旧沥青混合料对乳化沥青冷再生混合料施工和易性的影响

宁瑞林 崔亚萍

摘 要：目前影响乳化沥青冷再生混合料施工和易性的因素较多，本文重点从旧沥青混合料（RAP）的级配、杂质含量、饱水状况等方面进行了试验室对比研究。研究得出：中级配的乳化冷再生混合料更容易压实，其压实空隙率对乳化沥青的用量更敏感，中级配的抗水损害性能较粗级配要好。RAP中水稳料及树枝等杂质越多，混合料的空隙率就越大，劈裂强度就越低。对于饱水后的RAP不但对其裹覆状况有较大的影响，也非常影响乳化沥青的破乳速度，进而对其施工和易性产生不利的影响，从而提出了RAP的施工关键控制要点。

关键词：道路工程;乳化沥青;冷再生混合料;施工和易性

目前国内外常用的沥青路面冷再生技术中，再生剂的种类主要有乳化沥青、泡沫沥青、水泥等材料，其中最常用的一种是乳化沥青，现已广泛应用于工程实际中。但由于乳化沥青冷再生混合料强度相对较低、施工和易性差，因此提高乳化沥青冷再生混合料的施工和易性对提高路面使用耐久性具有积极影响。国内外学者在对再生混合料的路用性能方面做了相关研究，孙岩松研究了水泥对乳化沥青冷再生混合料路用性能的影响;杜少文研究了添加水泥对乳化沥青冷再生混合料路用性能的影响;郭寅川研究了结合料种类和掺量及龄期对冷再生混合料路用性能的影响;Ebels研究了RAP掺量对乳化沥青冷再生混合料设计参数的影响分析。上述研究成果主要是从外加剂、RAP掺量及结合料种类等方面进行研究分析，而未见有从RAP自身的性质对再生混合料施工和易性进行相关研究。本文将根据RAP的级配、杂质含量、饱水状况等方面对再生混合料施工和易性的影响进行研究，并根据影响结果，提出RAP的施工关键控制要点。

1 RAP中级配的影响

由于铣刨层位、段落、工艺等存在较大差异，RAP本身的级配差异往往较大。而现场施工时，由于设备的限制也很难将RAP筛分成多档便于级配的精确控制，一般仅筛分成2档，即10 mm～30 mm和0 mm～10 mm;另一方面，冷再生拌合设备的精度控制又较热拌混合料要差一些，设备的运行也很不稳定。因此要在现场对乳化冷再生混合料的级配进行精确控制是一件非常困难的事情，本文将针对这一问题，采用北京某高速项目的RAP，试配两种级配进行研究。级配曲线见图1。

从级配图中可以看出，粗级配已超出了规范的级配范围，由于现场级配难以精确控制，这种情况会比较常见，中级配是项目施工中正常使用的级配，因此我们分别進行这两种级配混合料试件的劈裂强度、水稳定性和抗车辙性能的对比研究，乳化沥青配方为1.5%N5+1.0%BTT，对比配方为2.5%N5。两种级配不同乳化沥青用量下的试验结果分别见图2～5及表1。

从上面图表中的结果分析，我们可以得到如下结论：

（1）中级配的乳化冷再生混合料更容易压实，其压实空隙率对乳化沥青的用量更敏感，空隙率随乳化沥青的用量增加而逐渐降低。粗级配混合料则相对较难压实，由于其骨架结构，其压实空隙率随乳化沥青用量增加而降低的幅度较小;

（2）相同乳化沥青用量下，粗级配混合料的马歇尔稳定度较中级配混合料大，但劈裂强度则较中级配小。主要是因为骨架结构与内摩阻力有关，内聚力与胶结料有关;

（3）中级配的抗损害性能要较粗级配要好，主要在于这种级配的混合料更容易压实，且具有更大的内聚力，抗剥离的能力要强一些;

（4）从不同乳化沥青用量下，混合料的强度变化曲线和劈裂TSR变化曲线综合判断，得出粗级配混合料的最佳乳化沥青用量约为3.2%，中级配混合料的最佳乳化沥青用量约为3.6%，比粗级配高0.4%左右;

（5）相同乳化沥青配方和用量下，粗级配混合料的抗车辙性能较中级配混合料略好，但相对来说，乳化沥青配方对抗车辙性能的影响更大。

2 RAP中杂质含量的影响

RAP在乳化冷再生混合料中所占的比例一般在不加新料的情况下都超过90%，是一种非常重要的原材料。因此RAP的性质对于混合料的性能有非常重要的影响。在进行昌金路项目乳化冷再生设计时，第一批送到试验室的RAP看上去比较干净，几乎没有太多杂质，但在施工现场大批量的铣刨RAP时，却发现RAP中含有大量的水稳料及树枝等杂质，见图6所示。

