乳化瀝青廠拌冷再生最佳用水量的確定及其路用性能研究

聶　聃

（撫順市公路管理局撫順市 113006）

乳化瀝青廠拌冷再生最佳用水量的確定及其路用性能研究

聶聃

（撫順市公路管理局撫順市 113006）

乳化瀝青廠拌冷再生混合料的拌和離不開水，水的摻入量直接影響廠拌冷再生混合料的壓實度和空隙率，最終影響再生混合料的路用性能。通過室內配合比設計得到乳化瀝青廠拌冷再生的最佳含液量，經室內試驗確定較為理想的最佳乳化瀝青用量和最佳拌和用水量，最后通過試驗路鋪筑，檢驗最佳拌和用水量對乳化瀝青混合料的路用性能的影響。

乳化瀝青廠拌冷再生；最佳含液量；最佳用水量；路用性能

水作為乳化瀝青廠拌冷再生混合料制備的要素，決定了混合料的拌和質量和路用性能。本文主要對乳化瀝青廠拌冷再生拌和中最佳用水量的確定進行研究，并結合實體工程的試驗檢測進行路用性能評判。

1　原材料試驗

1.1RAP料

對廢舊瀝青路面材料RAP進行再生利用，首先必須對RAP料性能進行檢測。目前一般將RAP料作為“黑色碎石”或集料來對待，廠拌乳化瀝青冷再生混合料的級配設計主要考慮RAP料的級配組成，對舊瀝青路面材料RAP的級配進行研究。瀝青路面材料RAP料采用撫順市S202線中修工程瀝青路面銑刨得到的銑刨料，具體的篩分結果如表1。

表1　舊瀝青路面材料（RAP）篩分結果

1.2乳化瀝青

乳化瀝青廠拌冷再生采用慢裂型陽離子乳化瀝青。根據規范要求乳化瀝青宜在常溫下使用，最高使用溫度不得超過60℃。具體檢驗結果見表2。

1.3集料

當舊瀝青路面材料RAP的級配組成不能滿足規范要求的時候，需要添加新集料來調整廠拌乳化瀝青冷再生混合料的級配組成，完善結構上的不足。本項目的新集料來源于撫順當地的采石場，集料分3檔，巖性均為石灰巖，各檔石料的粒徑范圍如下：石屑、5～15mm、10～20mm。新集料的具體篩分結果如表3所示。

表2　冷再生用乳化瀝青技術指標檢驗結果

表3　新集料篩分結果

1.4水泥

當水泥用作再生結合料時，根據《公路瀝青路面再生技術規范》JTG F41-2008的要求，水泥可采用普通硅酸鹽水泥，強度等級可采用32.5或42.5。本試驗采用強度等級為32.5的普通硅酸鹽水泥，經檢測各項指標均滿足規范要求。

1.5拌和用水

根據《公路瀝青路面再生技術規范》JTG F41-2008的要求，制作乳化瀝青及冷再生用水應采用純凈無污染的飲用水，本試驗所用的水為撫順市區純凈的飲用水。

2　乳化瀝青冷再生混合料配合比設計

考慮到本項目將乳化瀝青廠拌冷再生混合料用于瀝青路面下面層。參考相關文獻加以分析，并結合試驗得到舊瀝青路面材料（RAP）和新集料的篩分結果，得出本項目的合成級配比例為：回收瀝青路面材料（RAP）∶10～20mm碎石∶石屑=70%∶10%∶20%。乳化瀝青冷再生混合料合成級配結果和級配曲線見表4和圖1。

表4　乳化瀝青冷再生混合料合成級配

3　最佳含液量的確定

最佳含液量，是指乳化瀝青冷再生混合料中乳化瀝青和水的質量之和占總量的百分比。我國《公路瀝青路面再生技術規范》JTG F41-2008中通過對合成的礦料進行擊實試驗，確定最佳含水率。該規范中規定若使用乳化瀝青時，乳化瀝青的用量可暫定為4%，變化水的添加量通過擊實試驗得出最佳含水量。

