舊瀝青混合料對乳化瀝青冷再生混合料施工和易性的影響

寧瑞林 崔亞萍

摘 要：目前影響乳化瀝青冷再生混合料施工和易性的因素較多，本文重點從舊瀝青混合料（RAP）的級配、雜質(zhì)含量、飽水狀況等方面進行了試驗室對比研究。研究得出：中級配的乳化冷再生混合料更容易壓實，其壓實空隙率對乳化瀝青的用量更敏感，中級配的抗水損害性能較粗級配要好。RAP中水穩(wěn)料及樹枝等雜質(zhì)越多，混合料的空隙率就越大，劈裂強度就越低。對于飽水后的RAP不但對其裹覆狀況有較大的影響，也非常影響乳化瀝青的破乳速度，進而對其施工和易性產(chǎn)生不利的影響，從而提出了RAP的施工關(guān)鍵控制要點。

關(guān)鍵詞：道路工程;乳化瀝青;冷再生混合料;施工和易性

目前國內(nèi)外常用的瀝青路面冷再生技術(shù)中，再生劑的種類主要有乳化瀝青、泡沫瀝青、水泥等材料，其中最常用的一種是乳化瀝青，現(xiàn)已廣泛應用于工程實際中。但由于乳化瀝青冷再生混合料強度相對較低、施工和易性差，因此提高乳化瀝青冷再生混合料的施工和易性對提高路面使用耐久性具有積極影響。國內(nèi)外學者在對再生混合料的路用性能方面做了相關(guān)研究，孫巖松研究了水泥對乳化瀝青冷再生混合料路用性能的影響;杜少文研究了添加水泥對乳化瀝青冷再生混合料路用性能的影響;郭寅川研究了結(jié)合料種類和摻量及齡期對冷再生混合料路用性能的影響;Ebels研究了RAP摻量對乳化瀝青冷再生混合料設(shè)計參數(shù)的影響分析。上述研究成果主要是從外加劑、RAP摻量及結(jié)合料種類等方面進行研究分析，而未見有從RAP自身的性質(zhì)對再生混合料施工和易性進行相關(guān)研究。本文將根據(jù)RAP的級配、雜質(zhì)含量、飽水狀況等方面對再生混合料施工和易性的影響進行研究，并根據(jù)影響結(jié)果，提出RAP的施工關(guān)鍵控制要點。

1 RAP中級配的影響

由于銑刨層位、段落、工藝等存在較大差異，RAP本身的級配差異往往較大。而現(xiàn)場施工時，由于設(shè)備的限制也很難將RAP篩分成多檔便于級配的精確控制，一般僅篩分成2檔，即10 mm～30 mm和0 mm～10 mm;另一方面，冷再生拌合設(shè)備的精度控制又較熱拌混合料要差一些，設(shè)備的運行也很不穩(wěn)定。因此要在現(xiàn)場對乳化冷再生混合料的級配進行精確控制是一件非常困難的事情，本文將針對這一問題，采用北京某高速項目的RAP，試配兩種級配進行研究。級配曲線見圖1。

從級配圖中可以看出，粗級配已超出了規(guī)范的級配范圍，由于現(xiàn)場級配難以精確控制，這種情況會比較常見，中級配是項目施工中正常使用的級配，因此我們分別進行這兩種級配混合料試件的劈裂強度、水穩(wěn)定性和抗車轍性能的對比研究，乳化瀝青配方為1.5%N5+1.0%BTT，對比配方為2.5%N5。兩種級配不同乳化瀝青用量下的試驗結(jié)果分別見圖2～5及表1。

從上面圖表中的結(jié)果分析，我們可以得到如下結(jié)論：

（1）中級配的乳化冷再生混合料更容易壓實，其壓實空隙率對乳化瀝青的用量更敏感，空隙率隨乳化瀝青的用量增加而逐漸降低。粗級配混合料則相對較難壓實，由于其骨架結(jié)構(gòu)，其壓實空隙率隨乳化瀝青用量增加而降低的幅度較小;

（2）相同乳化瀝青用量下，粗級配混合料的馬歇爾穩(wěn)定度較中級配混合料大，但劈裂強度則較中級配小。主要是因為骨架結(jié)構(gòu)與內(nèi)摩阻力有關(guān)，內(nèi)聚力與膠結(jié)料有關(guān);

（3）中級配的抗損害性能要較粗級配要好，主要在于這種級配的混合料更容易壓實，且具有更大的內(nèi)聚力，抗剝離的能力要強一些;

（4）從不同乳化瀝青用量下，混合料的強度變化曲線和劈裂TSR變化曲線綜合判斷，得出粗級配混合料的最佳乳化瀝青用量約為3.2%，中級配混合料的最佳乳化瀝青用量約為3.6%，比粗級配高0.4%左右;

（5）相同乳化瀝青配方和用量下，粗級配混合料的抗車轍性能較中級配混合料略好，但相對來說，乳化瀝青配方對抗車轍性能的影響更大。

2 RAP中雜質(zhì)含量的影響

RAP在乳化冷再生混合料中所占的比例一般在不加新料的情況下都超過90%，是一種非常重要的原材料。因此RAP的性質(zhì)對于混合料的性能有非常重要的影響。在進行昌金路項目乳化冷再生設(shè)計時，第一批送到試驗室的RAP看上去比較干凈，幾乎沒有太多雜質(zhì)，但在施工現(xiàn)場大批量的銑刨RAP時，卻發(fā)現(xiàn)RAP中含有大量的水穩(wěn)料及樹枝等雜質(zhì)，見圖6所示。

