乳化沥青冷再生在旧沥青路面混合性能研究

黄 智

（江西赣东路桥建设集团有限公司,江西 抚州 344000）

0 引言

在国家经济迅速发展的同时，道路建设事业也面临着巨大挑战，车辆荷载不断增加，使道路交通环境日益复杂。在交通荷载、气候等因素作用下，早期所修建的沥青路面已出现大面积的龟裂、车辙、坑槽等病害，缩短道路使用寿命[1]。传统的道路养护，通常会进行大量翻挖，废弃大量沥青，造成经济损失。为了解决此类问题，该文从废弃沥青再次利用入手，对乳化沥青冷再生技术在旧沥青路面养护中的应用进行研究，同时为道路养护提供一定的技术指导。

1 新旧材料性能研究

1.1 RAP中旧沥青

沥青混合料路用性能通常采用针入度、软化点和延度三大物理指标对其进行评价。该文对试验路段中的RAP旧沥青性针入度、软化点和延度进行检测同时与AH—70三大指标进行对照分析，以判断RAP中旧沥青老化程度，判断可否循环利用，试验结果如表1所示。

表1 旧沥青性能指标

由上述试验结果可知，旧沥青针入度、软化点均小于AH—70规范值，延度大于AH—70规范值。说明道路在多年交通荷载作用下，旧沥青已严重老化，须进行养护处理。

1.2 RAP中集料

冷再生技术是将PAP集料进行重新利用，为了确保废弃集料可用于冷再生，对旧集料的物理指标进行检测，结果如表2所示。

表2 RAP抽取后集料技术性质

由以上试验数据可知，RAP所提取的集料均满足冷再生施工要求，可二次利用。

1.3 乳化沥青

乳化沥青对旧料具有一定的裹附能力及石料的配伍性，通常用于冷再生技术当中。该文所选乳化沥青为重庆易博诺新材料科技有限公司生产的慢裂型阳离子乳化沥青BC—1。根据《公路沥青路面施工技术规范》对所选用的乳化沥青进行物理性能检测。

1.4 水泥

该文在施工时所采用的水泥标号为32.5普通硅酸盐水泥，对其物理性质进行物理试验，结果如表3所示。

表3 水泥物理性能指标表

由表3可知，所选用水泥满足技术要求，可用于冷再生技术施工。

2 工程概况

为研究乳化沥青冷再生在旧沥青路面上应用，该文选取某高速公路养护施工项目，选段为K1280+230～K1360+730，设计车道为双向四车道，路基宽26 m，设计车速120 km/h，路基平均填高5.3 m，最大填高为6.7 m，最小填高为4.3 m。根据当地地势及自然因素决定采用乳化沥青冷再生技术进行路面养护施工。

3 工程应用

3.1 施工工艺

（1）施工前准备。施工前确保工程材料质量合格，确定乳化沥青再生条件后，进行工地级配范围确定。对旧路面泥土、树叶等杂物进行清理，确保后续洒布工作的顺利进行。对施工车辆进行试运行检测，提高施工效率[2]。

（2）混合料运输。为了保证乳化沥青混合料在运输过程中的性能不受影响，应保证运输车辆车厢内部干净、无污染。卸载混合料入料车时，应在箱体前、后、中进行三次卸载，避免发生离析现象[3]。

（3）混合料摊铺。摊铺时要注意天气，避免低温（10 ℃以下）下雨天施工。为了提高RAP压实度，在压实时可采用“低频率，高振幅模式”。摊铺机摊铺不到位的地方，仍需人工进行摊铺。

（4）混合料碾压。摊铺后进行碾压，一般分为初压、复压和终压三个步骤，原则为“先轻压，后重压、先慢压，后快压、先压两边，后压中间”，压实遍数在8次以上，14次以下为佳。

3.2 路用高温性能研究

（1）RAP掺量对高温性能影响。高温稳定性是沥青混合料抵抗高温及车辙荷载作用下的变形能力，是沥青性能的三大物理指标之一。通常采用车辙试验进行检验，动稳定度计算[4]公式如下：

式中，DS——动稳定度（次/mm）；

d1——对应时间t1的变形量（mm）；

d2——对应时间t2的变形量（mm）；

C1——修正系数，取1.0；

C2——试件系数，取1.0；

N——试件轮碾速度，取42次/min。

为探究不同RAP掺量对乳化沥青冷再生混合料高温性能影响，该文将RAP掺量分别为40%、60%、80%、100%的沥青混合料制成尺寸为300 mm×300 mm×50 mm试件并对其进行车辙试验。试验结果如表4及图1所示。

