乳化瀝青冷再生混合料性能試驗研究

宋宜恒 石峰 曹鑫 齊瑞浩 劉豪

摘 要：通過對冷再生混合料不同配合比設計，分別進行添加乳化瀝青和乳化瀝青+水泥的冷再生混合料進行試驗研究，結果表明：乳化瀝青冷再生混合料有足夠的抗拉抗壓強度，有足夠的穩定性和水穩定性。以乳化瀝青+水泥為添加劑的冷再生混合料的抗拉抗壓強度以及高溫穩定性，水穩定性均能滿足規范的要求。其中，水泥對混合料的早期強度和加快乳化瀝青的破乳速度有影響，集料粒徑的粗細對混合料的強度也有所影響。

關鍵詞：冷再生;乳化瀝青和水泥;級配設計;性能分析;應用

乳化瀝青路面冷再生技術是用乳化瀝青作為瀝青結合料，與舊料和新集料結合在常溫下拌合得到乳化瀝青冷再生混合料。冷再生混合料不僅僅可以用作道路的面層，還可以用無機結合料穩定的無機結合料冷再生混合料作為道路基層的材料。因此，對瀝青路面冷再生技術的研究很有必要。

1試驗原材料

瀝青舊料（RAP）來源于鄭州市金水區鴻寶路，是一條二級公路，道路修建于2004年，已經使用15年，道路路面損毀嚴重，目前處于翻修狀態。RAP材料中瀝青含量平均值為4.4%，25℃針入度（0.1mm）為27.2，15℃為11.6cm，軟化點為55.2℃。

2再生料級配設計及試件制作

2.1配合比設計

本試驗分別設計中粒式和粗粒式兩種不同級配的瀝青混合料，每種級配又包括加乳化瀝青和乳化瀝青+水泥兩種不同添加劑的材料。通過四項試驗對比組的力學性能及穩定性能分析，研究集料的粗細以及添加劑的種類對冷再生混合料的影響。

2.2最佳含水率的確定

為取得再生料的最大干密度，需要確定混合料的最佳含水率。經分析，采用乳化瀝青含量為4%，水泥含量為1.5%，進行試拌，確定最佳含水率的范圍，在這個范圍內做0.5%的梯度實驗，通過測定最大干密度，確定最佳含水率。

2.3混合料試件的制備

本試件采用馬歇爾標準擊實成型法。試驗拌合瀝青混合料時，先將集料拌合均勻，然后加入（乳化瀝青或者乳化瀝青+水泥）添加劑，拌合一分鐘后，加入水進行拌合。將拌合后的再生混合料裝到標準試模中，固定在電動馬歇爾擊實儀上，正反兩面各擊實50下。在室溫下養護24小時后進行脫模，以防脫模過程中碎掉。脫模后放進60℃恒溫鼓風烘箱中養護24小時后取出待用。

3試驗結果分析

3.1劈裂試驗結果分析

劈裂試驗可用于評價再生混合料的抗拉強度。干劈裂試驗試驗溫度為15℃，采用的儀器是帶有傳感器的自動馬歇爾試驗儀和劈裂試驗用的壓條。將養護好的標準馬歇爾試件放在 15℃恒溫水浴箱中恒溫水浴 1.5h 后進行劈裂試驗。每組試件測試值的計算結果見表1。

從實驗結果可以看出，水泥對再生混合料早期劈裂強度的提高有較大的影響，加了水泥的冷再生混合里料能滿足規范中基層和底基層的對抗拉強度的要求。

3.2無側限抗壓強度試驗結果分析

無側限抗壓強度試驗可用于評價再生混合料的抗壓強度。無側限抗壓強度試驗選用實驗儀器是萬能材料試驗機，加載速率為每分鐘1mm，試件尺寸直徑100mm，高度100mm。試驗過程中記錄下試件受壓破壞時承受的最大荷載和試驗力-位移關系曲線圖。每組試件測試值的計算結果見表2。

從試驗結果來看，水泥對再生混合料的抗壓強度也有較大影響，且混合料中集料的粒徑對再生混合料的抗拉強度也有較大的影響。

3.3馬歇爾穩定度試驗

馬歇爾穩定度試驗可以評價乳化瀝青冷再生混合料的高溫性能，浸水馬歇爾試驗可以用來評價乳化瀝青冷再生混合料的水穩定性。浸水馬歇爾試驗與馬歇爾試驗沒有大的區別，所用的實驗儀器與試驗操作步驟都大體一致，唯一的區別是，馬歇爾試驗試驗前將試件恒溫水浴40分鐘，而浸水馬歇爾試驗要將試件恒溫水浴24個小時。測量馬歇爾穩定度和流值。每組試件測試值的計算結果見表3。

從試驗結果可以看出，四種級配的冷再生混合料均能滿足規范中對馬歇爾穩定度的要求，但是不加水泥的冷再生混合料不一定能滿足浸水馬歇爾殘留穩定度的要求，這說明加入水泥能提高冷再生混合料的高溫穩定性和水穩定性。

4結論

（1）乳化瀝青冷再生混合料中因水泥的加入，促使乳液盡快破乳，對混合料的早期強度和高溫穩定性均有影響。

（2）隨著級配的變化，混合料的劈裂強度也有所變化，集料粒徑的加粗，會引起瀝青混合料內摩阻力的增加，對混合料的強度和穩定性均會產生影響。

（3）加水泥的乳化瀝青混合料相對于不加水泥的乳化瀝青混合料來說，其強度和穩定性均要好。

（4）合理的設計級配能達到良好的路用性能，既能起到回收瀝青廢料的作用，也能減少工程造價。

（5）冷再生混合料建議應用的實際工程中的基層和底基層。

參考文獻：

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基金項目：華北水利水電大學大學生創新訓練計劃項目（2018XB211）。