厂拌乳化沥青冷再生混合料长期性能研究

张军林 曹青霞 孙博学 吴来帝 任国斌

（1甘肃省公路养护工程技术研究中心，甘肃 兰州 730030；2甘肃畅陇公路养护技术研究院有限公司，甘肃 兰州 730030）

1 引言

厂拌冷再生技术相比厂拌热再生技术，具有回收沥青路面材料（RAP）循环利用率高、能耗小、污染物排放少、造价低的优点。自2014年在甘肃省某省道下面层成果铺筑试验段以来，已在国省干线成果应用，累计消耗RAP 6万吨。由于厂拌乳化沥青冷再生混合料早期强度低的缺点，为了评价其长期性能，本文进行室内成型试验，并与运营2～3年的路面钻取芯样进行了15℃劈裂强度及半圆弯曲试验（SCB）。

2 材料与方法

2.1 原材料

2.1.1 乳化沥青

乳化沥青采用甘肃福安公路养护工程有限责任公司生产的慢裂慢凝型乳化沥青，其所检指标均满足《公路沥青路面再生技术规范》（JTG F41-2008）表4.3.1中相应技术要求，常规指标试验结果见表1。

2.1.2 集料

本文采用的集料规格为：碎石（15-30mm）、碎石（10-15mm）、铣 刨 料（0-5mm、5-10mm、10-20mm）、石屑（0-3mm）。筛分试验结果见表2。

2.2 试验方法

2.2.1 室内试件成型

厂拌乳化沥青冷再生混合料合成级配曲线图见图1所示。混合料乳化沥青掺量4.0%、矿粉掺量1%、水泥掺量1.5%，外加水2%。试件采用旋转压实成型，成型后脱模，置于60℃烘箱48h，取出烘箱后至常温进行试验。

2.2.2 芯样

选取已运营厂拌乳化沥青冷再生路段，按照一定频率钻取芯样，芯样直径100mm，切割芯样上面层及基层部分，留取厂拌乳化沥青冷再生混合料部分进行试验。

表1 乳化沥青检测结果

表2 集料检测结果

图1 合成级配曲线图

2.2.3 半圆弯曲试验（SCB）

将旋转压实成型乳化沥青冷再生试件，切割成高50mm×厚25mm的半圆试件，在半圆柱直径中点处开6mm深凹槽，将切割好的试件用水冲洗干净，置于60℃通风恒温烘箱中不少于12h，取出后在室温下冷却不少于2h。将试件置于规定温度的环境保温箱中保温4～6h，直至试件内部温度达到试验温度±0.5℃为止。将试件放置于（-10±0.5）℃的具有环境温度箱的万能试验机支座上以1mm/min的速率进行加载至试件破坏，至其荷载应力低于0.1kN时停止试验。

3 试验结果分析

3.1 15℃劈裂强度

对比室内成型试验与运营2、3年的芯样，在15℃劈裂强度，试验结果如表3所示。

由表3可见，运营2～3年路段芯样15℃劈裂强度的相比室内成型试件均有所提高，且表现为随运营时间的增加，厂拌乳化沥青冷再生混合料的15℃劈裂强度有所提高。运营2年的厂拌乳化沥青冷再生混合料的15℃劈裂强度相比早期强度提高了65.5%，运营3年的提高了101.7%。同时，行车道芯样15℃劈裂强度比路肩的高22.2%。

表3 芯样15℃劈裂强度

结果表明，厂拌乳化沥青冷再生混合料随着龄期的增加，其强度也在增加。一方面是由于养生前期乳化沥青还未破乳完全，混合料中含水率较大，随着龄期的增加，混合料含水率降低，乳化沥青完全破乳，增加了粘结力；另一方面，水泥随着龄期的增加，发生水化反应，强度增大，为混合料后期强度的增加贡献大。另外，车轮碾压使得混合料密实度进一步增大，也有利于混合料强度的增加。

3.2 低温半圆抗开裂性能

对比室内成型试验与运营2、3年的芯样半圆抗开裂试验，试验过程应力-应变曲线如图2所示，试验结果如表4所示。

图2 芯样-10℃半圆抗开裂试验（三点受弯）试验应力-应变曲线

表4 芯样-10℃半圆抗开裂试验（三点受弯）数据处理结果

断裂能越大，说明混合料开裂需要做的功越多，抵抗开裂的能力越大；开裂指数为应力-应变曲线由开始至最大力区间的斜率，如果斜率较大，表明混合料容易开裂，斜率小则不容易开裂。

由图2和表4可见，运营2～3年路段芯样的断裂能处于234.585J/m2到301.805J/m2之间，而室内成型试件的断裂能为130.766J/m2。可见厂拌乳化沥青冷再生混合料运营2～3年后，其低温抗开裂性能增加了1.8～2.3倍。

从开裂指数来看，运营2～3年路段芯样相比室内成型试件的大4～6倍，该指标与15℃劈裂强度成反比关系，这是由于混合料强度越高，水泥水化越完全，刚度越大，导致其开裂风险增大，但同时开裂需要耗散更多的能量。总体来说，随着运营试件的增大，厂拌乳化沥青冷再生混合料的低温抗开裂性能增大。

4 结论

本文厂拌乳化沥青混合料进行室内成型试验，并与运营2～3年的路面钻取芯样进行了15℃劈裂强度及半圆弯曲试验（SCB），得出以下结论：

1）MS4增加了10-15mm的碎石，形成的骨架更加密实，抵抗车辆荷载能力、磨耗能力相比MS3有所提高；

2）运营3年后，康临高速、兰临高速和平定高速微表处的车辙、构造深度、平整度均能满足规范要求。

因此，MS4型微表处作为路面预防性养护维修处治方式，具有优异的抗车辙、耐磨耗及耐久性。