1、1乳化沥青冷再生混合料性能研究【摘 要】利用旧路面材料进行沥青路面的冷再生，既节能又环保，改善工作条件，能延长施工季节。提高混合料的早期强度，缩短开放交通时间可用乳化沥青冷再生沥青混合料中加入少量水泥的方法实现。文章通过介绍乳化沥青冷再生技术的意义及配合比设计的过程，探讨了混合料级配范围的确定、混合料物理力学性能、高温稳定性的影响、松散试验和抗压回弹模量试验等室内试验对乳化沥青冷再生混合料性能的影响，阐述了冷再生混合料力学性能及应用前景。 【关键词】冷再生；乳化沥青；试验 中图分类号：TU535 文献标识码： A 文章编号： 一、前言 沥青路面再生技术是将旧的路面材料，以不同的方式加以再生利用
2、的一种路面维修、改建技术。就再生技术而言，可分为热再生和冷再生。乳化沥青冷再生技术是以乳化沥青作为结合料，在常温下将旧的路面材料加以重复利用的技术，再生后的冷再生材料可以作为新路面的下面层或基层使用，从而达到将旧沥青材料再生利用，实现对对路面的修复功能。我国每年因沥青路面养护、维修与重建产生的旧沥青路面材料有数百万吨之巨，并以约 15%的速度增长将这些旧沥青路面材料再生利用，可以节省费用数亿元。将沥青路面再生技术用于公路的养护维修，不可以将原有的路面材料再生利用，保护环境、节省资源，降低工程造价。 2二、冷再生技术的价值 沥青路面的现场冷再生技术，是将旧沥青路面用大功率路面铣刨拌和机将路面混合
3、料在原路面上就地铣刨、翻挖、破碎，再加入稳定剂、水泥、水和新集料等按一定比例重新拌和混合料，同时就地拌和，最后碾压成型。使之能够满足一定的路用性能的一套工艺技术。可广泛应用于旧路改造升级，高速公路大修工程取代原有的“罩面”工艺，大幅度提高公路整体质量，延长道路使用年限。沥青路面冷再生投入成本较低，用于公路大修、提高道路等级大幅度降低建设成本。冷再生施工工艺简单，施工进度快，开放交通早，可以不断交施工，保证道路的畅通。节约大量土地、矿产资源，避免了旧油石废弃污染，同时施工时相对传统工艺环境污染小，有利于保护生态环境。 三、乳化沥青冷再生混合料级配范围的确定 我国公路沥青路面再生技术规范(JTG
4、F41-2008)中按照公称最大粒径将乳化沥青冷再生混合料的级配分为粗粒式、中粒式、细粒式 A和细粒式 B 四种级配要求。通过对比分析，发现我国规范中的粗粒式(最大公称粒径为 26.5)级配范围基本能覆盖国内外相应粒径的沥青稳定类级配，具有较好的代表性。 四、乳化沥青冷再生混合料物理力学性能 1、试验材料级配组成 为了研究集料级配对乳化沥青冷再生混合料物理力学性能的影响，在不同比例的 RAP 中加入不同比例的新集料中，合成 3 种级配（级配 A、级配 B、级配 C） ，使三种合成级配满足公路沥青路面再生技术规范3(JTG F41-2008)中粗粒式级配范围，通过率见下表 1，对其进行相关乳化沥
5、青冷再生混合料技术性能研究。 三种合成级配的通过率及粗粒式设计级配范围明细表表 1 2.力学性能影响分析 （一）沥青用量对抗拉性能及水稳性能的影响 选取 4 种不同沥青用量（3%、3.5%、4%、4.5%）下乳化沥青混合料，测定 15时的干、湿劈裂强度及干湿劈裂强度比，结果见表 2 及表 3。 3.0%和 3.5%沥青用量干、湿劈裂强度及干湿劈裂强度比结果 表 2 4.0%和 4.5%沥青用量干、湿劈裂强度及干湿劈裂强度比结果 表 3 3 种级配都反应出随着沥青含量增加，混合料中自由沥青增多，集料之间的粘聚力减小，所以干湿劈裂强度随着沥青含量增加有减小的趋势。从反应的强度来看，干、湿劈裂强度及
6、干湿强度比都先出现增加后开始降低，随着沥青用量变大，3%3.5%之间变化不是很明显，但增大到 4%时，强度明显增加，说明 4%时有较好水稳性。而当沥青加量时，这种吸附作用更加明显，并且在 4%时出现峰值，但是过量沥青会破坏已经形成4的结构，嵌挤骨架作用被削弱，强度又开始下降，水稳性也随之降低。 （二）高温稳定性的影响 本文对 3 种级配对应的乳化沥青冷再生混合料测定 40马歇尔稳定度，采用 3%、3.5%、4%、4.5% 沥青用量，级配 A 在不同沥青用量下，其稳定度均最低。 三种合成级配 40马歇尔稳定度结果 表 4 这是因为级配 A 混合料 RAP 含量最高，RAP 中的旧沥青在高温下容易
