盛　濤，田　進(jìn)，周　超

（1.蘇州市吳中區(qū)城區(qū)市政公用局，江蘇　蘇州　215000；2.江蘇東南交通工程試驗(yàn)檢測(cè)有限公司，江蘇　南京　211000）

泡沫瀝青混凝土低溫施工影響分析

盛濤1，田進(jìn)2，周超2

（1.蘇州市吳中區(qū)城區(qū)市政公用局，江蘇蘇州215000；2.江蘇東南交通工程試驗(yàn)檢測(cè)有限公司，江蘇南京211000）

通過(guò)試驗(yàn)方法，研究了施工溫度對(duì)泡沫瀝青混凝土性能的影響，以及在低溫季節(jié)條件施工下提高泡沫瀝青混凝土性能的措施和建議。研究結(jié)果表明：泡沫瀝青混凝土性能受氣溫影響較大，適合在溫度較高的夏季施工；在低溫季節(jié)，調(diào)整級(jí)配和瀝青含量對(duì)提高性能貢獻(xiàn)較小，建議采取延長(zhǎng)養(yǎng)生周期和增加壓實(shí)功的方法提高泡沫瀝青混凝土的性能。

泡沫瀝青；拌合成型溫度；低溫施工；擊實(shí)次數(shù)

1　概　述［1-5］

近些年，隨著“綠色交通”概念的提出，泡沫瀝青冷再生技術(shù)得到了越來(lái)越多的關(guān)注和應(yīng)用，并逐步成為了目前路面大中修項(xiàng)目的主要養(yǎng)護(hù)技術(shù)之一。

對(duì)于熱拌瀝青混凝土，施工氣溫往往是我們較為關(guān)注的問(wèn)題，然而對(duì)于泡沫瀝青混凝土，目前大多數(shù)研究還基于發(fā)泡技術(shù)、壓實(shí)性能上，從而忽略了施工氣溫對(duì)其的影響，例如在溫度較高夏季施工，其取芯時(shí)間要比溫度偏低的秋冬季節(jié)更短，且成型效果更好，但這種經(jīng)驗(yàn)性的認(rèn)識(shí)，不能有效的避免在低溫條件下施工帶來(lái)的負(fù)面影響。

本文將通過(guò)試驗(yàn)手段，模擬現(xiàn)場(chǎng)的拌和與壓實(shí)的溫度，研究施工溫度對(duì)泡沫瀝青混凝土性能的影響，并給出泡沫瀝青混凝土在低溫季節(jié)條件施工下提高其性能的措施和建議，為應(yīng)用提供參考。

2　施工溫度的影響

用成型溫度10℃、25℃、40℃分別模擬泡沫瀝青混凝土在較低氣溫、常溫、高溫條件下的施工條件，分別進(jìn)行性能分析，具體的試驗(yàn)方法為：將一定級(jí)配的石料分別在10℃、25℃、40℃三種溫度條件下保溫6 h，噴入泡沫瀝青進(jìn)行拌和，然后在放入相應(yīng)的溫度內(nèi)保溫2h，最后采用馬歇爾雙面各75次的成型方法擊實(shí)成型。成型后的試件在上述三種溫度下不脫模養(yǎng)護(hù)24 h，脫模后放入30℃鼓風(fēng)干燥箱中養(yǎng)生72 h，養(yǎng)生完畢進(jìn)行體積指標(biāo)和性能試驗(yàn)。

2.1體積指標(biāo)

測(cè)定3種溫度下拌和成型的泡沫瀝青混凝土的毛體積密度和空隙率，見表1。由表1可見，試件的毛體積密度隨著溫度的升高而明顯增加，同時(shí)空隙率隨之減小。常溫（25℃）下成型的混合料空隙率為9.4%，當(dāng)溫度降至10℃，空隙率達(dá)到11.2%以上；溫度升至40℃，空隙率降至4.7%，該空隙率與熱拌瀝青混凝土空隙率較為接近，這說(shuō)明較高溫度下施工顯著改善了泡沫瀝青混凝土的密實(shí)性，增強(qiáng)了材料的壓實(shí)效果。由此可見，泡沫瀝青再生混凝土在溫度較高的季節(jié)，可明顯降低其空隙率，增加密實(shí)性，避免材料發(fā)生水損壞。

