泡沫瀝青混凝土低溫施工影響分析

盛　濤，田　進，周　超

（1.蘇州市吳中區(qū)城區(qū)市政公用局，江蘇　蘇州　215000；2.江蘇東南交通工程試驗檢測有限公司，江蘇　南京　211000）

泡沫瀝青混凝土低溫施工影響分析

盛濤1，田進2，周超2

（1.蘇州市吳中區(qū)城區(qū)市政公用局，江蘇蘇州215000；2.江蘇東南交通工程試驗檢測有限公司，江蘇南京211000）

通過試驗方法，研究了施工溫度對泡沫瀝青混凝土性能的影響，以及在低溫季節(jié)條件施工下提高泡沫瀝青混凝土性能的措施和建議。研究結(jié)果表明：泡沫瀝青混凝土性能受氣溫影響較大，適合在溫度較高的夏季施工；在低溫季節(jié)，調(diào)整級配和瀝青含量對提高性能貢獻較小，建議采取延長養(yǎng)生周期和增加壓實功的方法提高泡沫瀝青混凝土的性能。

泡沫瀝青；拌合成型溫度；低溫施工；擊實次數(shù)

1　概　述［1-5］

近些年，隨著“綠色交通”概念的提出，泡沫瀝青冷再生技術(shù)得到了越來越多的關(guān)注和應(yīng)用，并逐步成為了目前路面大中修項目的主要養(yǎng)護技術(shù)之一。

對于熱拌瀝青混凝土，施工氣溫往往是我們較為關(guān)注的問題，然而對于泡沫瀝青混凝土，目前大多數(shù)研究還基于發(fā)泡技術(shù)、壓實性能上，從而忽略了施工氣溫對其的影響，例如在溫度較高夏季施工，其取芯時間要比溫度偏低的秋冬季節(jié)更短，且成型效果更好，但這種經(jīng)驗性的認識，不能有效的避免在低溫條件下施工帶來的負面影響。

本文將通過試驗手段，模擬現(xiàn)場的拌和與壓實的溫度，研究施工溫度對泡沫瀝青混凝土性能的影響，并給出泡沫瀝青混凝土在低溫季節(jié)條件施工下提高其性能的措施和建議，為應(yīng)用提供參考。

2　施工溫度的影響

用成型溫度10℃、25℃、40℃分別模擬泡沫瀝青混凝土在較低氣溫、常溫、高溫條件下的施工條件，分別進行性能分析，具體的試驗方法為：將一定級配的石料分別在10℃、25℃、40℃三種溫度條件下保溫6 h，噴入泡沫瀝青進行拌和，然后在放入相應(yīng)的溫度內(nèi)保溫2h，最后采用馬歇爾雙面各75次的成型方法擊實成型。成型后的試件在上述三種溫度下不脫模養(yǎng)護24 h，脫模后放入30℃鼓風(fēng)干燥箱中養(yǎng)生72 h，養(yǎng)生完畢進行體積指標和性能試驗。

2.1體積指標

測定3種溫度下拌和成型的泡沫瀝青混凝土的毛體積密度和空隙率，見表1。由表1可見，試件的毛體積密度隨著溫度的升高而明顯增加，同時空隙率隨之減小。常溫（25℃）下成型的混合料空隙率為9.4%，當溫度降至10℃，空隙率達到11.2%以上；溫度升至40℃，空隙率降至4.7%，該空隙率與熱拌瀝青混凝土空隙率較為接近，這說明較高溫度下施工顯著改善了泡沫瀝青混凝土的密實性，增強了材料的壓實效果。由此可見，泡沫瀝青再生混凝土在溫度較高的季節(jié)，可明顯降低其空隙率，增加密實性，避免材料發(fā)生水損壞。

表1　成型溫度對體積指標的影響

2.2高溫穩(wěn)定性

瀝青混凝土的高溫穩(wěn)定性通常用馬歇爾穩(wěn)定度、流值來評價，穩(wěn)定度越高，流值越低，其高溫穩(wěn)定度也較好，將試件置于60℃的恒溫水浴中中保溫30～40 min，分別測定其穩(wěn)定度和流值，見表2。可見穩(wěn)定度隨著成型溫度的增加顯著增加，流值則相應(yīng)降低，尤其當溫度從25℃增至40℃，其穩(wěn)定度提高70%左右。因此，在高溫下施工，泡沫瀝青混凝土具有較好的高溫穩(wěn)定性，不易發(fā)生車轍、擁包等病害。

表2　成型溫度對穩(wěn)定度、流值的影響

2.3水穩(wěn)定性

泡沫瀝青混凝土相比與熱拌瀝青混凝土，其抗水損害能力較差，同時泡沫瀝青混凝土常用作瀝青路面的中下面層，其上面層往往較薄，雨水很容易通過上面層滲入泡沫瀝青再生層，造成路面早期損害。泡沫瀝青混凝土的水穩(wěn)定性通常通過劈裂強度來間接反映，對上述三組溫度下成型的試件在25℃條件下進行干、濕劈裂強度的測定，并計算殘留強度比（干劈強度/濕劈強度），試驗和計算結(jié)果見表3。可見，隨著溫度的上升，干劈和濕劈強度也隨之增加，當溫度為10℃和25℃時，干劈強度僅為0.28 MPa和0.36 MPa，不能滿足《公路泡沫瀝青冷再生路面設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)程》中的相關(guān)技術(shù)要求，當施工溫度達到40℃時，干劈和濕劈強度顯著增加，殘留強度比達到91.3%，這是由于再生材料中的舊瀝青和新瀝青融合效果更好，能充分的裹覆集料，增加了混合料抗拉性能，高溫條件下瀝青的黏度降低，使得混合料更容易拌和和壓實，可以有效提高泡沫瀝青混凝土的密水性。

