瀝青路面廠拌冷再生混合料路用性能分析

高盼盼

（山西工程科技職業大學，山西 晉中 030600）

0 引言

廠拌冷再生是將回收瀝青路面材料運至拌和廠，經破碎、篩分后，以一定的比例與新集料、活性填料、水分進行常溫拌合，常溫鋪筑形成路面結構層的瀝青路面再生技術。瀝青路面廠拌冷再生技術在道路工程中取得廣泛應用，對舊瀝青路面做銑刨、破碎、篩分處理后，獲得具有重復利用價值的材料，結合新瀝青、新集料等進行常溫拌和，拌制而成的混合料路用性能良好，利用此部分混合料鋪筑成型的路面基層或下面層質量可靠，兼具保障質量、提高廢舊材料利用水平、經濟、環保等優勢[1-3]。

某高速公路工程路面總厚度70cm，經10余年的使用后，路面顯現出不同程度的裂縫、車轍、坑槽等病害，路用性能明顯降低。為妥善處理公路瀝青路面的現有問題，妥善解決路面病害的同時減少廢舊材料浪費，降低成本，實現質量提升和成本控制多項目標，本文采取瀝青路面廠拌冷再生技術，按比例摻入新料，并測試混合料的路用性能。

1 試驗材料及配合比

1.1 再生劑

舊瀝青混合料的再生效果與再生劑有關，不同類型的再生劑所帶來的再生效果各異。在本次試驗中，將乳化瀝青作為再生劑，用此類材料恢復舊瀝青性能，同時發揮出其穩定性、滲透性的優勢。以瀝青質含量低、富含芳烴的瀝青為基礎材料，經特定工藝處理后制作成可用于試驗的再生劑，即慢裂乳化瀝青，其技術指標如表1所示。

表1 慢裂乳化瀝青的技術指標

1.2 其他材料

（1）水泥：32.5或42.5級的硅酸鹽水泥。

（2）粗集料：經反擊式破碎機軋制而成，要求集料表面粗糙、干凈、干燥，細長扁平顆粒含量在許可范圍內。在選取粗集料時，從壓碎值、吸水率、針片狀顆粒含量等方面進行綜合評價，并根據公路等級予以選取，具體要求如表2所示。

表2 粗集料質量技術要求

（3）細集料：天然砂、石屑、機制砂屬于重要的細集料，要求材料的顆粒級配合理，干燥、干凈、無風化。在選取廠拌冷再生混合料的細集料時，嚴格控制砂當量與＜0.075mm部分的含量，用0.075mm篩孔過篩，對于0～3mm、0～5mm的細集料，各自的通過率分別不超過15%、10%。

1.3 配合比

根據中型和細型密級配礦料級配范圍進行再生混合料配合比的設計，具體內容如表3所示。

表3 再生混合料的礦料級配范圍

按照骨架-密實型（S型）的要求進行廠拌冷再生混合料礦料級配設計，重點參考礦料級配范圍，在設計時需著重考慮到中值下方、上方和接近中值三條曲線，獲得初步的級配設計方案后，再結合混合料路用性能結果做全面的分析，經過優化后，確定合適的礦料級配設計方案。部分舊路面材料和新集料缺乏良好的級配時，可在不影響混合料質量的前提下采用分檔調整的方法。

2 試件的制備與養生

制備試件：準備舊料和新料，控制兩部分材料的質量和用量；按礦料質量的3%～5%加水，拌和以便潤濕粒料表面；摻入乳化瀝青，做連續1min的拌和，經過此階段的拌和后，混合料色澤呈褐色；最后摻入水泥，拌和1min。

試件的養生：準備烘箱，連同試模將其轉至其中，在60℃的恒溫環境中做24h 的養生；隨后，于室溫中放置72h。

3 路用性能試驗

3.1 試驗路段

試驗路段長度取2km，路基寬度12m，路面寬度9m，上面層施工材料采用廠拌冷再生瀝青混合料，厚度為4cm。混合交通量每晝夜為6000臺，考慮的是有超、重載車輛通行環境，根據前述提及的條件進行試驗，檢驗廠拌冷再生混合料的路用性能。

3.2 抗壓強度

3.2.1 水泥摻量設計

從混合料抗壓強度的角度分析不同水泥摻量所帶來的影響，在本次試驗中，水泥:舊瀝青路面材料的比例有兩種，即4.5∶95.5和5.5∶94.5（均為質量比）。

3.2.2 級配設計

方案一：原基層混合料:原路面混合料:石屑=30∶30∶40；

方案二：原基層混合料:石屑=60∶40。

試驗檢測的重點考慮指標為最大干密度和最佳含水量，將其作為縱坐標，將混凝土摻量作為橫坐標，根據試驗檢測數據生成圖形，評價兩項指標在不同水泥摻量時的表現。經過分析后，得出如下結論：

（1）隨著水泥用量的增加，最佳含水量提高，原因在于水泥水化對水的需求量較大，因此以較高的摻量取用水泥時，為滿足正常水化的要求，混合料的含水量將增加，進而表現出最佳含水量隨之提高的規律。

（2）隨著水泥用量的增加，最大干密度提高，原因在于以較高的摻量取用水泥時，混合料由于水泥的存在而具備較強的粘結性能，從而顯現出最大干密度提高的規律。在方案一中，最大干密度在不同水泥摻加量時的變化程度存在差異，以水泥摻量從4.5%增至5.5%、5.5%增至6.5%為例，最大干密度分別增加約48%、22%，即隨著水泥摻量的進一步增加，最大干密度雖然有所加大但其增速已經放緩。

