乳化沥青厂拌冷再生最佳用水量的确定及其路用性能研究

聂　聃

（抚顺市公路管理局抚顺市 113006）

乳化沥青厂拌冷再生最佳用水量的确定及其路用性能研究

聂聃

（抚顺市公路管理局抚顺市 113006）

乳化沥青厂拌冷再生混合料的拌和离不开水，水的掺入量直接影响厂拌冷再生混合料的压实度和空隙率，最终影响再生混合料的路用性能。通过室内配合比设计得到乳化沥青厂拌冷再生的最佳含液量，经室内试验确定较为理想的最佳乳化沥青用量和最佳拌和用水量，最后通过试验路铺筑，检验最佳拌和用水量对乳化沥青混合料的路用性能的影响。

乳化沥青厂拌冷再生；最佳含液量；最佳用水量；路用性能

水作为乳化沥青厂拌冷再生混合料制备的要素，决定了混合料的拌和质量和路用性能。本文主要对乳化沥青厂拌冷再生拌和中最佳用水量的确定进行研究，并结合实体工程的试验检测进行路用性能评判。

1　原材料试验

1.1RAP料

对废旧沥青路面材料RAP进行再生利用，首先必须对RAP料性能进行检测。目前一般将RAP料作为“黑色碎石”或集料来对待，厂拌乳化沥青冷再生混合料的级配设计主要考虑RAP料的级配组成，对旧沥青路面材料RAP的级配进行研究。沥青路面材料RAP料采用抚顺市S202线中修工程沥青路面铣刨得到的铣刨料，具体的筛分结果如表1。

表1　旧沥青路面材料（RAP）筛分结果

1.2乳化沥青

乳化沥青厂拌冷再生采用慢裂型阳离子乳化沥青。根据规范要求乳化沥青宜在常温下使用，最高使用温度不得超过60℃。具体检验结果见表2。

1.3集料

当旧沥青路面材料RAP的级配组成不能满足规范要求的时候，需要添加新集料来调整厂拌乳化沥青冷再生混合料的级配组成，完善结构上的不足。本项目的新集料来源于抚顺当地的采石场，集料分3档，岩性均为石灰岩，各档石料的粒径范围如下：石屑、5～15mm、10～20mm。新集料的具体筛分结果如表3所示。

表2　冷再生用乳化沥青技术指标检验结果

表3　新集料筛分结果

1.4水泥

当水泥用作再生结合料时，根据《公路沥青路面再生技术规范》JTG F41-2008的要求，水泥可采用普通硅酸盐水泥，强度等级可采用32.5或42.5。本试验采用强度等级为32.5的普通硅酸盐水泥，经检测各项指标均满足规范要求。

1.5拌和用水

根据《公路沥青路面再生技术规范》JTG F41-2008的要求，制作乳化沥青及冷再生用水应采用纯净无污染的饮用水，本试验所用的水为抚顺市区纯净的饮用水。

2　乳化沥青冷再生混合料配合比设计

考虑到本项目将乳化沥青厂拌冷再生混合料用于沥青路面下面层。参考相关文献加以分析，并结合试验得到旧沥青路面材料（RAP）和新集料的筛分结果，得出本项目的合成级配比例为：回收沥青路面材料（RAP）∶10～20mm碎石∶石屑=70%∶10%∶20%。乳化沥青冷再生混合料合成级配结果和级配曲线见表4和图1。

表4　乳化沥青冷再生混合料合成级配

3　最佳含液量的确定

最佳含液量，是指乳化沥青冷再生混合料中乳化沥青和水的质量之和占总量的百分比。我国《公路沥青路面再生技术规范》JTG F41-2008中通过对合成的矿料进行击实试验，确定最佳含水率。该规范中规定若使用乳化沥青时，乳化沥青的用量可暂定为4%，变化水的添加量通过击实试验得出最佳含水量。

本研究结合乳化沥青的固含量，将乳化沥青和水按照0.75∶0.25的比例组成液体，按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》JTG E51-2009中的重型击实试验方法进行击实试验，确定出最佳含液量。根据本地区乳化沥青冷再生工程的乳化沥青用量范围，拟定液体用量为4%、5%、6%、7%、8%，即乳化沥青掺量为3%、3.75%、4.5%、5.25%、6%，外加水用量为1%、1.25%、1.5%、1.75%、2%。含液量计算公式见下式（1）。乳化沥青冷再生混合料击实试验数据见表5。

式中：K1—含液量（%）；

K2—乳化沥青的固含量，根据乳化沥青的检测结果确定，本项目的乳化沥青固含量为66.5%；

K3—含水率（%）。

由式（1）根据乳化沥青固含量，考虑到乳化沥青中的水含量，由拟定的混合液体中乳化沥青和水的比例为75%∶25%，式（1）可化简为

表5　乳化沥青冷再生混合料击实试验数据

根据表5中的数据，做出乳化沥青冷再生混合料击实曲线，见图2。由图2可以看出，随着液体含量的增加，干密度呈现出先增大后减小的趋势，干密度峰值所对应的液体含量为最佳液体含量，所以该项目乳化沥青冷再生混合料的最佳含液量为6.68%，最大干密度为2.41g/cm3。

4　最佳乳化沥青用量和最佳拌和用水量的确定

最佳含液量确定后，需进一步确定最佳乳化沥青用量和最佳拌和用水量。根据辽宁地区的乳化沥青冷再生经验，在最佳含液量不变的情况下，按照《公路沥青路面再生技术规范》JTG F41-2008的规定，变化乳化沥青冷再生混合料乳化沥青用量和拌和用水量进行试验，具体的添加比例见表6。

