測(cè)試，瀝青具有針入度較大和延度減小幅度等特征，進(jìn)而說明廢舊的混合瀝青老化現(xiàn)象嚴(yán)重，應(yīng)利用添加碎石和料土進(jìn)行冷處理，增加瀝青結(jié)構(gòu)路面的強(qiáng)度[1]。

（2）乳化瀝青

廠拌冷再生使用的混合材料（即瀝青）和以往的攪拌型乳化瀝青有著很多不同，此次實(shí)驗(yàn)使用的瀝青應(yīng)具備較好的新料結(jié)構(gòu)特征和極強(qiáng)的RAP特性，當(dāng)具備充分的固含量時(shí)，新料表面和RAP結(jié)構(gòu)應(yīng)相應(yīng)形成厚度適中的瀝青膜，在此次實(shí)驗(yàn)使用的乳化瀝青還應(yīng)具備較高的強(qiáng)度和抗水防損能力，相關(guān)人員應(yīng)利用RAP的特點(diǎn)，確保再生乳化瀝青是通過乳化瀝青形成的，與此同時(shí)，實(shí)驗(yàn)人員可以采用相關(guān)儀器設(shè)備對(duì)瀝青的顆粒直徑進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)其平均粒徑都在5.5m之內(nèi)，在此范圍內(nèi)的瀝青乳化狀態(tài)最佳。

（3）水泥

結(jié)合目前的水泥存在形式，按照一定的強(qiáng)度等級(jí)劃分，可以將普通硅酸鹽水泥劃分為32.5和42.5兩個(gè)等級(jí)。這些水泥在和水分進(jìn)行充分?jǐn)嚢韬?，?huì)立即發(fā)生水化合反應(yīng)，在水化作用下，實(shí)驗(yàn)中的乳化瀝青會(huì)加快破溶速度，從而可以盡早達(dá)到強(qiáng)度效果，而沒有進(jìn)行水泥、適量水分比例混合的材料，使用P.C32.5水泥也可以達(dá)到施工建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，最后達(dá)到較高的再生混合材料的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和抗水損害效果。

（4）水

當(dāng)對(duì)再生混合料進(jìn)行壓實(shí)期間，在其內(nèi)加入適量比例的水分可以加快水泥出現(xiàn)化合反應(yīng)，因此在進(jìn)行水分和水泥材料攪拌時(shí)，還應(yīng)對(duì)水質(zhì)進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，為后期工程建設(shè)的順利進(jìn)行奠定夯實(shí)的基礎(chǔ)，特別說明的是，日常飲用水和實(shí)驗(yàn)使用的水分可以不進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。

（三）配合比設(shè)計(jì)

（1）乳化瀝青用量的確定

等到實(shí)驗(yàn)試件進(jìn)行充分再生后，結(jié)合馬歇爾穩(wěn)定度方可進(jìn)行用量的配比，在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)過程中，一般將含水量設(shè)為3.85%，水泥用量設(shè)為2.05%，然后將2.55%、3.05%、3.55%、405%、4.55%的乳化瀝青進(jìn)行再生產(chǎn)操作，進(jìn)而得出相對(duì)準(zhǔn)確的指標(biāo)測(cè)試數(shù)據(jù)信息，通過大量資料表明，在溫度為15.5℃的實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，乳化瀝青的最大用量為3.35%，馬歇爾穩(wěn)定度為23.95kNo，此時(shí)劈裂強(qiáng)度最大。

（2）水泥用量的確定

表1 回收瀝青物理測(cè)試結(jié)果

當(dāng)將乳化瀝青用量設(shè)為3.55%，含水量設(shè)為3.85%時(shí)，相關(guān)人員使用1.55%、2.05%及2.55%水泥進(jìn)行再生混合料生產(chǎn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)在溫度為15.5℃的操作環(huán)境下，試件劈裂強(qiáng)度的增加會(huì)隨著水泥劑量的增加而不斷增加，依次可以達(dá)到0.75、0.76、0.87MPa，一旦水泥劑量大于2.05%時(shí)，試件的疲勞使用壽命會(huì)逐漸降低，可以推定，水泥劑量為2.0%時(shí)最能滿足再生混合料的配比要求。

（3）拌和水用量的確定

當(dāng)水和乳化瀝青的質(zhì)量比例為1：1時(shí)，進(jìn)行生料開土擊實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而確定試件最大干密度，相關(guān)操作人員可以根據(jù)流體含量和干密度的關(guān)系，進(jìn)而能夠得到最大干密度及相應(yīng)含水量。如果將水泥用量設(shè)定為2.0%，且將乳化瀝青用量設(shè)定為2.55%，然后將3.05%、3.55%、4.05%、4.55%、5.05%的乳化瀝青進(jìn)行再生產(chǎn)操作，確定當(dāng)含水量為3.85%時(shí)，混合再生料的最大干密度為2.290g/cm3。

二、路用性能分析

針對(duì)冷再生混合材料的水穩(wěn)定性效果，通過相關(guān)實(shí)驗(yàn)指標(biāo)可以分析得知，當(dāng)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的試件凍裂和劈裂強(qiáng)度大于0.45MPa時(shí)，相關(guān)試件的水穩(wěn)定性效果最佳；為了分析再生混合料的，實(shí)驗(yàn)人員可以通過使用厚度為8.5cm的車轍試件進(jìn)行分析論證，從而得出當(dāng)混合再生材料的瀝青含量為3.35時(shí)，相關(guān)試件的動(dòng)穩(wěn)定性定度效果最佳，路面性能結(jié)構(gòu)質(zhì)量可以較為安全。

三、結(jié)束語

總而言之，廠拌冷再生處理技術(shù)對(duì)道路施工建設(shè)有著重要影響，建筑企業(yè)的管理部門應(yīng)學(xué)習(xí)并引進(jìn)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的廠拌冷再生處理技術(shù)，不斷樹立自主創(chuàng)新思想，拓寬技術(shù)再生的途徑，通過不斷的實(shí)踐和探索，優(yōu)化并改進(jìn)配比方案，提高路面結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，最后促進(jìn)交通事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[2]。