基于室內(nèi)試驗(yàn)分析的泡沫瀝青冷再生試驗(yàn)段性能研究

高 峰

平頂山市市政工程公司，河南 平頂山 467000

0 引言

泡沫瀝青冷再生二灰碎石因其充分利用銑刨料，節(jié)能環(huán)保，被廣泛用于道路基層。由于再生混合料早期強(qiáng)度低，經(jīng)過壓實(shí)后空隙率較高，吸水率較大，因此，水穩(wěn)定性好壞是評(píng)價(jià)再生混合料的關(guān)鍵指標(biāo)。水穩(wěn)定性主要通過干、濕劈裂強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。而影響再生混合料水穩(wěn)定的主要為瀝青用量、拌和用水量和水泥劑量。但現(xiàn)有設(shè)計(jì)指標(biāo)無法分析再生混合料的參數(shù)敏感性，因此，需要對(duì)再生混合料設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行研究和改進(jìn)。

1 試驗(yàn)方案

表1 正交試驗(yàn)試件編號(hào)

本文選擇瀝青用量、拌和用水量、水泥用量及級(jí)配方案為正交設(shè)計(jì)指標(biāo)因子。根據(jù)銑刨料級(jí)配特征，參照室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，選擇瀝青用量2.5%±0.5%，拌和用水量10%±2%，水泥劑量2%±0.5%，0.075mm 篩孔通過率12%±3%，作為正交試驗(yàn)因素水平，制備試件進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)［1］。

按照每個(gè)編號(hào)成型兩組馬歇爾試件，在40℃烘箱養(yǎng)生72h 后，分別測試干、濕劈裂強(qiáng)度。以0.4MPa 的干劈裂強(qiáng)度和70%的干濕劈裂強(qiáng)度比為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。通過正交試驗(yàn)分析各試件室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，試件編號(hào)如表1 所示。

2 室內(nèi)試驗(yàn)分析

2.1 干劈裂強(qiáng)度

泡沫瀝青再生混合料干劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2 所示。通過正交試驗(yàn)結(jié)果［2-4］，分析各因素的自由度，偏離試驗(yàn)指標(biāo)平均值最小的即為該因素的最優(yōu)值，從而得到各因素水平最優(yōu)組合。

表2 干劈裂強(qiáng)度正交試驗(yàn)結(jié)果

圖1 各因素水平穩(wěn)定度方差趨勢圖

根據(jù)圖1 可知，瀝青用量和水泥劑量因素水平對(duì)泡沫瀝青冷再生混合料干劈裂強(qiáng)度影響最大，而拌和用水量和級(jí)配對(duì)干劈裂強(qiáng)度幾乎無影響。通過各因素水平最優(yōu)組合可知，當(dāng)瀝青用量為2.5%，水泥劑量為2.5%時(shí)，試件5 的水穩(wěn)定性干劈裂強(qiáng)度最好。

2.2 濕劈裂強(qiáng)度

干劈裂強(qiáng)度僅反映再生混合料最終強(qiáng)度。而實(shí)際路面由于水的進(jìn)入，勢必會(huì)降低混合料強(qiáng)度［5］。因此，本節(jié)對(duì)泡沫瀝青再生混合料濕劈裂強(qiáng)度進(jìn)行試驗(yàn)，見下表3 所示。

表3 濕劈裂強(qiáng)度正交試驗(yàn)結(jié)果

圖2 各因素水平穩(wěn)定度方差趨勢圖

由圖2 可知，各因素水平正交試驗(yàn)分析結(jié)果中，瀝青用量和水泥劑量對(duì)試件濕劈裂強(qiáng)度影響顯著。而根據(jù)各試件最優(yōu)組合分析結(jié)果可知，當(dāng)瀝青用量為2.5%，水泥劑量為2.5%時(shí)，試件5 的水穩(wěn)定性濕劈裂強(qiáng)度最好。