表1　成型溫度對(duì)體積指標(biāo)的影響

2.2高溫穩(wěn)定性

瀝青混凝土的高溫穩(wěn)定性通常用馬歇爾穩(wěn)定度、流值來(lái)評(píng)價(jià)，穩(wěn)定度越高，流值越低，其高溫穩(wěn)定度也較好，將試件置于60℃的恒溫水浴中中保溫30～40 min，分別測(cè)定其穩(wěn)定度和流值，見表2?？梢姺€(wěn)定度隨著成型溫度的增加顯著增加，流值則相應(yīng)降低，尤其當(dāng)溫度從25℃增至40℃，其穩(wěn)定度提高70%左右。因此，在高溫下施工，泡沫瀝青混凝土具有較好的高溫穩(wěn)定性，不易發(fā)生車轍、擁包等病害。

表2　成型溫度對(duì)穩(wěn)定度、流值的影響

2.3水穩(wěn)定性

泡沫瀝青混凝土相比與熱拌瀝青混凝土，其抗水損害能力較差，同時(shí)泡沫瀝青混凝土常用作瀝青路面的中下面層，其上面層往往較薄，雨水很容易通過(guò)上面層滲入泡沫瀝青再生層，造成路面早期損害。泡沫瀝青混凝土的水穩(wěn)定性通常通過(guò)劈裂強(qiáng)度來(lái)間接反映，對(duì)上述三組溫度下成型的試件在25℃條件下進(jìn)行干、濕劈裂強(qiáng)度的測(cè)定，并計(jì)算殘留強(qiáng)度比（干劈強(qiáng)度/濕劈強(qiáng)度），試驗(yàn)和計(jì)算結(jié)果見表3?？梢?，隨著溫度的上升，干劈和濕劈強(qiáng)度也隨之增加，當(dāng)溫度為10℃和25℃時(shí)，干劈強(qiáng)度僅為0.28 MPa和0.36 MPa，不能滿足《公路泡沫瀝青冷再生路面設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)程》中的相關(guān)技術(shù)要求，當(dāng)施工溫度達(dá)到40℃時(shí)，干劈和濕劈強(qiáng)度顯著增加，殘留強(qiáng)度比達(dá)到91.3%，這是由于再生材料中的舊瀝青和新瀝青融合效果更好，能充分的裹覆集料，增加了混合料抗拉性能，高溫條件下瀝青的黏度降低，使得混合料更容易拌和和壓實(shí)，可以有效提高泡沫瀝青混凝土的密水性。

表3　成型溫度對(duì)劈裂強(qiáng)度的影響

由此可見，在炎熱氣溫下成型的泡沫瀝青混凝土的體積指標(biāo)、高溫溫度下、水穩(wěn)定性等性能均能達(dá)到最佳狀態(tài)，相反在氣溫較低時(shí)施工，如果采用常規(guī)方法設(shè)計(jì)施工的泡沫瀝青混凝土則很滿足到技術(shù)要求。

3　泡沫瀝青冷再生低溫條件下的性能分析

上述研究已表明，泡沫瀝青混凝土在低溫條件下施工，其性能較差，因此，泡沫瀝青混凝土施工因盡量選擇在氣溫較高的夏季施工，但實(shí)際上，由于工期等一些客觀因素，有些情況下不得不在氣溫較低的冬季進(jìn)行施工，為了避免在低溫季節(jié)施工帶來(lái)的影響，本節(jié)將重點(diǎn)針對(duì)低溫環(huán)境下泡沫瀝青混凝土的性能展開研究。

3.1瀝青用量和級(jí)配

為研究低溫下泡沫瀝青混凝土性能，統(tǒng)一采用10℃為試驗(yàn)溫度，選取了A、B兩種級(jí)配，由表4可知，級(jí)配B較級(jí)配A明顯偏細(xì)，將A、B兩種級(jí)配分別采用2.5%、2.8%。3.1%的瀝青含量進(jìn)行拌和，在10℃保溫2h，最后采用馬歇爾雙面各75次的成型方法擊實(shí)成型。成型后的試件在10℃下不脫模養(yǎng)護(hù)24 h，脫模后放入30℃鼓風(fēng)干燥箱中養(yǎng)生72 h，測(cè)定的空隙率結(jié)果見表5，可見，隨著瀝青用量的增加，A、B兩種級(jí)配空隙率均小幅度變大，這是由于在溫度較低的情況，隨著瀝青用量的增加，泡沫瀝青更容易產(chǎn)生瀝青絲或?yàn)r青團(tuán)，導(dǎo)致和集料有效拌和的瀝青用量減少，從而影響了混合料的密實(shí)性。同A、B級(jí)配來(lái)比較，較細(xì)的級(jí)配B比較粗的級(jí)配A空隙率更大，也是由于泡沫瀝青的拌和效果較差，相比比表面積更大B級(jí)配未能進(jìn)行有效的裹覆，導(dǎo)致其空隙率較大。

