郭贏贏

（山西省交通科技研發(fā)有限公司，山西 太原 030032）

0 引言

改革開放以來，國家大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)，呈現(xiàn)出一片繁榮的景象，經(jīng)過多年的建設(shè)與發(fā)展，我國公路建設(shè)已經(jīng)基本趨于飽和。按照路面設(shè)計(jì)壽命10～15 年計(jì)算，我國路面已經(jīng)陸續(xù)進(jìn)入翻修階段。未來幾年，因翻修路面銑刨下來的廢舊路面材料（RAP）將不斷攀升，如果不能對(duì)這些RAP 加以利用，不但浪費(fèi)資源，污染環(huán)境，為了存放這些RAP 還將侵占大片土地[1-3]。對(duì)于處理這些RAP，乳化瀝青冷再生技術(shù)就是一種很好的選擇。乳化瀝青冷再生技術(shù)，是將RAP、新石料、填料、水、乳化瀝青按照一定的比例進(jìn)行混合，經(jīng)機(jī)器常溫拌合、攤鋪、碾壓、養(yǎng)護(hù)，即可開放交通的一種綠色環(huán)保型道路養(yǎng)護(hù)技術(shù)。但是乳化瀝青冷再生技術(shù)有個(gè)缺點(diǎn)是早期強(qiáng)度較低，為了彌補(bǔ)這一不足，一般選擇添加一定量水泥來改善[4-7]。馬歇爾實(shí)驗(yàn)是目前實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行乳化瀝青冷再生研究的主要手段，試驗(yàn)中為了降低孔隙率，需要進(jìn)行二次擊實(shí)，但目前規(guī)范在二次擊實(shí)時(shí)忽視了水泥已經(jīng)完成水化形成結(jié)構(gòu)強(qiáng)度這一事實(shí)。按照目前的成型方式進(jìn)行，勢(shì)必會(huì)對(duì)水泥結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，從而讓混合料的早期強(qiáng)度補(bǔ)強(qiáng)上大打折扣。為了解決這一問題，筆者從有可能影響馬歇爾試件孔隙率和劈裂強(qiáng)度的因素著手，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，對(duì)乳化瀝青冷再生混合料馬歇爾試件成型方式進(jìn)行了系統(tǒng)研究。有文獻(xiàn)報(bào)道，60℃養(yǎng)護(hù)溫度過高，建議40℃養(yǎng)護(hù)[8]。考慮到長時(shí)間高溫養(yǎng)護(hù)會(huì)對(duì)瀝青造成老化，本實(shí)驗(yàn)過程選擇40℃進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

1.1 原材料

乳化瀝青，使用本研究室自己研發(fā)的冷再生用乳化劑JK-L007 制備，瀝青采用中石化90 號(hào)瀝青，乳化瀝青相關(guān)性能如表1。RAP 取自山西境內(nèi)某高速路銑刨料，集料當(dāng)做黑色集料處理，為了取料均勻，將RAP 篩分為0～10 mm 和10～20 mm 兩檔，篩分級(jí)配如表2。為了提高冷再生混合料強(qiáng)度，添加了30%的新碎石，新碎石采用陽曲縣喜悅發(fā)石料廠生產(chǎn)的規(guī)格AC-20 玄武巖。填料，為普通硅酸鹽水泥42.5。水，使用太原市自來水。

表1 試驗(yàn)用乳化瀝青性能測(cè)試結(jié)果

表2 RAP級(jí)配

表3 中粒式乳化瀝青冷再生混合料試驗(yàn)級(jí)配

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

a）通過擊實(shí)實(shí)驗(yàn)，確定乳化瀝青混合料最佳含水率為8%（外加水量，不含石料及乳化瀝青中水分），最佳乳化瀝青用量為4%。

b）實(shí)驗(yàn)測(cè)定水泥40℃環(huán)境下初凝時(shí)間為2.5 h，終凝時(shí)間為5 h。

c）按照級(jí)配 mRAP∶m新碎石∶m水泥∶m外加水∶m乳化瀝青=70%∶30%∶1%∶8%∶4%拌合一組200 g混合料，按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程（JTG E20—2011）》T 0757—2011 測(cè)試其可拌合時(shí)間，記為t，實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果t=30 min。

d）按照級(jí)配 mRAP∶m新碎石∶m水泥∶m外加水∶m乳化瀝青=70%∶30%∶1%∶8%∶4%，使用拌合鍋拌合，按兩個(gè)馬歇爾試件所需混合料進(jìn)行拌合，拌合好后，先將混合料放置（t-5）min，測(cè)試放置（t-5）min前后混合料質(zhì)量差，計(jì)算放置（t-5）min 后混合料含水率為6%。

e）馬歇爾試件制備，每組制備4 個(gè)試件：

（a）A 組 按照級(jí)配 mRAP∶m新碎石∶m水泥∶m外加水∶m乳化瀝青=70%∶30%∶1%∶8%∶4%，使用拌合鍋進(jìn)行拌合，每次按兩個(gè)馬歇爾試件所需混合料進(jìn)行拌合，拌合好后，先將混合料放置（t-5）min，之后開始向試模裝料，擊實(shí)，雙面各擊實(shí)50 次，不脫模具置于40℃烘箱養(yǎng)護(hù)至恒重，趁熱進(jìn)行二次擊實(shí)，雙面各擊實(shí)25 次，室溫放置12 h，進(jìn)行脫模。

（b）B 組 混合料級(jí)配及拌合方法同A 組，拌合好后，立即開始向試模裝料，擊實(shí)，雙面各擊實(shí)50次，不脫模具置于40℃烘箱放置2 h，取出趁熱進(jìn)行二次擊實(shí)，雙面各擊實(shí)25 次，40℃烘箱養(yǎng)護(hù)至恒重，室溫放置12 h，進(jìn)行脫模。

