1、不同水泥剂量对泡沫沥青冷再生混合料性能影响分析摘要：为了探讨不同水泥剂量对泡沫沥青冷再生混合料路用性能的影响，本文采用维特根的泡沫沥青发泡设备，对不同水泥剂量的泡沫沥青冷再生混合料进行了现场制备实验研究。实验结果表明，水泥剂量的增加提高了泡沫沥青冷再生混合料的强度、刚度、高温抗车辙性能与抗水损坏性能，但是降低了其低温抗裂性能。经过本文研究表明:泡沫沥青冷再生混合料的水泥剂量应限制在 1%-1.5%之间。 关键词：泡沫沥青；路用性能；强度；高温性能；低温性能 中图分类号：TH140.1 文献标识码：A 文章编号： 前言 近年来，我国的道路交通出现了一些新的特点，即多轴次、重轴载、高轮压在交通组成
2、的比重中越来越大，城市热岛现象愈加明显，以及交通流的高度渠化1-2 ，这些特点使我国的道路损坏日益严重。并且随着我国公路网的日益完善，我国道路工作的中心已经逐渐由新修建设向大中修养护转移。如采用传统的翻修和直接加铺的方式，原有路面的沥青铣刨料不仅大量浪费并且严重污染环境。针对全球经济社会的发展面临的越来越突出的资源和环境代价问题，原有路面的沥青铣刨料的再生利用已十分重要。 在我国，泡沫沥青冷再生是一种新兴的沥青路面再生技术，其可有效的利用大量废旧路面铣刨料3。然而，目前为止，泡沫沥青混合料的设计体系并不完善。现有的JTG F41-2008 公路沥青路面再生技术规范（以下简称规范 1）只是基于劈
3、裂强度对泡沫沥青混合料的设计进行了规定。而并没有基于其路用性能对其胶结料的组成和范围进行规范。泡沫沥青混合料常用的胶结料为泡沫沥青和水泥。本文基于高温抗车辙性能、低温抗裂性能、抗水损坏性能、强度和刚度上对泡沫沥青混合料的合理水泥剂量进行了分析。 1 泡沫沥青制备原理4 在再生后的混合料中，泡沫沥青和再生料（RAP）以及新料的结合以点状分布为主。再生后的性能很大程度取决于泡沫沥青的粘结效果，而粘结效果还与泡沫沥青在整体再生混合料中的分布状态有关。具体表现为泡沫沥青的分散程度和组成的粒状颗粒大小。 半衰期和膨胀率是泡沫沥青特性的重要表征指标。本文通过反复测定，确定最佳发泡温度为 160，最佳含水量
4、为 3%，此种工况下的膨胀率为 12 倍，半衰期为 13s。 本文根据规范 1，采用 15劈裂强度为设计指标，对混合料双面击实 75 次，在 60的恒温箱中养生 48h，对泡沫沥青混合料配合比进行了初步设计。所用沥青铣刨料为莱州 206 国道冷再生试验路现场铣刨料。再生级配基本参照公路沥青路面设计规范 JTG D50-2006 （以下简称规范 2）所规定的 AC20 级配中值。采用 85%的沥青铣刨料，加入 10%的 0-3的玄武岩石屑，5%矿粉。初始用油量为 2.5%，最佳含水量为 4.2%，水泥用量 1.5%， 2 试验分析 泡沫沥青冷再生混合料的胶结料主要为水泥和泡沫沥青。为了研究水泥剂
5、量的不同对泡沫沥青混合料性能的影响，首先，固定泡沫沥青含量 2.5%，添加 0%、1%、1.5%、2%、3%的水泥，分别测试其路用性能及力学性能的演变规律。 劈裂强度演变规律 本文将不同水泥和沥青添加量下的泡沫沥青混合料采用马歇尔成型方式，双面击实 75 次，在 60的恒温箱中养生 48h 后，分成两组，一组放在 25的水中浸泡 23h，后于另一组一起在 15水中浸泡 1h，对其15的劈裂强度和干湿劈裂强度比进行了测试，结果如表 1。 表 1 不同水泥和沥青添加量下 15劈裂强度表 由表 1 可以得出，随着水泥剂量的增加，泡沫沥青混合料的 15劈裂强度与干湿劈裂强度比也随之增大，当水泥剂量超过