隨即取出1 kg左右的RAP，并將其中的水穩(wěn)料及樹枝挑出稱重，竟發(fā)現(xiàn)其占的比例達到15%左右。對含有水穩(wěn)料和不含水穩(wěn)料的RAP分別進行拌合試驗，拌合用水量均為2.0%，乳化瀝青配方為2.4%N5+0.3%BTT，用量均為3.5%。發(fā)現(xiàn)兩者的裹覆狀態(tài)有明顯的差異，無水穩(wěn)料的混合料具有較好的裹覆均勻性，有水穩(wěn)的混合料中粗集料的花白料則明顯偏多，花白料主要以水穩(wěn)料為主，同時有水穩(wěn)料的混合料破乳速度也更快一些。為判斷其中水穩(wěn)料對混合料性能的影響，分別針對有無水穩(wěn)料的RAP料進行混合料劈裂試驗和浸水劈裂試驗。兩者的試驗結(jié)果見表2所示。

由表2看出，兩種混合料有明顯的性能差異，水穩(wěn)料的摻入，使試件的空隙率增大的1.1%，劈裂強度降低了

0.11 MPa，劈裂強度比則降低了13%，整個混合料的性能有了非常明顯的降低。

3 RAP中飽水狀況的影響

RAP與新集料另一個不同之處是：RAP的吸水能力特別強，釋放水的能力則特別弱，尤其是粒徑較小的RAP。在最初進行乳化冷再生項目時，由于現(xiàn)場條件限制或重視程度不夠，RAP往往沒有明顯的覆蓋措施。這就一方面導致了在下雨之后，RAP由于大都處于飽水狀態(tài)，細集料容易粘在粗骨料上，造成篩分很難篩開，使粗集料中含有大量的細集料;另一方面，由于RAP含水率高，且含水率的分布不均勻，粗集料的含水率小，但細集料則大量處于飽水狀態(tài)，但整體的含水率偏高，因此在拌合過程中幾乎加不進去水，造成粗集料的裹覆非常不好。針對京沈輔路的RAP料進行拌合試驗，如圖7所示。

同時我們還針對京沈輔路RAP進行了飽水和不飽水RAP進行施工和易性試驗，采用0517B配方，乳化瀝青用量3.5%，飽水RAP含水率為2.5%，因此不加水，風干后的RAP含水率為0.5%，外加水2.0%。試驗結(jié)果見圖8和圖9所示。

試驗結(jié)果表明，飽水后的RAP不但對其裹覆狀況有較大的影響，也非常影響乳化瀝青的破乳速度，進而對其施工和易性產(chǎn)生不利的影響。從圖8和圖9可以看出，飽水RAP拌合后的混合料隨著放置時間的增長，成型后試件的空隙率有明顯的增大趨勢，導致其混合料的劈裂強度有較大的衰減。

4 RAP施工質(zhì)量控制要求

通過對現(xiàn)場RAP施工質(zhì)量控制過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象，進行試驗室對比研究，得出一些研究結(jié)果，并根據(jù)研究結(jié)果提出RAP現(xiàn)場質(zhì)量控制關(guān)鍵措施如下：

（1）瀝青路面銑刨料（RAP）應與其它銑刨料（如水穩(wěn)銑刨料）分開堆放、不得混雜。RAP回收選用冷銑刨方式，應盡量控制銑刨料規(guī)格，最大粒徑最好能控制在3 cm以下;

（2）RAP料在回收和存放時不得混入基層廢料、水泥混凝土廢料、杜絕洗鍋料、雜物、土等雜質(zhì)，堅決不能將單級配的粗石、天然砂等原材料混入;

（3）經(jīng)篩分后不同規(guī)格RAP料必須分開堆放不得“串倉”混料，堆放高度以料不結(jié)塊成團為宜;

（4）瀝青RAP材料應堆放在堅硬的場地上，并有良好的排水、防雨和通風條件，尤其是粒徑較小、吸水性較強的RAP料，堆放時必須要進行搭棚或帆布覆蓋，避免雨水淋濕。

5 結(jié)論

（1）乳化瀝青的用量對中級配的冷再生混合料壓實空隙率更敏感，且隨著用量的增加而逐漸降低。乳化瀝青用量相同情況下，對于馬歇爾穩(wěn)定度：粗級配混合料>中級配混合料;劈裂強度：粗集料混合料<中級配混合料;抗水損害性能：粗級配混合料<中級配混合料;

（2）試驗結(jié)果得出：粗級配混合料的最佳瀝青用量約為3.2%，中級配混合料的最佳瀝青用量約為3.6%，但相對乳化瀝青的配方和用量來說，乳化瀝青的配方對路面抗車轍性能影響較大;

（3）RAP的飽水狀況影響混合料的施工和易性，飽水后的RAP不但影響其裹覆性，也影響乳化瀝青的破乳速度，增大成型試件的空隙率，降低混合料的劈裂強度;

（4）RAP回收選用冷銑刨方式，控制銑刨料規(guī)格在3 cm以下。嚴格控制RAP的存放位置，不得混入基層材料等雜質(zhì)，雜質(zhì)的存在會使路面空隙率增大，劈裂強度降低，且混合料的整體性能有明顯降低。

參考文獻：

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