表3　成型溫度對劈裂強度的影響

由此可見，在炎熱氣溫下成型的泡沫瀝青混凝土的體積指標、高溫溫度下、水穩(wěn)定性等性能均能達到最佳狀態(tài)，相反在氣溫較低時施工，如果采用常規(guī)方法設(shè)計施工的泡沫瀝青混凝土則很滿足到技術(shù)要求。

3　泡沫瀝青冷再生低溫條件下的性能分析

上述研究已表明，泡沫瀝青混凝土在低溫條件下施工，其性能較差，因此，泡沫瀝青混凝土施工因盡量選擇在氣溫較高的夏季施工，但實際上，由于工期等一些客觀因素，有些情況下不得不在氣溫較低的冬季進行施工，為了避免在低溫季節(jié)施工帶來的影響，本節(jié)將重點針對低溫環(huán)境下泡沫瀝青混凝土的性能展開研究。

3.1瀝青用量和級配

為研究低溫下泡沫瀝青混凝土性能，統(tǒng)一采用10℃為試驗溫度，選取了A、B兩種級配，由表4可知，級配B較級配A明顯偏細，將A、B兩種級配分別采用2.5%、2.8%。3.1%的瀝青含量進行拌和，在10℃保溫2h，最后采用馬歇爾雙面各75次的成型方法擊實成型。成型后的試件在10℃下不脫模養(yǎng)護24 h，脫模后放入30℃鼓風(fēng)干燥箱中養(yǎng)生72 h，測定的空隙率結(jié)果見表5，可見，隨著瀝青用量的增加，A、B兩種級配空隙率均小幅度變大，這是由于在溫度較低的情況，隨著瀝青用量的增加，泡沫瀝青更容易產(chǎn)生瀝青絲或瀝青團，導(dǎo)致和集料有效拌和的瀝青用量減少，從而影響了混合料的密實性。同A、B級配來比較，較細的級配B比較粗的級配A空隙率更大，也是由于泡沫瀝青的拌和效果較差，相比比表面積更大B級配未能進行有效的裹覆，導(dǎo)致其空隙率較大。

表4　級配組成

表5　瀝青用量對10℃下成型混合料空隙率（%）的影響

因此，在較低溫度下，增加瀝青用量和增加細集料用量，不能改善低溫下成型的泡沫瀝青冷混凝土的密實性，這也間接影響了泡沫瀝青混凝土的高溫穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性。

3.2擊實功

為了提高低溫條件下泡沫瀝青混凝土的密實效果和強度，研究了在低溫條件下（本次選取10℃）成型時擊實次數(shù)和性能的關(guān)系。試驗結(jié)果見表6，可見，隨著對試件擊實次數(shù)的增加，泡沫瀝青混凝土的密實性、高溫穩(wěn)定性以及水穩(wěn)定性顯著增加，結(jié)合表2和表3來看，當馬歇爾擊實次數(shù)達到105次時，混合料各項性能指標已接近于25℃時成型的情況，當擊實次數(shù)達到135次時，混合料的空隙率進一步減小，但其穩(wěn)定度和殘留強度比提高幅度較小，這是由于混合料內(nèi)部結(jié)構(gòu)已趨于穩(wěn)定。

表6　不同擊實次數(shù)下泡沫瀝青再生混合料力學(xué)性能

4　結(jié)論

通過以上研究，在泡沫瀝青混凝土施工中，針對在初冬季節(jié)低溫條件下施工的泡沫瀝青再生過程中，為了提高其性能，有如下建議：

（1）級配和瀝青含量對低溫條件下成型的泡沫瀝青再生混合料密實性和強度的提高貢獻很小，因此，不建議在冬季施工中通過調(diào)整級配和瀝青含量來改善泡沫瀝青混合料的穩(wěn)定性。

（2）低溫條件下，泡沫瀝青冷再生混合料的強度上升較慢，因此，需延長養(yǎng)生的周期，一般建議養(yǎng)生周期比常溫或高溫施工條件下長3～5 d，在能取出較為完整芯樣后才可進行后續(xù)工作的開展。

（3）在低溫條件下，可通過增加擊實次數(shù)來達到壓實標準，而在低溫施工過程中，可通過增加壓路機碾壓次數(shù)和增加壓路機噸位的方法來滿足壓實需要，以保證壓實度和密水性。

［1］JTG F41—2008，公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］DB33/T 715—2008，公路泡沫瀝青冷再生路面設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)程［S］.

［3］拾方治，馬衛(wèi)民.瀝青路面再生技術(shù)手冊［M］.北京:人民交通出版社，2006.

［4］沈金安.瀝青及瀝青混合料路面性能［M］.北京:人民交通出版社，2003.

［5］劉賢惠，李巍，武澤鋒，等.淺談道路現(xiàn)場冷再生技術(shù)［J］.遼寧交通科技，2003（2）:8-9.

［6］拾方治，李秀君，孫大權(quán)，等.冷再生瀝青混合料設(shè)計方法概述［J］.公路，2004（11）:102-107.

U414

B

1009-7716（2016）07-0248-02

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.07.073

2016-03-11

盛濤（1975-），男，江蘇蘇州人，工程師，從事市政公用工程建設(shè)管理工作。