6、 1.0%时，满足了规范 1 中其适用于基层的强度要求。当水泥剂量超过 1.5%时，满足了规范 1 中其适用于下面层的强度要求。 静态单轴抗压回弹模量演变规律 本文将添加不同水泥和不同沥青的泡沫沥青混合料采用 600KPa、旋转次数选用 70 次压实成型高 100mm 直径 100mm 的试件，在 60的恒温箱中养生 48h 后，放在 20的空气恒温箱中养生 24h，参照公路工程沥青及沥青混合料试验规程 JTJ052-2000 （以下简称规程）中的“T0712-2000 沥青混合料单轴压缩试验”中规定的单轴抗压回弹模量的方法进行试验。测量结果如表 2 所示。 表 2 不同水泥和沥青添加量下 2
7、0单轴抗压回弹模量表 由表 2 可以看出，随着水泥剂量的增加，泡沫沥青混合料 20单轴抗压模量呈现增加的趋势。这表明，水泥起到增加混合料刚度的作用。 抗水损坏能力演变规律 关于冷再生混合料的水稳定性，本文采用冻融劈裂试验进行验证，采用马歇尔成型方式，双面击实 75 次，在 60的恒温箱中养生 48h 后，参照规程中的“T0729-2000 沥青混合料冻融劈裂试验”进行验证。试验结果如表 3 所示。 表 3 不同水泥和沥青添加量下冻融劈裂强度比表 由表 3 可以得出，随着水泥用量的增加，泡沫沥青混合料的冻融劈裂强度比呈现明显的增长趋势。当水泥用量超过 1.5%以后，达到了规范2 中热拌沥青混合料
8、的标准。这表明，水泥具有增强混合料水稳定性的能力。并且，当水泥剂量超过 1.5%之后，这种增长趋势逐渐降低。 高温抗车辙能力演变规律 车辙试验是一种模拟实际车轮荷载在路面上行驶而形成车辙的试验方法，用来评价沥青混合料在规定温度下抵抗塑性流动变形能力。以动稳定度（DS）作为其评价指标。试验结果如表 4 所示。 表 4 不同水泥和沥青添加量下动稳定度表 通过表 4 可以看出，随着水泥用量的增加，泡沫沥青混合料的动稳定度呈现明显的增长趋势。当水泥用量超过 1.0%以后，达到了规范 2 中改性热拌沥青混合料的标准。当水泥剂量超过 2%以后，动稳定超过了10000，这时泡沫沥青冷再生混合料基本不会产生形
9、变。这表明，泡沫沥青冷再生混合料具有极强的抗车辙功能。 低温抗裂能力演变规律 本文选择低温弯拉试验对泡沫沥青冷再生混合料进行抗裂性能研究。按照规程进行，将轮辙成型的泡沫沥青冷再生混合料试件在 60养生48h 后，冷却至室温，切割成 30mm35mm250mm 的小梁，试验温度为?10、加载速率为 5mm/min，试验结果如表 5 所示。 表 5 不同水泥和沥青添加量下低温弯曲破坏应变表 通过表 5 可以看出，随着水泥用量的增加，泡沫沥青混合料的低温弯曲破坏应变呈现明显的下降趋势，并且低温弯曲破坏应变均小于2000，没有达到热拌沥青混合料的要求。这表明，在使用水泥的时候，对水泥剂量要适当控制。
10、3 结语 泡沫沥青冷再生混合料作为一种新型的资源节约型、环境友好型的路用材料。其水泥的掺量对其性能的具有重要的影响。根据本文研究表明，随着水机剂量的增大，其强度、刚度逐渐增加。当水泥剂量超过 1.5%，其高温性能、抗水损性能均达到了现有规范对热拌改性沥青混合料的要求。但是其低温性能较低。这表明，在泡沫沥青冷再生混合料的设计中，要综合考虑各种路用性能的要求，本文建议水泥剂量限制在 1%-1.5%之间。参考文献 鲁正兰,孙立军,沥青路面车辙预估方法的研究J.同济大学学报：自然科学版,2007,35(11):1476-1480. 张宏超,王健,郭仪南,吴迪,沥青混合料流变历程与模量演变J.哈尔滨工业大学学报，2011,43 (12):124-127. 陈国强,李秀君,刘黎萍,朱红哥,泡沫沥青混合料抗剪性能研究J，公路工程，2010,25 (1):146-149. 粟关裔.泡沫沥青冷再生技术的应用研究D.上海:同济大学,2008. 相关规范规程等S.
