乳化瀝青冷再生在舊瀝青路面混合性能研究

黃 智

（江西贛東路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司,江西 撫州 344000）

0 引言

在國家經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的同時(shí)，道路建設(shè)事業(yè)也面臨著巨大挑戰(zhàn)，車輛荷載不斷增加，使道路交通環(huán)境日益復(fù)雜。在交通荷載、氣候等因素作用下，早期所修建的瀝青路面已出現(xiàn)大面積的龜裂、車轍、坑槽等病害，縮短道路使用壽命[1]。傳統(tǒng)的道路養(yǎng)護(hù)，通常會(huì)進(jìn)行大量翻挖，廢棄大量瀝青，造成經(jīng)濟(jì)損失。為了解決此類問題，該文從廢棄瀝青再次利用入手，對(duì)乳化瀝青冷再生技術(shù)在舊瀝青路面養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用進(jìn)行研究，同時(shí)為道路養(yǎng)護(hù)提供一定的技術(shù)指導(dǎo)。

1 新舊材料性能研究

1.1 RAP中舊瀝青

瀝青混合料路用性能通常采用針入度、軟化點(diǎn)和延度三大物理指標(biāo)對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)。該文對(duì)試驗(yàn)路段中的RAP舊瀝青性針入度、軟化點(diǎn)和延度進(jìn)行檢測(cè)同時(shí)與AH—70三大指標(biāo)進(jìn)行對(duì)照分析，以判斷RAP中舊瀝青老化程度，判斷可否循環(huán)利用，試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 舊瀝青性能指標(biāo)

由上述試驗(yàn)結(jié)果可知，舊瀝青針入度、軟化點(diǎn)均小于AH—70規(guī)范值，延度大于AH—70規(guī)范值。說明道路在多年交通荷載作用下，舊瀝青已嚴(yán)重老化，須進(jìn)行養(yǎng)護(hù)處理。

1.2 RAP中集料

冷再生技術(shù)是將PAP集料進(jìn)行重新利用，為了確保廢棄集料可用于冷再生，對(duì)舊集料的物理指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如表2所示。

表2 RAP抽取后集料技術(shù)性質(zhì)

由以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，RAP所提取的集料均滿足冷再生施工要求，可二次利用。

1.3 乳化瀝青

乳化瀝青對(duì)舊料具有一定的裹附能力及石料的配伍性，通常用于冷再生技術(shù)當(dāng)中。該文所選乳化瀝青為重慶易博諾新材料科技有限公司生產(chǎn)的慢裂型陽離子乳化瀝青BC—1。根據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》對(duì)所選用的乳化瀝青進(jìn)行物理性能檢測(cè)。

1.4 水泥

該文在施工時(shí)所采用的水泥標(biāo)號(hào)為32.5普通硅酸鹽水泥，對(duì)其物理性質(zhì)進(jìn)行物理試驗(yàn)，結(jié)果如表3所示。

表3 水泥物理性能指標(biāo)表

由表3可知，所選用水泥滿足技術(shù)要求，可用于冷再生技術(shù)施工。

2 工程概況

為研究乳化瀝青冷再生在舊瀝青路面上應(yīng)用，該文選取某高速公路養(yǎng)護(hù)施工項(xiàng)目，選段為K1280+230～K1360+730，設(shè)計(jì)車道為雙向四車道，路基寬26 m，設(shè)計(jì)車速120 km/h，路基平均填高5.3 m，最大填高為6.7 m，最小填高為4.3 m。根據(jù)當(dāng)?shù)氐貏?shì)及自然因素決定采用乳化瀝青冷再生技術(shù)進(jìn)行路面養(yǎng)護(hù)施工。

3 工程應(yīng)用

3.1 施工工藝

（1）施工前準(zhǔn)備。施工前確保工程材料質(zhì)量合格，確定乳化瀝青再生條件后，進(jìn)行工地級(jí)配范圍確定。對(duì)舊路面泥土、樹葉等雜物進(jìn)行清理，確保后續(xù)灑布工作的順利進(jìn)行。對(duì)施工車輛進(jìn)行試運(yùn)行檢測(cè)，提高施工效率[2]。

