改性乳化沥青冷再生混合料路用性能研究

2022-08-15赵丹

交通世界 2022年19期

赵丹

（徐州市公路工程总公司，江苏徐州 221000）

0 引言

随着我国公路行业的快速发展，交通压力越来越大，已有公路的使用年限增加，许多高速公路进入维修或者改扩建的阶段。高速公路在维修或者改扩建过程中会产生大量的废弃料，不仅占用土地资源，且会产生污染，对高速公路废弃料的回收利用，不仅节省了资源，又减轻了环境污染。目前公路路面混合料中所使用的结合料多为普通乳化沥青，对再生混合料的改性SBS沥青使用较少。因此，本文以京沪高速刨铣后的RAP 料作为拌和材料，对两种沥青混合料的压实特性进行研究，为相关工程提供一定的参考。

1 工程概况

京沪高速公路的改扩建工程，有利于缓解北京及上海两地的交通压力。本文以京沪高速新江段路面施工项目JHK-YZ23标段为试验路段。标段内设：真武互通、丁伙枢纽、江都东互通，桩号范围为K943+524.000—K969+534.093，全长26.010km。

2 试验原材料

2.1 集料及填充料

在对改性乳化沥青冷再生混合料研究中，集料及填充料采用江西彭泽宏浩麻山矿业有限公司生产的普通矿料，矿料的粒径范围分别为9.5～13.2mm、4.75～9.5mm、2.36～4.75mm 及 0～2.36mm，其中粒径小于2.36mm 为细集料，粒径大于2.36mm 为粗集料。矿粉由泰州兴港鸿翔新型环保材料有限公司生产，进场集料经检验合格后方可使用。不同粒径矿料的级配组成如表1所示。

表1 矿料筛分试验结果

试验结果表明，矿料的不均匀系数大于5，且曲率系数在1～3 之间，表明矿料的级配良好，符合路基路面施工规范。

2.2 结合料

改性乳化沥青冷再生混合料的结合料中，以普通硅酸盐水泥作为增强剂，乳化沥青选用南通通沙沥青股份有限公司生产的改性SBS沥青作为胶结料，并利用自来水对普通硅酸盐水泥和改性SBS沥青进行搅拌，直至符合规范要求。

2.2.1 普通硅酸盐水泥

水泥的含量控制在1.0%～2.0%之间，根据试验经验，可将水泥的含量确定为1.5%，并对使用水泥的各项性能指标进行检测，和规范中的标准值进行对比分析，本次试验普通硅酸盐水泥的指标如表2所示。

表2 普通硅酸盐水泥指标

2.2.2 改性SBS沥青

改性SBS沥青混合料的性能指标如表3所示。

表3 改性SBS沥青的性能指标

2.3 RAP料

试验所用RAP 料有两种，一种为高速公路翻修过程中破碎的旧沥青混合料A 及实验室配置的混合料B，配置混合料B 时，保证级配和混合料A 相同。混合料A和混合料B的性能指标如表4所示。

表4 混合料A和混合料B的性能指标

3 改性乳化沥青冷再生混合料拌和运输质量控制

沥青混合料在生产及运输过程中，应严格控制沥青和集料的加热温度以及沥青混合料的出厂温度，其中集料温度较沥青温度高20℃，沥青混合料在运输过程中，温度下降不应超过10℃，沥青混合料的温度控制如表5所示。

表5 沥青混合料拌和温度单位：℃

另外，在对沥青混合料进行拌和运输过程中，还需要注意以下事项：

（1）沥青混合料进行拌和前需要进行试拌，确定拌和过程中的各项参数，并对配合设计比的合理性进行检测，本次试拌确定拌和参数为：混合料拌和时先将高模量剂与集料进行干拌，干拌时间15s，然后加入改性沥青进行拌和，湿拌时间40s，上料时间10s，出料时间5s，每一盘料生产时间约70s，每盘产量可以在4～4.5t 之间调节。热料仓储存能力180t，生产效率200t/h。