2.3 干濕劈裂強(qiáng)度比

通過對(duì)泡沫瀝青再生混合料干濕劈裂強(qiáng)度比試驗(yàn)分析見下表4 所示。

表4 干濕劈裂強(qiáng)度比正交試驗(yàn)結(jié)果

圖3 各因素水平穩(wěn)定度方差趨勢圖

根據(jù)圖3 可知，因子 A（瀝青用量）、因子 C（水泥劑量）對(duì)干濕劈裂強(qiáng)度比有顯著影響。而拌和用水量和級(jí)配對(duì)試件干濕劈裂強(qiáng)度比無明顯影響。各組試件干濕劈裂強(qiáng)度比最滿足要求，差別較小。當(dāng)瀝青用量為2.5%，水泥劑量為2%時(shí)，試件干濕劈裂強(qiáng)度比最優(yōu)。

綜上正交試驗(yàn)結(jié)果，各因素水平中，瀝青用量對(duì)泡沫瀝青水穩(wěn)定性影響最大，其次為水泥劑量，而拌和用水量和0.075mm 篩孔通過率對(duì)再生混合料水穩(wěn)定性影響較小。各組試件最優(yōu)組合分析表明，試件瀝青用量2.5%，水泥劑量2.5%時(shí)，水穩(wěn)定性干、濕劈裂強(qiáng)度性能最優(yōu)。

3 試驗(yàn)段性能分析

本文針對(duì)某省道路面大中修工程，進(jìn)行了基層二灰碎石泡沫瀝青冷再生混合料試驗(yàn)段鋪筑［6-8］。試驗(yàn)段施工水泥劑量為2.5%，瀝青用量為2.5%。試驗(yàn)段原材料技術(shù)參數(shù)見下表5 所示。

表5 試驗(yàn)段原材料技術(shù)參數(shù)

3.1 配合比試驗(yàn)

試驗(yàn)段瀝青發(fā)泡條件及再生混合料檢測結(jié)果見下表所示。

表6 瀝青發(fā)泡條件

表7 泡沫瀝青再生二灰碎石混合料性能

由表7 可知，試驗(yàn)段水穩(wěn)定性均滿足要求，與室內(nèi)試驗(yàn)各試件相比，水泥劑量為2.5%，瀝青用量為2.5%的試驗(yàn)段水穩(wěn)定性干濕劈裂強(qiáng)度指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)組合。

3.2 泡沫瀝青再生混合料強(qiáng)度試驗(yàn)

試驗(yàn)段取芯后室內(nèi)分析抗壓強(qiáng)度及劈裂強(qiáng)度見下表8所示［9-10］。

表8 泡沫瀝青再生二灰碎石混合料強(qiáng)度

由表7 可知，泡沫瀝青再生二灰碎石混合料7d 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度代表值均大于3.5MPa，滿足技術(shù)要求。馬歇爾劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)代表值均大于0.4MPa，滿足技術(shù)要求。

3.3 彎沉檢測

對(duì)試驗(yàn)段再生后瀝青頂面以及普通路段水泥再生二灰碎石基層進(jìn)行檢測分析，試驗(yàn)結(jié)果見下表9 所示。

現(xiàn)場試驗(yàn)段碾壓整體狀況較好，無明顯推移和離析現(xiàn)場。由表8 可知，從10d 現(xiàn)場彎沉檢測看，與相鄰水泥再生二灰碎石基層相比，泡沫瀝青冷再生試驗(yàn)段平均彎沉大致相同，兩者均具有良好彎沉性能。

表9 試驗(yàn)段彎沉檢測結(jié)果

4 結(jié)論

（1）瀝青用量對(duì)泡沫瀝青水穩(wěn)定性影響最大，其次為水泥劑量，而拌和用水量和0.075mm 篩孔通過率對(duì)再生混合料水穩(wěn)定性影響較小。

（2）各組試件最優(yōu)組合分析表明，試件瀝青用量2.5%，水泥劑量2.5%時(shí)，水穩(wěn)定性干、濕劈裂強(qiáng)度性能最優(yōu)。

（3）試驗(yàn)段檢測數(shù)據(jù)表明泡沫瀝青冷再生試驗(yàn)段與水泥再生二灰碎石基層相比，10d 現(xiàn)場平均彎沉大致相同。7d 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度和馬歇爾劈裂強(qiáng)度均滿足規(guī)范要求，試驗(yàn)段整體狀況較好。