冷再生沥青混合料水稳定性试验研究

刘德利

【摘要】随着冷再生沥青技术的出现，沥青路面施工工艺有了很大的提高，施工成本也大为降低。文章对冷再生沥青混合料水稳定性试验研究进行分析，具有一定的借鉴意义。

【关键词】冷再生；沥青；混合料；水稳定性；试验

中图分类号：TU535 文献标识码： A

前言

文章对我国冷再生沥青的研究现状进行了介绍，对冷再生沥青混合料性能指标进行了阐述，通过分析，并集合自身实践经验和相关理论知识，对冷再生沥青混合料水稳定性试验进行了探讨。

二、我国冷再生沥青的研究现状

1．泡沫沥青冷再生的研究

在混合料设计方面：曹翠星等对泡沫沥青半衰期和膨胀率问题进行了探讨；拾方治、吕伟民、孙大权、李秀君及其他合作者，2004～2005年发表了多篇关于沥青路面冷再生的論文。其中“泡沫沥青就地冷再生混合料设计方法与工程应用”一文就冷再生混合料设计的方法步骤进行了详细的介绍，简述了泡沫沥青就地冷再生的施工工艺。

在路用性能方面：水稳定性成为研究者们关注的焦点，几乎所有的研究人员均选择了干湿劈裂强度；拾方治通过劈裂疲劳试验，认为泡沫沥青再生混合料的疲劳性能和粗粒式沥青混合料相当1321；拾方治认为泡沫沥青再生混合料的模量在800．1200MPa范围内1321；长安大学的郝培文教授对泡沫沥青冷再生技术进行了研究并依此铺筑了试验路。

2．乳化沥青冷再生的研究

科研成果方面：江苏省交通科学研究院结合工程实践开展乳化沥青冷再生技术研究；同济大学研究提出了冷再生混合料初期抗松散性评价方法和水稳定性评价方法；东南大学基于微观力学研究了老化沥青的作用机理；哈尔滨工业大学针提出了冷再生混合料Superpave体积设计法。科研论文方面：李龙通过正交试验研究了冷再生混合料的力学强度。严金海1341通过试验分析了水泥和乳化沥青用量对混合料强度的影响，。谭忆秋等提出了修正高性能沥青路面(Superpave)体积设计法，取得了良好效果。工程应用方面：2003年广东省佛山市、2004年沈阳三鑫公路工程公司和营口市公路管理处、2005年天津市市政公路管理局、2007年河北省廊坊市以乳化沥青等开展了乳化沥青冷再生技术的工程应用技术研究。

三、冷再生沥青混合料性能指标

1.力学性能指标

公路路面各结构层的材料一般抗压强度大而抗弯拉强度小．控制路面材料强度极限破坏状态的通常为抗拉强度，尤其对于泡沫沥青冷再生材料，其通常用于路面的基层或下面层．往往由于再生层底部抗拉强度(或粘结强度)不足而开裂沥青混合料和各种半刚性基层材料的劈裂强度与弯拉强度具有一定的相关性而劈裂试验比梁的弯拉试验简单方便，且更接近路面结构受力状态，考虑到泡沫沥青作为柔性材料，其力学性能与沥青混合料有一定的相似性。因此，国内外目前普遍使用基于马歇尔试件的劈裂强度作为关键力学性能控制指标。

2.马歇尔稳定度、流值指标及要求

马歇尔稳定度和流值试验是通过将按照一定养生条件养生的马歇尔试件进行标；隹马歇尔试验获得的。该强度测定前．马歇尔试件要通过加速养生，使其内部的水分蒸发，以模拟现场材料在长期使用过程中所能达到强度。具体养生与试验方法为：将试件连同试模室温条件下放置24h，然后进行脱模：将脱模后的试件放入(4O±2)通风烘箱养生72h：养生完毕后，试件在60：水浴中保温45min，测试马歇尔稳定度和流值。

干劈裂强度

干劈裂强度是通过将按照一定养生条件养生完毕的马歇尔试件进行劈裂强度试验获得的。在该强度测定前．要通过加速养生使马歇尔试件内部的水分蒸发，以模拟现场材料在长期使用过程中所能达到强度。具体养生与试验方法为：将试件连同试模室温条件下放置24h．然后进行脱模；将脱模后的试件放入(4O±2)通风烘箱养生72h；养生完毕后，25℃空气浴保温4h以上，然后测试试件的劈裂强度。