图1 不同RAP掺量动稳定度图

表4 不同RAP掺量动稳定度表

由试验结果可知，RAP掺量为40%时，三个试件动稳定度分别为2 138次/mm、2 092次/mm、2 379次/mm，其平均值为2 203次/mm；RAP掺量为60%时，三个试件动稳定度分别为2 566次/mm、2 931次/mm、2 784次/mm，其平均值为2 760次/mm；RAP掺量为80%时，三个试件动稳定度分别为3 851次/mm、3 674次/mm、3 542次/mm，其平均值为3 689次/mm；当全部为RAP时，三个试件动稳定度分别为4 687次/mm、4 331次/mm、4 527次/mm，其平均值为4 551次/mm。该文所养护路面为下面层，规范要求为1 500次/mm，说明四种RAP掺量的乳化沥青再生混合料动稳定度均可用于工程施工之中且随着RAP掺量增加，高温稳定性能越佳。

（2）水泥掺量对高温性能影响。该文为研究水泥对乳化沥青冷再生混合料高温性能影响，将0%、2%、4%不同水泥掺量的水泥用量制作成车辙板，在养生48 h后对其进行高温车辙试验，试验结果见表5及图2所示。

由表5及图2可知，当不掺加水泥时，乳化沥青冷再生混合料动稳定度分别为1 258次/mm、1 132次/mm、1 327次/mm，其平均值为1 239次/mm；当水泥掺量为2%时，乳化沥青冷再生混合料动稳定度分别为2 671次/mm、2 754次/mm、2 803次/mm，其平均值为2 742次/mm；当水泥掺量为4%时，其动稳定度分别为3 851次/mm、3 674次/mm、3 588次/mm，其平均值为3 704次/mm。采用最低水泥用量（2%）已满足下面层施工要求值，故采用乳化沥青冷再生技术养护施工中，水泥掺量在2%时满足要求且经济节约。

图2 不同水泥掺量的动稳定度图

表5 不同水泥掺量的动稳定度表

3.3 路用低温性能研究

沥青路面的低温抗裂性能是路面稳定的重要指标，再生沥青混合料作为再生沥青路面的面层，低温性能更加不能忽视。该文将RAP掺量分别为20%、30%、40%、50%的沥青混合料进行试验，试验结果如表6及图3所示。

图3 RAP旧料掺配率与破坏劲度模量关系图

从表6中可以看出，当RAP掺量从20%增加到30%时，弯拉强度从8.15 MPz增加到10.64 MPa，破坏应变降低了103.88 με，破坏劲度模量增加了887.31 MPa；RAP掺量从30%增加到40%时，弯拉强度从10.55 MPa降低到9.88 MPa，破坏应变降低了21.33 με，破坏劲度模量降低了288.37 MPa；RAP掺量从40%增加到50%时，弯拉强度从9.88 MPa降低到8.22 MPa，破坏应变降低了38.76 με，破坏劲度模量降低了541.35 MPa；当RAP超过30%后，三个指标均随着掺量的增加而减小且满足规范要求。说明当RAP掺量不大于50%时，再生沥青混合料低温稳定性满足施工要求。

表6 低温性能试验结果

3.4 路面平整度检测

路面平整度能够反映沥青路面行车舒适性，该文在乳化沥青冷再生路面竣工后，根据规范要求采用三米直尺测得路面平整度，据《公路工程质量检验评价标准》，沥青路面三米直尺测量值允许误差为3 mm。根据公式将试验路段三米直尺测量值转换为IRI值，试验路段IRI指数检测结果如表7所示，转换公式如式（2）：

表7 试验路段IRI指数

式中，X——三米直尺测量值（mm）。

由表7可知，三条检测路段国际平整度平均值分别为0.26 m/km、0.58 m/km、0.68 m/km，均满足《公路工程质量检验评价标准》，说明乳化沥青混合料路面可满足行车舒适性要求。

4 结语

道路施工中，乳化沥青冷再生技术与我国可持续发展观念相符合，在保护环境同时，能够节约资源降低施工成本。该文依托实际养护工程对该技术进行研究，介绍如何选用原材料并判断物理性能是否满足施工要求，研究路面高温性能、低温性能及路面平整度。结果表明，乳化沥青冷再生技术能够提高旧沥青路面混合性能，且经济效益佳，可满足施工要求。