（2）混合料運(yùn)輸。為了保證乳化瀝青混合料在運(yùn)輸過程中的性能不受影響，應(yīng)保證運(yùn)輸車輛車廂內(nèi)部干凈、無污染。卸載混合料入料車時(shí)，應(yīng)在箱體前、后、中進(jìn)行三次卸載，避免發(fā)生離析現(xiàn)象[3]。

（3）混合料攤鋪。攤鋪時(shí)要注意天氣，避免低溫（10 ℃以下）下雨天施工。為了提高RAP壓實(shí)度，在壓實(shí)時(shí)可采用“低頻率，高振幅模式”。攤鋪機(jī)攤鋪不到位的地方，仍需人工進(jìn)行攤鋪。

（4）混合料碾壓。攤鋪后進(jìn)行碾壓，一般分為初壓、復(fù)壓和終壓三個(gè)步驟，原則為“先輕壓，后重壓、先慢壓，后快壓、先壓兩邊，后壓中間”，壓實(shí)遍數(shù)在8次以上，14次以下為佳。

3.2 路用高溫性能研究

（1）RAP摻量對(duì)高溫性能影響。高溫穩(wěn)定性是瀝青混合料抵抗高溫及車轍荷載作用下的變形能力，是瀝青性能的三大物理指標(biāo)之一。通常采用車轍試驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)，動(dòng)穩(wěn)定度計(jì)算[4]公式如下：

式中，DS——?jiǎng)臃€(wěn)定度（次/mm）；

d1——對(duì)應(yīng)時(shí)間t1的變形量（mm）；

d2——對(duì)應(yīng)時(shí)間t2的變形量（mm）；

C1——修正系數(shù)，取1.0；

C2——試件系數(shù)，取1.0；

N——試件輪碾速度，取42次/min。

為探究不同RAP摻量對(duì)乳化瀝青冷再生混合料高溫性能影響，該文將RAP摻量分別為40%、60%、80%、100%的瀝青混合料制成尺寸為300 mm×300 mm×50 mm試件并對(duì)其進(jìn)行車轍試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如表4及圖1所示。

圖1 不同RAP摻量動(dòng)穩(wěn)定度圖

表4 不同RAP摻量動(dòng)穩(wěn)定度表

由試驗(yàn)結(jié)果可知，RAP摻量為40%時(shí)，三個(gè)試件動(dòng)穩(wěn)定度分別為2 138次/mm、2 092次/mm、2 379次/mm，其平均值為2 203次/mm；RAP摻量為60%時(shí)，三個(gè)試件動(dòng)穩(wěn)定度分別為2 566次/mm、2 931次/mm、2 784次/mm，其平均值為2 760次/mm；RAP摻量為80%時(shí)，三個(gè)試件動(dòng)穩(wěn)定度分別為3 851次/mm、3 674次/mm、3 542次/mm，其平均值為3 689次/mm；當(dāng)全部為RAP時(shí)，三個(gè)試件動(dòng)穩(wěn)定度分別為4 687次/mm、4 331次/mm、4 527次/mm，其平均值為4 551次/mm。該文所養(yǎng)護(hù)路面為下面層，規(guī)范要求為1 500次/mm，說明四種RAP摻量的乳化瀝青再生混合料動(dòng)穩(wěn)定度均可用于工程施工之中且隨著RAP摻量增加，高溫穩(wěn)定性能越佳。

（2）水泥摻量對(duì)高溫性能影響。該文為研究水泥對(duì)乳化瀝青冷再生混合料高溫性能影響，將0%、2%、4%不同水泥摻量的水泥用量制作成車轍板，在養(yǎng)生48 h后對(duì)其進(jìn)行高溫車轍試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表5及圖2所示。