4.干湿劈裂强度比

根据有关泡沫沥青冷再生混合料空隙率的研究可以看出，泡沫沥青混合料的空隙率较大，一旦有水进入混合料内部，就会引起水损坏。虽然泡沫沥青混合料有过许多成功的使用，但是也有失败的案例。例如美国德克萨斯州在2000年3月铺筑了4．8km的泡沫沥青冷再生路面，由于该路段属于软弱路基而且常常处于饱水状态．导致路段在l2月份就出现了大量龟裂的现象，德州公路局通过对路段损坏调查发现，引起早期损坏的一个主要原因是再生层材料在浸水条件下强度损失大，无法满足抗水损坏的要求。

四、冷再生沥青混合料水稳定性试验

1.原材料

乳化沥青为自制改性阳离子乳化沥青，各项技术指标见表1；水泥为普通硅酸盐水泥"其化学成分见表2，回收旧沥青路面材料为云南省某废弃沥青路面的铣刨料。单纯使用RAP作为再生混合料集料，达不到设计的级配要求。故需要引入一定量的新集料。该研究使用的3种新集料为石灰岩质。RAP与新集料级配见表3.水为一般自来水。

2.试验方法

采用15C湿劈裂强度与干劈裂强度的比值来对混合料的水稳定性进行评价，具体试验方法为：按配合比将混合料拌和均匀后，参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》规定的方法，双面各击实75次，制作标准马歇尔试件；将试件连同试模一起放在60度的鼓风烘箱中养生72h,在室温下冷却20h后脱模,用于测定干劈裂强度的试件需先在15度的空气浴中放置1d，然后进行15度劈裂试验。用于测定湿劈裂强度的试件需要先浸泡在25度的恒温水浴中23h，再在15度的恒温水浴中浸泡，然后取出试件进行15度劈裂试验。

3.混合料水稳定性评价

混合料的干劈裂强度和湿劈裂强度均随着水泥掺量的提高而增大，当水泥掺量低于3%时，混合料的干劈裂强度和湿劈裂强度也随着水泥掺量的提高而增大，而当水泥掺量为4%时，干劈裂强度和湿劈裂强度均比3%水泥掺量时略低。

RAP用量对混合料水稳定性的影响实验结果表明，随着混合料中RAP比例的增加，混合料的干湿劈裂强度均逐渐减小；混合料的干湿劈裂强度比分别为0.967、0.955、0.804，也是呈降低规律，但25%RAP掺量的混合料水稳定性仅比25%RAP掺量的混合料大1.2%。但比75%RAP掺量的混合料大16.3%。实验表明，实际冷再生混合料施工时"混合料中新集料用量越少，则材料成本越低；但RAP用量越大，混合料的性能往往越差。

4.沥青冷再生混合料性能水稳定性研究

按照我国《公路工程沥青与沥青混合料试验规程))JTJ052—2000的规定，以最佳油石比及最佳掺水量成型圆柱体试件。按照试验规程T0709—2000方法以最佳油石比及最佳掺水量进行泡沫沥青混合料试件的配置，并按照规程规定的方法进行养生，然后按照规程规定的试验方法测定泡沫(乳化)沥青冷再生混合料的浸水马歇尔残留稳定度、冻融劈裂强度TSR，试验结果如表4、表5。

表4 浸水马歇尔试验结果

表5 冻融劈裂强度比试验结果

综合浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验结果可以看出，A级配泡沫沥青冷再生混合料的水稳性都低于B级配泡沫沥青冷再生混合料，但从试验结果看出，两种级配的泡沫(乳化)冷再生混合料水稳型都能满足相关规范要求。分析认为，旧沥青混合料经过一定年限行车荷载以及气候的作用，沥青发生老化并与矿料粘附性降低，经过泡沫(乳化)沥青和水泥两种稳定剂处治后，随着水化产物的增加，其内部孔隙会进一步减少。因此，冷再生混合料表现出良好的水稳性，进一步说明冷再生混合料适合于路面基层或低等级道路路面来使用。

结束语

冷再生沥青混合料水稳定性研究是冷再生沥青研究的一个重点，是提高沥青性能，减少施工污染的重要途径，需要重点关注。

参考文献

[1]孙大权.沥青路面再生技术简介[J].石油沥青，2010,18(5): 56-59.

[2]李秀君.泡沫沥青就地冷再生混合料设计方法与工程应用[J]，沥青科技2011,22(2):150-155.

[3]吕伟.泡沫沥青冷再生技术的研究与应用[J].筑路机械与施工机械化.2005,(3):1一3.