李 明，甘林坤，劉 艷

(1.重慶宏信公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)工程研究有限公司，重慶 401147;2.重慶市公路局，重慶 401147;3.重慶鵬方路面工程技術(shù)研究院有限公司，重慶 400054)

0 引言

目前我國現(xiàn)行《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》(JTG F41-2008)中乳化瀝青冷再生混合料配合比設(shè)計(jì)采用馬歇爾法。隨著交通量、輪胎壓力和軸載的迅速增長，以此帶有經(jīng)驗(yàn)性的設(shè)計(jì)方法逐漸顯示出一定的問題。馬歇爾設(shè)計(jì)方法是通過擊實(shí)成型試件，測試其穩(wěn)定度、流值、空隙率、間接抗拉強(qiáng)度等指標(biāo)，以確定最佳瀝青含量。但馬歇爾的成型方法與道路施工中碾壓成型方法相差甚遠(yuǎn)，并不能夠真實(shí)地反映實(shí)際情況。于是就產(chǎn)生了多種的試件成型方法，如擊實(shí)成型、振動成型、搓揉壓實(shí)成型、旋轉(zhuǎn)壓實(shí)成型等。

隨著壓路機(jī)技術(shù)的發(fā)展，振動壓路機(jī)在乳化瀝青穩(wěn)定基層的施工中使用越來越廣泛，并且壓路機(jī)的噸位逐漸增大。對于乳化瀝青穩(wěn)定基層而言，現(xiàn)行的采用擊實(shí)法確定壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，并利用壓力機(jī)靜壓成型強(qiáng)度試件顯示出一定的不適應(yīng)性。這主要表現(xiàn)在以下方面:

1)振動壓實(shí)的壓實(shí)機(jī)理和靜力壓實(shí)的機(jī)理不同，振動壓實(shí)通過高頻振動作用，在激振力下，不同材料產(chǎn)生的慣性力不同，質(zhì)量大的慣性力大，導(dǎo)致混合料更為密實(shí)。靜力壓實(shí)成型試件的方法和靜力壓路機(jī)的滾壓的機(jī)理是基本相同的，但是和振動壓路機(jī)的振動壓實(shí)機(jī)理則存在較大不同［1，2］。

2)利用擊實(shí)法確定壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)的過程中混合料中石料被擊碎的情況很普遍，壓力機(jī)在通過靜壓成型試件的過程中類似的現(xiàn)象也很嚴(yán)重?；旌狭现写旨系谋壤酱?，這種情況越明顯。本文將通過在重型擊實(shí)和振動壓實(shí)兩種成型方式下，對不同瀝青含量、潤濕水的添加方式及不同固含量對乳化瀝青穩(wěn)定基層材料的密度影響情況進(jìn)行試驗(yàn)研究，為進(jìn)行乳化瀝青穩(wěn)定基層類材料配合比設(shè)計(jì)及施工控制提供技術(shù)支持。

1 試驗(yàn)用原材料

1.1 乳化瀝青

本文所采用的冷再生用乳化瀝青技術(shù)指標(biāo)檢測結(jié)果見表1，滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)中BC-1的技術(shù)要求。

1.2 石料

試驗(yàn)采用舊路面銑刨材料(RAP)作為混合料的骨料，試驗(yàn)過程中對超大粒徑的未破碎材料進(jìn)行了剔除。試驗(yàn)中采用的細(xì)集料滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)中的相關(guān)規(guī)定。

1.3 水泥

本研究所用水泥為重慶小南海水泥廠生產(chǎn)的32.5號普通硅酸鹽水泥，使用之前對其主要技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了復(fù)測，均滿足規(guī)范要求。