本研究結合乳化瀝青的固含量，將乳化瀝青和水按照0.75∶0.25的比例組成液體，按照《公路工程無機結合料穩定材料試驗規程》JTG E51-2009中的重型擊實試驗方法進行擊實試驗，確定出最佳含液量。根據本地區乳化瀝青冷再生工程的乳化瀝青用量范圍，擬定液體用量為4%、5%、6%、7%、8%，即乳化瀝青摻量為3%、3.75%、4.5%、5.25%、6%，外加水用量為1%、1.25%、1.5%、1.75%、2%。含液量計算公式見下式（1）。乳化瀝青冷再生混合料擊實試驗數據見表5。

式中：K1—含液量（%）；

K2—乳化瀝青的固含量，根據乳化瀝青的檢測結果確定，本項目的乳化瀝青固含量為66.5%；

K3—含水率（%）。

由式（1）根據乳化瀝青固含量，考慮到乳化瀝青中的水含量，由擬定的混合液體中乳化瀝青和水的比例為75%∶25%，式（1）可化簡為

表5　乳化瀝青冷再生混合料擊實試驗數據

根據表5中的數據，做出乳化瀝青冷再生混合料擊實曲線，見圖2。由圖2可以看出，隨著液體含量的增加，干密度呈現出先增大后減小的趨勢，干密度峰值所對應的液體含量為最佳液體含量，所以該項目乳化瀝青冷再生混合料的最佳含液量為6.68%，最大干密度為2.41g/cm3。

4　最佳乳化瀝青用量和最佳拌和用水量的確定

最佳含液量確定后，需進一步確定最佳乳化瀝青用量和最佳拌和用水量。根據遼寧地區的乳化瀝青冷再生經驗，在最佳含液量不變的情況下，按照《公路瀝青路面再生技術規范》JTG F41-2008的規定，變化乳化瀝青冷再生混合料乳化瀝青用量和拌和用水量進行試驗，具體的添加比例見表6。

表6　乳化瀝青冷再生混合料乳化瀝青用量和拌和用水量組合比例

4.1試件具體制作步驟

（1）根據最佳含液量，確定出最佳乳化瀝青用量和最佳拌和用水量，定出配料比例；

（2）初步擬定制作單個試件的材料總量，試件高度應符合規范要求；

（3）按照RAP、水泥和新集料、水、乳化瀝青順序依次加入，每階段拌和1min，完成后攤平放置15～30min直至混合料呈褐色即可；

（4）制作馬歇爾試件，正反面各擊實50次。

4.2試件養護過程

（1）將制作完成的馬歇爾試件放入60℃烘箱養護48h；

（2）取出試件，再進行正反面各25次擊實；（3）將試件放置室溫下12h后脫模。

4.3劈裂強度試驗

（1）在進行劈裂強度試驗之前，按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》JTG E20-2011的規定，采用蠟封法測試養護完成后的試件的毛體積密度，同時用真空法測試不同比例的乳化瀝青用量和拌和用水量下的乳化瀝青冷再生混合料的最大理論相對密度。

（2）測試養護完成后的每個試件指標，不符合規范要求的舍去。將每個比例的乳化瀝青冷再生混合料試件分成兩組，每組3個試件，一組進行干劈試驗，即將試件放入15℃的恒溫水浴箱中浸泡1h后進行15℃劈裂試驗；另一組進行濕劈試驗，即先將試件放入25℃恒溫水浴箱浸泡23h，再將試件放入15℃的恒溫水浴箱中浸泡1h后進行劈裂試驗。試驗結果見表7。