（2）在进行拌和过程中，应有专人对拌和质量进行控制，检测沥青混合料拌和均匀性，保证拌制的混合料均匀一致、无花白料、无结团块或严重的粗细料分离现象，且沥青中面层混合料试铺当天拌制，当天摊铺，不得提前拌制在储料仓中储存过夜。

（3）采用大吨位（＞50t）且自动覆盖的运输车进行沥青混合料的运输，施工前对每辆运输车进行编号，检查运输车的车厢清洁情况，同时为防止沥青与车厢板黏结，车厢侧面板和底部涂一薄层隔离剂，但不得有余液积聚在车厢底部。

4 改性乳化沥青冷再生混合料路用性能影响因素研究

在乳化沥青混合料生产过程中，混合料的压实质量对后期在路面中的使用影响较大。因此，在乳化沥青混合料成型过程中，应严格控制混合料的压实质量。

4.1 试验方案

通过室内马歇尔试验，研究不同拌和时间、拌和温度等因素对改性乳化沥青冷再生混合料压实质量的影响，不同影响因素的水平为：拌和时间分别为1.0min、1.5min、2.0min；拌和温度分别为30℃、45℃、60℃。

4.2 试验结果

4.2.1 拌和时间对混合料压实质量影响

研究拌和时间对混合料压实质量影响时，需保证除拌和时间以外其他因素的统一：控制混合料的拌和温度为30℃、乳液温度为30℃，对普通乳化沥青和改性SBS 沥青混合料进行马歇尔试验，拌和时间分别为1min、1.5min、2min，得到不同拌和时间下沥青混合料的宏观孔隙率如图1所示。

图1 不同拌和时间下沥青混合料的宏观孔隙率

由表1可以看出，两种沥青混合料的宏观孔隙率均随着拌和时间的增加，表现为先减小后增大的趋势。当拌和时间由1min 增加到1.5min 时，两种沥青混合料的孔隙率下降程度不同，其中普通乳化沥青混合料下降了约5%左右，而改性SBS 沥青混合料下降了约6%左右，表明改性SBS沥青混合料较普通乳化沥青混合料压实质量更好，且当拌和时间为1.5min 时，拌和效果最好。

拌和时间对沥青混合料宏观孔隙率的影响主要体现在对沥青材料和矿料之间的接触效果及黏附程度的作用。当拌和时间过短时，沥青材料和矿料之间的接触不充分，两者之间的黏结力较小，孔隙率较大；当拌和时间过长时，乳化沥青出现破乳，导致沥青和矿料之间的接触效果及黏附程度下降。

4.2.2 拌和温度

控制混合料的拌和时间为1.5min、乳液温度为30℃，对普通乳化沥青和改性SBS沥青混合料进行马歇尔试验，拌和温度分别为30℃、45℃、60℃、75℃，得到不同拌和温度下沥青混合料的宏观孔隙率如图2所示。

图2 不同拌和温度下沥青混合料的宏观孔隙率

由图2可知，随着拌和温度的增加，普通乳化沥青混合料和改性SBS沥青混合料的宏观孔隙率表现为先减少后增大的趋势。和普通乳化沥青混合料在不同拌和温度条件下的宏观孔隙率均大于改性SBS沥青混合料的宏观孔普通乳化沥青混合料隙率，且改性SBS沥青混合料宏观孔隙率随着拌和温度增加的下降幅度较普通乳化沥青混合料宏观孔隙率下降幅度更大。当拌和温度达到60℃时，普通乳化沥青混合料和改性SBS沥青混合料的宏观孔隙率均达到最小，分别为9.58%和7.61%，这是由于随着温度的增加，使得沥青材料和矿料之间混合不均匀，混合料成型缓慢，导致混合料的空隙率增加，因此为保证沥青混合料的压实质量，应将拌和温度控制在60℃左右。