由表5及圖2可知，當(dāng)不摻加水泥時(shí)，乳化瀝青冷再生混合料動(dòng)穩(wěn)定度分別為1 258次/mm、1 132次/mm、1 327次/mm，其平均值為1 239次/mm；當(dāng)水泥摻量為2%時(shí)，乳化瀝青冷再生混合料動(dòng)穩(wěn)定度分別為2 671次/mm、2 754次/mm、2 803次/mm，其平均值為2 742次/mm；當(dāng)水泥摻量為4%時(shí)，其動(dòng)穩(wěn)定度分別為3 851次/mm、3 674次/mm、3 588次/mm，其平均值為3 704次/mm。采用最低水泥用量（2%）已滿足下面層施工要求值，故采用乳化瀝青冷再生技術(shù)養(yǎng)護(hù)施工中，水泥摻量在2%時(shí)滿足要求且經(jīng)濟(jì)節(jié)約。

圖2 不同水泥摻量的動(dòng)穩(wěn)定度圖

表5 不同水泥摻量的動(dòng)穩(wěn)定度表

3.3 路用低溫性能研究

瀝青路面的低溫抗裂性能是路面穩(wěn)定的重要指標(biāo)，再生瀝青混合料作為再生瀝青路面的面層，低溫性能更加不能忽視。該文將RAP摻量分別為20%、30%、40%、50%的瀝青混合料進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表6及圖3所示。

圖3 RAP舊料摻配率與破壞勁度模量關(guān)系圖

從表6中可以看出，當(dāng)RAP摻量從20%增加到30%時(shí)，彎拉強(qiáng)度從8.15 MPz增加到10.64 MPa，破壞應(yīng)變降低了103.88 με，破壞勁度模量增加了887.31 MPa；RAP摻量從30%增加到40%時(shí)，彎拉強(qiáng)度從10.55 MPa降低到9.88 MPa，破壞應(yīng)變降低了21.33 με，破壞勁度模量降低了288.37 MPa；RAP摻量從40%增加到50%時(shí)，彎拉強(qiáng)度從9.88 MPa降低到8.22 MPa，破壞應(yīng)變降低了38.76 με，破壞勁度模量降低了541.35 MPa；當(dāng)RAP超過30%后，三個(gè)指標(biāo)均隨著摻量的增加而減小且滿足規(guī)范要求。說明當(dāng)RAP摻量不大于50%時(shí)，再生瀝青混合料低溫穩(wěn)定性滿足施工要求。

表6 低溫性能試驗(yàn)結(jié)果

3.4 路面平整度檢測(cè)

路面平整度能夠反映瀝青路面行車舒適性，該文在乳化瀝青冷再生路面竣工后，根據(jù)規(guī)范要求采用三米直尺測(cè)得路面平整度，據(jù)《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》，瀝青路面三米直尺測(cè)量值允許誤差為3 mm。根據(jù)公式將試驗(yàn)路段三米直尺測(cè)量值轉(zhuǎn)換為IRI值，試驗(yàn)路段IRI指數(shù)檢測(cè)結(jié)果如表7所示，轉(zhuǎn)換公式如式（2）：

表7 試驗(yàn)路段IRI指數(shù)

式中，X——三米直尺測(cè)量值（mm）。

由表7可知，三條檢測(cè)路段國際平整度平均值分別為0.26 m/km、0.58 m/km、0.68 m/km，均滿足《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》，說明乳化瀝青混合料路面可滿足行車舒適性要求。

4 結(jié)語

道路施工中，乳化瀝青冷再生技術(shù)與我國可持續(xù)發(fā)展觀念相符合，在保護(hù)環(huán)境同時(shí)，能夠節(jié)約資源降低施工成本。該文依托實(shí)際養(yǎng)護(hù)工程對(duì)該技術(shù)進(jìn)行研究，介紹如何選用原材料并判斷物理性能是否滿足施工要求，研究路面高溫性能、低溫性能及路面平整度。結(jié)果表明，乳化瀝青冷再生技術(shù)能夠提高舊瀝青路面混合性能，且經(jīng)濟(jì)效益佳，可滿足施工要求。