1.4 試驗(yàn)用級配

試驗(yàn)過程中所用材料級配為AC-16型，所有原材料均一致，級配如表2。

表1 乳化瀝青性能指標(biāo)檢測表

表2 試驗(yàn)所用級配組成

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

本部分分別采用重型擊實(shí)和振動壓實(shí)進(jìn)行成型，對影響密度的因素進(jìn)行分析，包括潤濕水的添加方式(加潤濕水與不加)、不同瀝青用量及不同固含量等。加潤濕水是指在乳化瀝青穩(wěn)定舊料的試驗(yàn)中，先加入一部分外加水，外加水主要用于潤濕舊料表面的作用;不加潤濕水是指通過將外加水與乳化瀝青混合成稀釋的乳化瀝青直接加入至待穩(wěn)定材料中。在試驗(yàn)中，乳化瀝青固含量為60%，純?yōu)r青用量分別為2%和3%，水泥用量均為2%(外摻)。

2.1 重型擊實(shí)條件下影響因素分析

2.1.1 最佳含水量的確定

按照文獻(xiàn)［3］中采用重型擊實(shí)法確定乳化瀝青冷再生混合料的最佳含水量的方法，2%、3%兩種不同瀝青含量下的擊實(shí)含水量—干密度曲線見圖1、圖2所示，最佳含水量和最大干密度見表3。

圖1 瀝青用量2%的干密度-含水量圖(擊實(shí))

圖2 瀝青用量3%的干密度-含水量圖(擊實(shí))

表3 不同瀝青含量的重型擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果表

由表3可以看出:

（5）土的不排水抗剪強(qiáng)度Su與土的破壞模式、土體的非均質(zhì)性、應(yīng)變速率和應(yīng)力歷史等有較大關(guān)系。根據(jù)參數(shù)對比，舊路基不排水抗剪強(qiáng)度Su更大。

1)在重型擊實(shí)方式下，兩個不同的瀝青用量的再生混合料在最大干密度下所需的最佳含水量相同。

2)在重型擊實(shí)方式中，不同瀝青含量對最大干密度基本無影響，差異不大。

2.1.2 潤濕水添加方式對干密度的影響

在上述最佳含水量下，通過重型擊實(shí)的方法，研究加與不加潤濕水對混合料干密度的影響。試驗(yàn)結(jié)果見表4。

由表4可以看出，在重型擊實(shí)方式下，對于不同瀝青含量，加與不加潤濕水對最大干密度基本無影響，兩者最大干密度無差異。

2.2 振動壓實(shí)條件下影響因素分析

2.2.1 最佳含水量的確定

參照文獻(xiàn)［4］中振動壓實(shí)試驗(yàn)確定含水量—干密度的方法，在振動的過程中固定頻率和振動時間。2%、3%兩種不同瀝青用量的振動壓實(shí)含水量—干密度曲線見圖3、圖4所示，最佳含水量和最大干密度見表5。

表4 加與不加潤濕水情況下混合料干密度-含水量試驗(yàn)結(jié)果(重型擊實(shí))

圖3 瀝青用量2%的干密度-含水量圖(振壓)

圖4 瀝青用量3%的干密度-含水量圖(振壓)

表5 不同瀝青含量的振動壓實(shí)試驗(yàn)結(jié)果表

1)在振動壓實(shí)方式中，隨著瀝青用量的增加最佳含水量減小。

2)在振動壓實(shí)方式中，在最佳含水量下，不同瀝青含量對最大干密度基本無影響，差異不大。

2.2.2 潤濕水添加方式對干密度的影響

在上述最佳含水量，通過振動壓實(shí)的方法，研究加與不加潤濕水對混合料干密度的影響。試驗(yàn)結(jié)果見表6。

由表6可以看出，在振動擊實(shí)方式中，不同瀝青含量情況下，加與不加潤濕水對最大干密度基本無影響，兩者最大干密度無差異。

2.3 不同成型方式下試驗(yàn)結(jié)果對比分析

將以上重型擊實(shí)法和振動壓實(shí)法兩種成型方式的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比分析，可得如下:

表6 加與不加潤濕水情況下混合料干密度-含水量試驗(yàn)結(jié)果(振壓)

1)振動壓實(shí)法的最大干密度較重型擊實(shí)法的最大干密度明顯提高，采用室內(nèi)振動壓實(shí)設(shè)備可以更好的模擬振動壓路機(jī)實(shí)際施工工況，與現(xiàn)場實(shí)際碾壓成型方式更為接近，更適合于進(jìn)行現(xiàn)場密度壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)控制，因此本文確定采用振動壓實(shí)法作為乳化瀝青穩(wěn)定基層材料的成型方法。

2)不同瀝青含量下，振動擊實(shí)法確定的最佳含水量較重型擊實(shí)法確定的最佳含水量要略小。

3)不論是重型擊實(shí)法還是振動壓實(shí)法，加入潤濕水或不加入潤濕水對成型試件的干密度無影響。因此，乳化瀝青穩(wěn)定舊料的拌和過程可以從兩個步驟簡化為一個步驟，即是將計(jì)算好的外加水直接加入乳化瀝青中或直接以較稀的乳化瀝青，加入混合料中，再拌和均勻。相當(dāng)于乳化瀝青再生料的拌和過程可以看作是直接將較稀的乳化瀝青直接加入在混合料中，這將簡化試驗(yàn)過程甚至乳化瀝青混合料的生產(chǎn)過程。

2.4 不同乳化瀝青固含量對密度的影響

本部分的試驗(yàn)中采用振動壓實(shí)法，選取了5種固含量(0%，30%，40%，50%，60%)的乳化瀝青分別進(jìn)行振動擊實(shí)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表7所示。不同固含量的乳化瀝青擊實(shí)的最大干密度和最佳含水量試驗(yàn)結(jié)果見表8。

表7 不同固含量的乳化瀝青擊實(shí)干密度試驗(yàn)結(jié)果表

表8 不同固含量擊實(shí)的最大干密度和最佳流體含量試驗(yàn)結(jié)果表

從表8試驗(yàn)結(jié)果可以看出:

1)隨著瀝青用量的增加，振動擊實(shí)的最佳含水量有減小的趨勢，說明瀝青在擊實(shí)過程中起到了一定的潤滑作用。對于不同固含量乳化瀝青的振動擊實(shí)試驗(yàn)，其最佳含水量與瀝青用量之和(最佳流體含量)在4.2% ～5.2%之間，有待通過進(jìn)一步試驗(yàn)驗(yàn)證最佳流體含量。

2)不同固含量乳化瀝青的擊實(shí)試驗(yàn)，最大干密度差異不大。可以認(rèn)為，在振動擊實(shí)試驗(yàn)中，一定固含量的范圍內(nèi)，乳化瀝青可以當(dāng)成水，直接加入再生舊料中，進(jìn)行確定密度的試驗(yàn)。

3 結(jié)論

對于乳化瀝青穩(wěn)定基層材料，無論采用馬歇爾擊實(shí)方法還是靜壓法成型方法，都不能較好的模擬現(xiàn)場實(shí)際碾壓成型的工況，不利于現(xiàn)場施工的控制，本文通過對成型方式、潤濕水的摻加方式、不同瀝青用量等影響密度的因素進(jìn)行試驗(yàn)研究，提出采用振動壓實(shí)試驗(yàn)確定乳化瀝青穩(wěn)定基層材料密度的簡化試驗(yàn)方法，希望對后續(xù)相關(guān)研究及應(yīng)用起到拋磚引玉的作用。

［1］天津市市政工程研究院.豐津公路半剛性基層材料振動成型設(shè)計(jì)方法介紹［Z］.2010.

［2］陳建榮，張仁根，林亞芳，等.半剛性基層振動成型法設(shè)計(jì)與施工技術(shù)［J］.公路，2009(2).

［3］JTG F41-2008，公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范［S］.

［4］JTG E51-2009，公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程［S］.