表6　乳化沥青冷再生混合料乳化沥青用量和拌和用水量组合比例

4.1试件具体制作步骤

（1）根据最佳含液量，确定出最佳乳化沥青用量和最佳拌和用水量，定出配料比例；

（2）初步拟定制作单个试件的材料总量，试件高度应符合规范要求；

（3）按照RAP、水泥和新集料、水、乳化沥青顺序依次加入，每阶段拌和1min，完成后摊平放置15～30min直至混合料呈褐色即可；

（4）制作马歇尔试件，正反面各击实50次。

4.2试件养护过程

（1）将制作完成的马歇尔试件放入60℃烘箱养护48h；

（2）取出试件，再进行正反面各25次击实；（3）将试件放置室温下12h后脱模。

4.3劈裂强度试验

（1）在进行劈裂强度试验之前，按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTG E20-2011的规定，采用蜡封法测试养护完成后的试件的毛体积密度，同时用真空法测试不同比例的乳化沥青用量和拌和用水量下的乳化沥青冷再生混合料的最大理论相对密度。

（2）测试养护完成后的每个试件指标，不符合规范要求的舍去。将每个比例的乳化沥青冷再生混合料试件分成两组，每组3个试件，一组进行干劈试验，即将试件放入15℃的恒温水浴箱中浸泡1h后进行15℃劈裂试验；另一组进行湿劈试验，即先将试件放入25℃恒温水浴箱浸泡23h，再将试件放入15℃的恒温水浴箱中浸泡1h后进行劈裂试验。试验结果见表7。

表7　不同乳化沥青用量和拌和用水量组合比例下的劈裂强度试验结果

从表7和图3、图4可知，最佳乳化沥青用量为4%，最佳拌和理论用水量为2.68%，考虑到工程实际拌和中水的损耗，最佳用水量应提高1个百分点，即3.68%。

按照最佳乳化沥青用量和最佳拌和用水量制备的乳化沥青厂拌冷再生拌和材料的组成见表8。

表8　乳化沥青厂拌冷再生材料组成

5　实体工程试验路路用性能检测结果与分析

在S202线中修工程试验路路面下面层摊铺6cm乳化沥青厂拌冷再生混合料，试验路长度为1km。在养生结束开放交通后对试验路进行了检测，检测项目：路面压实度、路面弯沉值、路面平整度。

5.1路面压实度检测

根据《沥青路面厂拌冷再生设计与施工规范》（DB21/T2448-2015），采用钻芯法取样测定密度，然后根据混合料的最大理论密度确定再生层的压实度，以评定试验路的压实度情况。具体的压实度结果见表9。

表9　试验路路面压实度检测结果

根据《公路沥青路面再生技术规范》JTG F41-2008的标准规定，该试验路的压实度符合规范的质量要求。

5.2路面弯沉值检测

采用自动落锤式弯沉仪对试验路的路面进行弯沉检测，以评定路面的整体承载能力。经第三方检测试验路左幅代表弯沉值为37.1（1/100mm），右幅代表弯沉值为37.5（1/100mm），满足竣工验收要求。

5.3路面平整度检测

采用三米直尺法测定压实成型的路面各层表面的平整度，以评定路面的施工质量。经第三方检测试验路的平整度均值为1.84mm，满足规范的要求。

采用乳化沥青用量4%及施工拌和用水量3. 68%的乳化沥青厂拌冷再生混合料进行摊铺的路面，经现场检测压实度有明显提高，各项指标均满足要求，其路用性能良好。

6　结语

结合工程实例，在乳化沥青厂拌冷再生混合料的最佳含液量确定的条件下，通过调整拌和用水量来控制乳化沥青的用量，以降低冷再生混合料压实养生后的空隙率，得到较高的压实度，可有效降低乳化沥青厂拌冷再生沥青混凝土路面开放交通后车辆轴载作用下的二次压实变形及防止车辙的产生。

［1］ 张悦.普通公路乳化沥青厂拌冷再生应用技术研究［J］.北方交通，2013（5）.

［2］ 封晨辉，郝培文.对规范（JTG F41-2008）中乳化沥青混合料冷再生配合比设计方法的讨论［J］.公路交通科技，2010（6）.

［3］ 于保阳，薛常安，张悦.不同因素作用下的乳化沥青冷再生混合料破乳规律的试验研究［J］.公路交通科技（应用技术版），2015（10）.

［4］ 张悦，张丽萍，聂聃.基于层次性破乳的乳化沥青冷再生混合料的破乳时间规律性试验的研究［J］.公路交通科技（应用技术版），2015（12）.

Research on Determination of Optimal Water Consumption and Its Pavement Performance of Emulsified Asphalt Plant-Mix Cold Recycling

NIE Dan
（The Fushun City Highway Administration Bureau，Fhushun 113006，China）

The mixing of emulsified asphalt plant-mix cold-recycling mixture cannot be separated with water.The admixing amount of water directly influences the compactness and voidage of plant-mix coldrecycling mixture，which will ultimately influence the pavement performance of recycling mixture.Through indoor mix design，the optimal liquid-containing amount of emulsified asphalt plant-mix cold recycling is obtained.The optimal ideal amount of emulsified asphalt and optimal water consumption for mixing are determined through indoor test，and the influence of optimal water consumption for mixing on the pavement performance of emulsified asphalt mixture is checked in the end through test road paving.

Emulsified asphalt plant-mix cold recycling；Optimal liquid-containing amount；Optimal water consumption；Pavement performance

U416.26

B

1673-6052（2016）03-0116-04

10.15996/j.cnki.bfjt.2016.03.034