随即取出1 kg左右的RAP，并将其中的水稳料及树枝挑出称重，竟发现其占的比例达到15%左右。对含有水稳料和不含水稳料的RAP分别进行拌合试验，拌合用水量均为2.0%，乳化沥青配方为2.4%N5+0.3%BTT，用量均为3.5%。发现两者的裹覆状态有明显的差异，无水稳料的混合料具有较好的裹覆均匀性，有水稳的混合料中粗集料的花白料则明显偏多，花白料主要以水稳料为主，同时有水稳料的混合料破乳速度也更快一些。为判断其中水稳料对混合料性能的影响，分别针对有无水稳料的RAP料进行混合料劈裂试验和浸水劈裂试验。两者的试验结果见表2所示。

由表2看出，两种混合料有明显的性能差异，水稳料的掺入，使试件的空隙率增大的1.1%，劈裂强度降低了

0.11 MPa，劈裂强度比则降低了13%，整个混合料的性能有了非常明显的降低。

3 RAP中饱水状况的影响

RAP与新集料另一个不同之处是：RAP的吸水能力特别强，释放水的能力则特别弱，尤其是粒径较小的RAP。在最初进行乳化冷再生项目时，由于现场条件限制或重视程度不够，RAP往往没有明显的覆盖措施。这就一方面导致了在下雨之后，RAP由于大都处于饱水状态，细集料容易粘在粗骨料上，造成筛分很难筛开，使粗集料中含有大量的细集料;另一方面，由于RAP含水率高，且含水率的分布不均匀，粗集料的含水率小，但细集料则大量处于饱水状态，但整体的含水率偏高，因此在拌合过程中几乎加不进去水，造成粗集料的裹覆非常不好。针对京沈辅路的RAP料进行拌合试验，如图7所示。

同时我们还针对京沈辅路RAP进行了饱水和不饱水RAP进行施工和易性试验，采用0517B配方，乳化沥青用量3.5%，饱水RAP含水率为2.5%，因此不加水，风干后的RAP含水率为0.5%，外加水2.0%。试验结果见图8和图9所示。

试验结果表明，饱水后的RAP不但对其裹覆状况有较大的影响，也非常影响乳化沥青的破乳速度，进而对其施工和易性产生不利的影响。从图8和图9可以看出，饱水RAP拌合后的混合料随着放置时间的增长，成型后试件的空隙率有明显的增大趋势，导致其混合料的劈裂强度有较大的衰减。

4 RAP施工质量控制要求

通过对现场RAP施工质量控制过程中出现的现象，进行试验室对比研究，得出一些研究结果，并根据研究结果提出RAP现场质量控制关键措施如下：

（1）沥青路面铣刨料（RAP）应与其它铣刨料（如水稳铣刨料）分开堆放、不得混杂。RAP回收选用冷铣刨方式，应尽量控制铣刨料规格，最大粒径最好能控制在3 cm以下;

（2）RAP料在回收和存放时不得混入基层废料、水泥混凝土废料、杜绝洗锅料、杂物、土等杂质，坚决不能将单级配的粗石、天然砂等原材料混入;

（3）经筛分后不同规格RAP料必须分开堆放不得“串仓”混料，堆放高度以料不结块成团为宜;

（4）沥青RAP材料应堆放在坚硬的场地上，并有良好的排水、防雨和通风条件，尤其是粒径较小、吸水性较强的RAP料，堆放时必须要进行搭棚或帆布覆盖，避免雨水淋湿。

5 结论

（1）乳化沥青的用量对中级配的冷再生混合料压实空隙率更敏感，且随着用量的增加而逐渐降低。乳化沥青用量相同情况下，对于马歇尔稳定度：粗级配混合料>中级配混合料;劈裂强度：粗集料混合料<中级配混合料;抗水损害性能：粗级配混合料<中级配混合料;

（2）试验结果得出：粗级配混合料的最佳沥青用量约为3.2%，中级配混合料的最佳沥青用量约为3.6%，但相对乳化沥青的配方和用量来说，乳化沥青的配方对路面抗车辙性能影响较大;

（3）RAP的饱水状况影响混合料的施工和易性，饱水后的RAP不但影响其裹覆性，也影响乳化沥青的破乳速度，增大成型试件的空隙率，降低混合料的劈裂强度;

（4）RAP回收選用冷铣刨方式，控制铣刨料规格在3 cm以下。严格控制RAP的存放位置，不得混入基层材料等杂质，杂质的存在会使路面空隙率增大，劈裂强度降低，且混合料的整体性能有明显降低。

参考文献：

[1]孙岩松.水泥掺量对乳化沥青冷再生混合料性能的影响[J].武汉理工大学学报，2013，35（4）：45-48.

[2]杜少文.外加材料对乳化沥青冷再生混合料路用性能的影响[J].建筑材料学报，2013，16（3）：534-538.

[3]郭寅川，申爱琴，张名成，等.沥青路面复合式冷再生基层混合料路用性能影响因素[J].公路交通科技，2014，31

（7）：32-38.

[4]EBELS L-J.Characterisation of material properties and behaviour of cold bituminous mixtures for roadpavements[D].Stellenbosch：Stellenbosch University，2008.

[5]中华人民共和国交通运输部.JTG/T 5521-2019，公路沥青路面再生技术规范[S].北京：人民交通出版社，2019.