7、软化，粘度降低，从而使混合料的高温稳定性降低。级配 C 中 RAP 含量相对较低，其相应再生混合料中沥青含量最少，高温稳定性也最好。级配 B 和级配 C 的稳定度都在 5.0 上，能满足实际路用交通稳定度要求。由此说明，RAP 的含量对乳化沥青冷再生混合料的高温稳定性能影响很大。随着沥青用量的增加，混合料稳定度有下降的趋势，说明过多的沥青在混合料中不但没有粘结作用，反而由于自由沥青的增加，混合料高温稳定性下降。级配 A 的流值较大，级配 C 各沥青用量下的流值均较小，说明其在高温下，变形小，相对稳定。 （三）松散试验 采用乳化沥青冷再生技术摊铺后的路面主要问题之一是松散。松散试验主要用于测试乳
8、化沥青冷再生混合料的粘结力和粘附力的发展，进而用于评价混合料的抗松散能力和形成早期强度的能力。规范中评价热拌沥青混合料的粘结性时采用的是肯塔堡飞散试验，同时根据冷再生沥5青混合料的特点，对该试验进行修正以评价乳化沥青冷再生混合料的初期抗松散性。试验方法主要包括下面五个步骤：a）材料鉴定和选择；b）拌和；c）压实；d）养生；e）测试。取前期试件直接放入洛杉矶磨耗试验机内进行试验，试验时间为 5min，即洛杉矶磨耗试验机以30r/min 的速度旋转 150 转。而试件的成型采用旋转压实法，一组试件的数量不少于 4 个。试验结果中得出，乳化沥青冷再生混合料松散试验质量损失较小，而且在试验过程中也发现
9、采用旋转压实的试件不会出现松散破坏。这可能是由于上面所选用的试验条件对试件的破坏力较小的原因。在室内采用同样的材料进行了马歇尔试件的松散试验。结果发现采用马歇尔法成型的试件进行初期养生后在试验过程中出现了松散破坏。可以看出冷再生混合料的抗松散性与压实工艺有关，这也说明了该试验方法能够区分和评价不同乳化沥青冷再生混合料的抗松散性，可以作为控制抗松散性的方法。 （四）抗压回弹模量试验 回弹模量作为我国路面设计的重要参数，同一地区，在自然条件相同的情况下，强度在很大程度上与其相对含水量有关，处于干燥状态下的土基强度较高，反之较低。回弹模量值对整个路面的结构都将产生非常大的影响。以最大干劈裂强度为主要
10、控制指标，同时综合考虑马歇尔稳定度试验结果及松散试验结果，选择乳化沥青用量为 4%为最佳乳化沥青用量，试件在此沥青用量下采用静压法成型，进行抗压回弹模量试验，试验温度 20，加载速率为 21mm/min，温度和试验速度控制精确，试验结果见下表。 6三种合成级配在 4%沥青用量下抗压回弹模量试验结果 表 5 乳化沥青冷再生路面结构设计中，参考公路沥青路面再生技术规范(JTG F41-2008)，其中对于粗粒式乳化沥青冷再生混合料抗压回弹模量的设计参数参考值：20时 8001200MPa。三种级配在最佳乳化沥青用量下成型的试件抗压强度，均能够满足抗压回弹模量大于 800MPa 的要求。 五、结束语
11、 通过对乳化沥青冷再生混合料的研究，得出以下结论： 1、级配对乳化沥青冷再生混合料有显著影响。集料中细料的含量是控制混合料空隙率的关键因素；粗细均匀的级配具有较高的强度和高温稳定性。 2、粗粒式乳化沥青冷再生混合料的沥青用量并不是越多越好，在3.5%4%之间较为合适，应根据具体工程要求适当选取合理用量。 3、乳化沥青冷再生混合料中 RAP 材料含量对物理力学性能影响很大，RAP 的用量要严格控制。乳化沥青冷再生混合料的初期抗松散性中转压实的试件不会出现松散破坏，而采用马歇尔法成型的试件进行初期养生后在试验的过程中出现了松散破坏，表明冷再生混合料的抗松散性与压实工艺有关。 4、采用静压法成型试件，对其进行抗压回弹模量试验，结果表明在最佳乳化沥青用量下成型的试件能满足抗压回弹模量大于 800MPa 的要求。7参考文献 1吕伟民沥青混合料设计原理与方法M上海：同济大学出版社， 2001 2 董泽蛟，谭忆秋，曹丽萍.乳化沥青冷再生混合料的室内设计与性能评价J,2010 3 通部阳离子乳化沥青课题协作组.阳离子乳化沥青路面(修订版)M.北京:人民交通出版社,1998. 4吴旷怀 李燕枫 杨国梁 等 乳化沥青冷再生沥青混合料的研究J 暨南大学学报. 自然科学版 5拾方治,李秀君,孙大权等. 冷再生沥青混合料设计方法概述J 公路,2004,(11):102-107