表7　不同乳化瀝青用量和拌和用水量組合比例下的劈裂強度試驗結果

從表7和圖3、圖4可知，最佳乳化瀝青用量為4%，最佳拌和理論用水量為2.68%，考慮到工程實際拌和中水的損耗，最佳用水量應提高1個百分點，即3.68%。

按照最佳乳化瀝青用量和最佳拌和用水量制備的乳化瀝青廠拌冷再生拌和材料的組成見表8。

表8　乳化瀝青廠拌冷再生材料組成

5　實體工程試驗路路用性能檢測結果與分析

在S202線中修工程試驗路路面下面層攤鋪6cm乳化瀝青廠拌冷再生混合料，試驗路長度為1km。在養生結束開放交通后對試驗路進行了檢測，檢測項目：路面壓實度、路面彎沉值、路面平整度。

5.1路面壓實度檢測

根據《瀝青路面廠拌冷再生設計與施工規范》（DB21/T2448-2015），采用鉆芯法取樣測定密度，然后根據混合料的最大理論密度確定再生層的壓實度，以評定試驗路的壓實度情況。具體的壓實度結果見表9。

表9　試驗路路面壓實度檢測結果

根據《公路瀝青路面再生技術規范》JTG F41-2008的標準規定，該試驗路的壓實度符合規范的質量要求。

5.2路面彎沉值檢測

采用自動落錘式彎沉儀對試驗路的路面進行彎沉檢測，以評定路面的整體承載能力。經第三方檢測試驗路左幅代表彎沉值為37.1（1/100mm），右幅代表彎沉值為37.5（1/100mm），滿足竣工驗收要求。

5.3路面平整度檢測

采用三米直尺法測定壓實成型的路面各層表面的平整度，以評定路面的施工質量。經第三方檢測試驗路的平整度均值為1.84mm，滿足規范的要求。

采用乳化瀝青用量4%及施工拌和用水量3. 68%的乳化瀝青廠拌冷再生混合料進行攤鋪的路面，經現場檢測壓實度有明顯提高，各項指標均滿足要求，其路用性能良好。

6　結語

結合工程實例，在乳化瀝青廠拌冷再生混合料的最佳含液量確定的條件下，通過調整拌和用水量來控制乳化瀝青的用量，以降低冷再生混合料壓實養生后的空隙率，得到較高的壓實度，可有效降低乳化瀝青廠拌冷再生瀝青混凝土路面開放交通后車輛軸載作用下的二次壓實變形及防止車轍的產生。

［1］ 張悅.普通公路乳化瀝青廠拌冷再生應用技術研究［J］.北方交通，2013（5）.

［2］ 封晨輝，郝培文.對規范（JTG F41-2008）中乳化瀝青混合料冷再生配合比設計方法的討論［J］.公路交通科技，2010（6）.

［3］ 于保陽，薛常安，張悅.不同因素作用下的乳化瀝青冷再生混合料破乳規律的試驗研究［J］.公路交通科技（應用技術版），2015（10）.

［4］ 張悅，張麗萍，聶聃.基于層次性破乳的乳化瀝青冷再生混合料的破乳時間規律性試驗的研究［J］.公路交通科技（應用技術版），2015（12）.

Research on Determination of Optimal Water Consumption and Its Pavement Performance of Emulsified Asphalt Plant-Mix Cold Recycling

NIE Dan
（The Fushun City Highway Administration Bureau，Fhushun 113006，China）

The mixing of emulsified asphalt plant-mix cold-recycling mixture cannot be separated with water.The admixing amount of water directly influences the compactness and voidage of plant-mix coldrecycling mixture，which will ultimately influence the pavement performance of recycling mixture.Through indoor mix design，the optimal liquid-containing amount of emulsified asphalt plant-mix cold recycling is obtained.The optimal ideal amount of emulsified asphalt and optimal water consumption for mixing are determined through indoor test，and the influence of optimal water consumption for mixing on the pavement performance of emulsified asphalt mixture is checked in the end through test road paving.

Emulsified asphalt plant-mix cold recycling；Optimal liquid-containing amount；Optimal water consumption；Pavement performance

U416.26

B

1673-6052（2016）03-0116-04

10.15996/j.cnki.bfjt.2016.03.034