對混合料做無側限抗壓強度測試，方法是：制備直徑和高度均為150mm的樣品，制備完成后進行養護，包含6d的標準養護和1d的常規水浸泡，再針對制備成型且養護到位的試件做無側限抗壓強度測試。實測結果顯示，壓實系數為96%，無側限抗壓強度隨著水泥摻量的增加而提高，代表值和平均值均有降低的變化。究其原因，以較高的摻量取用水泥后，水泥水化產生硬凝性物質，其對于提高混合料的強度有促進作用，且理論上硬化效果將隨著水泥摻量的增加而逐步變好；但需注意的是，以過高的摻量取用水泥時，其水化熱作用劇烈，硬化后易出現收縮裂縫，反而影響混合料的強度增長，因此實測抗壓強度表現出階段性的變化，即由較大的增加幅度逐步減小。

混合料的無側限抗壓強度會因是否摻入水泥穩定劑而存在差異，若摻入，則該項強度指標低于單級水泥穩定基層強度，其中原面層混合料中的材料組成屬于重要的原因，其含有部分瀝青（柔性材料），試樣的強度降低。經過對比分析后，認為方案一較為合適；綜合考慮無側限抗壓強度要求和材料用量的控制要求，確定合適的水泥摻量，由于在5.5%以上時實測無側限抗壓強度達標，因此可按照5.5%的摻量取用水泥，以減少不必要的材料使用量。

3.3 低溫抗裂性能

考慮普通瀝青混合料和冷再生混合料，設定不同的水泥摻量，分別做低溫彎曲試驗，測試彎拉強度、彎拉應變，結果如圖1、圖2所示。由圖可看出，冷再生混合料的低溫彎拉強度低于普通瀝青混合料，前者約為后者的0.6～0.8倍；對于低溫彎拉應變，兩者雖然不同但并不存在明顯的差異，規范規定的低溫彎拉應變平均值是2300×10-6，冷再生混合料的低溫彎拉應變平均值約為（1944～2184）×10—6，略低于該值。

圖1 彎拉強度與水泥含量關系散點圖

圖2 彎拉應變與水泥含量關系散點圖

根據圖1、圖2還可得知：再生料的低溫彎拉強度由于水泥的摻入而表現出提高的變化趨勢，相較于未摻水泥的再生料的彎拉強度，摻入水泥后提高約1.2倍，同時表現出彎拉強度隨水泥摻量增加而遞增的變化規律，但與之有所區別的是彎拉應變呈降低的變化。

3.4 水穩性能

以真空飽水馬歇爾穩定度試驗的方式檢驗廠拌冷再生混合料的水穩性能，同時考慮到常規試驗方式，以便從密度、穩定度、流值三個方面做對比分析，更加準確地判斷廠拌冷再生混合料的水穩性能。試驗結果如表4所示。

表4 廠拌冷再生混合料水穩性能試驗結果

由表4可知：無論是穩定度還是流值，廠拌冷再生混合料的水穩性能均達到低等級公路路面的相關要求；但需注意的是該試驗是60℃真空飽水馬歇爾試驗結果，原因在于此條件下試驗檢測結果顯示混合料的穩定性有大幅下降的趨勢。

經過與普通熱拌瀝青混凝土的凍融劈裂強度進行對比可知，廠拌冷再生混合料的該值更低，且此現象在混合料中摻入水泥時體現得更為明顯，凍融劈裂強度比僅為46%～65%，低于至少為70%的要求，從這一角度來看，再生混合料缺乏水穩性能。但可以肯定的是，由于水泥的摻入，再生混合料的凍融劈裂強度比有大幅度的提高，以水泥摻量為1%為例進行分析，測定結果顯示該值達到70%，相比于平均值53%而言更高，同時凍融劈裂強度比將隨著水泥摻量的增加而進一步提高，表明廠拌冷再生混合料的水穩性能因水泥的摻入而得到改善，可以解決水穩性能不達標的問題。

3.5 試驗結果分析

廠拌冷再生瀝青混合料鋪筑1d后，安排路面質量檢驗。實測結果顯示，構造深度為0.56mm（規范要求為≥0.55mm），車轍最大深度為4mm，路面摩擦系數平均值為54.6（規范要求摩擦系數擺值≥45），滲水系數最大為7mL/min（規范要求為≤300mL/min）。經過實測結果與相應規范要求的對比分析可知，實測參數達標，路面平整性和密實性均良好，無任何推移、松散、車轍等病害，且基本不透水，總體上廠拌冷再生混合料的施工效果良好，其路用性能值得肯定，在本工程的病害處治中具有可行性。

4 結束語

本文采取瀝青路面廠拌冷再生技術，按比例摻入新料，測試混合料的路用性能，結論如下：

（1）試驗所用的再生劑為慢裂乳化瀝青，具有富含芳烴、瀝青質含量低的特點，用此類材料對銑刨的舊瀝青路面材料進行再生，按科學的配合比拌制后，取得良好的再生效果。

（2）無側限抗壓強度值隨著水泥用量的增加而提高，平均抗壓強度和代表值則有增長率略微下降的變化。

（3）根據試驗段的試驗檢測結果可知，構造深度、路面摩擦系數、滲水系數各項指標的實測結果均符合規范，總體上利用廠拌冷再生瀝青混合料施作成型的路面兼具平整、密實、不透水等多重優良特性，檢查后發現路面無任何的擁包、松散等病害，施工質量達標，廠拌冷再生瀝青混合料的路用性能良好。

（4）在質量可靠、資源節約、節能環保的公路工程理念下，廠拌冷再生技術具有可行性，原因在于其充分發揮出舊瀝青路面材料的應用價值，可減少新材料的用量，且施作成型的路面結構質量可靠，具有突出的綜合應用效果。