（c）C 組 混合料級(jí)配及拌合方法同A 組，拌合好后，先將混合料放置（t-5）min，之后開始向試模裝料，擊實(shí)，雙面各擊實(shí)50 次，不脫模具置于40℃烘箱放置2 h，趁熱進(jìn)行二次擊實(shí)，雙面各擊實(shí)25 次，40℃烘箱放置至恒重，取出室溫放置12 h 進(jìn)行脫模。

（d）D 組 混合料級(jí)配及拌合方法同A 組，拌合好后，立即開始向試模裝料，擊實(shí)，雙面各擊實(shí)50次，不脫模具置于40℃烘箱放置至恒重，趁熱進(jìn)行二次擊實(shí)，雙面各擊實(shí)25 次，室溫放置12 h，進(jìn)行脫模。

（e）E 組 按照級(jí)配 mRAP∶m新碎石∶m水泥∶m外加水∶m乳化瀝青=70%∶30%∶1%∶6%∶4%，使用拌合鍋進(jìn)行拌合，每次按兩個(gè)馬歇爾試件所需混合料進(jìn)行拌合，拌合好后，立即開始向試模裝料，擊實(shí)，雙面各擊實(shí)50 次，不脫模具置于40℃烘箱養(yǎng)護(hù)至恒重，趁熱進(jìn)行二次擊實(shí)，雙面各擊實(shí)25 次，室溫放置12 h，進(jìn)行脫模。

2 實(shí)驗(yàn)測(cè)試

2.1 孔隙率測(cè)試

分別用蠟封法和真空法測(cè)冷再生混合料的毛體積相對(duì)密度和理論最大密度，計(jì)算得到其孔隙率。

2.2 劈裂實(shí)驗(yàn)

按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程（JTG E20—2011）》當(dāng)中T 0716—2011 的規(guī)定進(jìn)行操作。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論

3.1 孔隙率實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，A、B、C、D 四組試件均能滿足乳化瀝青冷再生施工規(guī)范要求（孔隙率9～14），但是可以看得出，乳化瀝青混合料拌合完成后放置（t-5）min 再制備試件，可以有效降低孔隙率，如實(shí)驗(yàn)結(jié)果中所示A 組和C 組試件的孔隙率明顯低于B 組和D 組?？紫兜男纬?，很大程度上是因?yàn)樗诌w移殘留的空隙導(dǎo)致，水分的作用主要體現(xiàn)在拌合過程，使得黏結(jié)料在常溫下充分分散開來，拌合完成后，希望它盡快揮發(fā)，完成混合料成型。所以，拌合完成后，完成拌合后放置（t-5）min，水分大量揮發(fā)，有效降低了養(yǎng)護(hù)過程因水分遷移發(fā)展的空隙。最終結(jié)果就是，放置（t-5）min 制備的試件孔隙率降低明顯。D、E 組試件相比，E 組孔隙率明顯低于 D 組，說明拌合時(shí)，含水率大小對(duì)試件空隙率有直接影響。得出結(jié)論，冷再生混合料馬歇爾試件成型前，將拌合料放置一段時(shí)間，但不超過可拌合時(shí)間，可以有效降低試件孔隙率。

圖1 水泥乳化瀝青冷再生馬歇爾試件孔隙率測(cè)試結(jié)果

3.2 劈裂強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，ABCD 四組試件的劈裂強(qiáng)度及干濕劈裂強(qiáng)度比均能滿足規(guī)范要求。劈裂強(qiáng)度分析，B 組和C 組明顯優(yōu)于A 組和D 組，這主要是因?yàn)锽組和C 組制備試件時(shí)，40℃養(yǎng)護(hù)2 h 后進(jìn)行的二次擊打，在二次擊打時(shí)，試件中的水泥水化物還未完全硬化，不會(huì)因受到二次擊打而受損，而A 組和D 組則是在40℃環(huán)境養(yǎng)護(hù)至恒重，具體養(yǎng)護(hù)了24 h 才進(jìn)行的二次擊打，二次擊打時(shí)試件中的水泥水化已經(jīng)完全，二次擊打在減小空隙率的同時(shí)破壞了水泥水化物結(jié)構(gòu)，最終表現(xiàn)為劈裂強(qiáng)度大大降低。同時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)A 組和C 組的干濕劈裂強(qiáng)度比明顯高于B 組和D 組，這與孔隙率的測(cè)試結(jié)果相吻合，得益于A 組和C 組孔隙率小的緣故。

A 組和E 組相比，E 組的劈裂強(qiáng)度和干濕劈裂強(qiáng)度比明顯低于A 組，這說明混合料拌合時(shí)直接將含水率控制在6%，然后直接制件并不能起到相同的效果。這是因?yàn)?，水分有利于乳化瀝青均勻分散，并引導(dǎo)瀝青顆粒裹覆石料。前期水量不足，不利于黏結(jié)料發(fā)揮應(yīng)有的效果。

4 結(jié)論

乳化瀝青冷再生混合料在添加水泥的情況下，馬歇爾試件成型的過程中需要考慮混合料的可拌合時(shí)間和水泥的初凝時(shí)間。具體操作中應(yīng)注意，在混合料拌合完成后放置一段時(shí)間，等到混合料接近可拌合時(shí)間時(shí)再進(jìn)行試件制備，可有效降低試件的孔隙率，選擇40℃養(yǎng)護(hù)2 h 進(jìn)行二次擊實(shí)，有利于保護(hù)水泥結(jié)構(gòu)，確保冷再生混合料早期強(qiáng)度。