基于室内试验分析的泡沫沥青冷再生试验段性能研究

高 峰

平顶山市市政工程公司，河南 平顶山 467000

0 引言

泡沫沥青冷再生二灰碎石因其充分利用铣刨料，节能环保，被广泛用于道路基层。由于再生混合料早期强度低，经过压实后空隙率较高，吸水率较大，因此，水稳定性好坏是评价再生混合料的关键指标。水稳定性主要通过干、湿劈裂强度指标进行评价。而影响再生混合料水稳定的主要为沥青用量、拌和用水量和水泥剂量。但现有设计指标无法分析再生混合料的参数敏感性，因此，需要对再生混合料设计指标进行研究和改进。

1 试验方案

表1 正交试验试件编号

本文选择沥青用量、拌和用水量、水泥用量及级配方案为正交设计指标因子。根据铣刨料级配特征，参照室内试验结果，选择沥青用量2.5%±0.5%，拌和用水量10%±2%，水泥剂量2%±0.5%，0.075mm 筛孔通过率12%±3%，作为正交试验因素水平，制备试件进行室内试验［1］。

按照每个编号成型两组马歇尔试件，在40℃烘箱养生72h 后，分别测试干、湿劈裂强度。以0.4MPa 的干劈裂强度和70%的干湿劈裂强度比为设计标准。通过正交试验分析各试件室内试验结果，试件编号如表1 所示。

2 室内试验分析

2.1 干劈裂强度

泡沫沥青再生混合料干劈裂强度试验数据见表2 所示。通过正交试验结果［2-4］，分析各因素的自由度，偏离试验指标平均值最小的即为该因素的最优值，从而得到各因素水平最优组合。

表2 干劈裂强度正交试验结果

图1 各因素水平稳定度方差趋势图

根据图1 可知，沥青用量和水泥剂量因素水平对泡沫沥青冷再生混合料干劈裂强度影响最大，而拌和用水量和级配对干劈裂强度几乎无影响。通过各因素水平最优组合可知，当沥青用量为2.5%，水泥剂量为2.5%时，试件5 的水稳定性干劈裂强度最好。

2.2 湿劈裂强度

干劈裂强度仅反映再生混合料最终强度。而实际路面由于水的进入，势必会降低混合料强度［5］。因此，本节对泡沫沥青再生混合料湿劈裂强度进行试验，见下表3 所示。

表3 湿劈裂强度正交试验结果

图2 各因素水平稳定度方差趋势图

由图2 可知，各因素水平正交试验分析结果中，沥青用量和水泥剂量对试件湿劈裂强度影响显著。而根据各试件最优组合分析结果可知，当沥青用量为2.5%，水泥剂量为2.5%时，试件5 的水稳定性湿劈裂强度最好。

2.3 干湿劈裂强度比

通过对泡沫沥青再生混合料干湿劈裂强度比试验分析见下表4 所示。

表4 干湿劈裂强度比正交试验结果

图3 各因素水平稳定度方差趋势图

根据图3 可知，因子 A（沥青用量）、因子 C（水泥剂量）对干湿劈裂强度比有显著影响。而拌和用水量和级配对试件干湿劈裂强度比无明显影响。各组试件干湿劈裂强度比最满足要求，差别较小。当沥青用量为2.5%，水泥剂量为2%时，试件干湿劈裂强度比最优。

综上正交试验结果，各因素水平中，沥青用量对泡沫沥青水稳定性影响最大，其次为水泥剂量，而拌和用水量和0.075mm 筛孔通过率对再生混合料水稳定性影响较小。各组试件最优组合分析表明，试件沥青用量2.5%，水泥剂量2.5%时，水稳定性干、湿劈裂强度性能最优。

3 试验段性能分析

本文针对某省道路面大中修工程，进行了基层二灰碎石泡沫沥青冷再生混合料试验段铺筑［6-8］。试验段施工水泥剂量为2.5%，沥青用量为2.5%。试验段原材料技术参数见下表5 所示。

表5 试验段原材料技术参数

3.1 配合比试验

试验段沥青发泡条件及再生混合料检测结果见下表所示。

表6 沥青发泡条件

表7 泡沫沥青再生二灰碎石混合料性能

由表7 可知，试验段水稳定性均满足要求，与室内试验各试件相比，水泥剂量为2.5%，沥青用量为2.5%的试验段水稳定性干湿劈裂强度指标达到最优组合。

3.2 泡沫沥青再生混合料强度试验

试验段取芯后室内分析抗压强度及劈裂强度见下表8所示［9-10］。

表8 泡沫沥青再生二灰碎石混合料强度

由表7 可知，泡沫沥青再生二灰碎石混合料7d 无侧限抗压强度代表值均大于3.5MPa，满足技术要求。马歇尔劈裂强度试验代表值均大于0.4MPa，满足技术要求。

3.3 弯沉检测

对试验段再生后沥青顶面以及普通路段水泥再生二灰碎石基层进行检测分析，试验结果见下表9 所示。

现场试验段碾压整体状况较好，无明显推移和离析现场。由表8 可知，从10d 现场弯沉检测看，与相邻水泥再生二灰碎石基层相比，泡沫沥青冷再生试验段平均弯沉大致相同，两者均具有良好弯沉性能。

表9 试验段弯沉检测结果

4 结论

（1）沥青用量对泡沫沥青水稳定性影响最大，其次为水泥剂量，而拌和用水量和0.075mm 筛孔通过率对再生混合料水稳定性影响较小。

（2）各组试件最优组合分析表明，试件沥青用量2.5%，水泥剂量2.5%时，水稳定性干、湿劈裂强度性能最优。

（3）试验段检测数据表明泡沫沥青冷再生试验段与水泥再生二灰碎石基层相比，10d 现场平均弯沉大致相同。7d 无侧限抗压强度和马歇尔劈裂强度均满足规范要求，试验段整体状况较好。