表4　級(jí)配組成

表5　瀝青用量對(duì)10℃下成型混合料空隙率（%）的影響

因此，在較低溫度下，增加瀝青用量和增加細(xì)集料用量，不能改善低溫下成型的泡沫瀝青冷混凝土的密實(shí)性，這也間接影響了泡沫瀝青混凝土的高溫穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性。

3.2擊實(shí)功

為了提高低溫條件下泡沫瀝青混凝土的密實(shí)效果和強(qiáng)度，研究了在低溫條件下（本次選取10℃）成型時(shí)擊實(shí)次數(shù)和性能的關(guān)系。試驗(yàn)結(jié)果見表6，可見，隨著對(duì)試件擊實(shí)次數(shù)的增加，泡沫瀝青混凝土的密實(shí)性、高溫穩(wěn)定性以及水穩(wěn)定性顯著增加，結(jié)合表2和表3來(lái)看，當(dāng)馬歇爾擊實(shí)次數(shù)達(dá)到105次時(shí)，混合料各項(xiàng)性能指標(biāo)已接近于25℃時(shí)成型的情況，當(dāng)擊實(shí)次數(shù)達(dá)到135次時(shí)，混合料的空隙率進(jìn)一步減小，但其穩(wěn)定度和殘留強(qiáng)度比提高幅度較小，這是由于混合料內(nèi)部結(jié)構(gòu)已趨于穩(wěn)定。

表6　不同擊實(shí)次數(shù)下泡沫瀝青再生混合料力學(xué)性能

4　結(jié)論

通過(guò)以上研究，在泡沫瀝青混凝土施工中，針對(duì)在初冬季節(jié)低溫條件下施工的泡沫瀝青再生過(guò)程中，為了提高其性能，有如下建議：

（1）級(jí)配和瀝青含量對(duì)低溫條件下成型的泡沫瀝青再生混合料密實(shí)性和強(qiáng)度的提高貢獻(xiàn)很小，因此，不建議在冬季施工中通過(guò)調(diào)整級(jí)配和瀝青含量來(lái)改善泡沫瀝青混合料的穩(wěn)定性。

（2）低溫條件下，泡沫瀝青冷再生混合料的強(qiáng)度上升較慢，因此，需延長(zhǎng)養(yǎng)生的周期，一般建議養(yǎng)生周期比常溫或高溫施工條件下長(zhǎng)3～5 d，在能取出較為完整芯樣后才可進(jìn)行后續(xù)工作的開展。

（3）在低溫條件下，可通過(guò)增加擊實(shí)次數(shù)來(lái)達(dá)到壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，而在低溫施工過(guò)程中，可通過(guò)增加壓路機(jī)碾壓次數(shù)和增加壓路機(jī)噸位的方法來(lái)滿足壓實(shí)需要，以保證壓實(shí)度和密水性。

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

［2］DB33/T 715—2008，公路泡沫瀝青冷再生路面設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)程［S］.

［3］拾方治，馬衛(wèi)民.瀝青路面再生技術(shù)手冊(cè)［M］.北京:人民交通出版社，2006.

［4］沈金安.瀝青及瀝青混合料路面性能［M］.北京:人民交通出版社，2003.

［5］劉賢惠，李巍，武澤鋒，等.淺談道路現(xiàn)場(chǎng)冷再生技術(shù)［J］.遼寧交通科技，2003（2）:8-9.

［6］拾方治，李秀君，孫大權(quán)，等.冷再生瀝青混合料設(shè)計(jì)方法概述［J］.公路，2004（11）:102-107.

U414

B

1009-7716（2016）07-0248-02

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.07.073

2016-03-11

盛濤（1975-），男，江蘇蘇州人，工程師，從事市政公用工程建設(shè)管理工作。