劉子鉦

[上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海市200092]

0 引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和城市化快速發(fā)展，城市生活垃圾產(chǎn)量迅猛增長(zhǎng)，生活垃圾焚燒技術(shù)在國(guó)內(nèi)城市生活垃圾處理中已得到廣泛應(yīng)用。生活垃圾焚燒爐渣（簡(jiǎn)稱爐渣）是指從生活垃圾焚燒廠燃燒室底部爐排中排出的物質(zhì)，是含有燒結(jié)熔渣、玻璃、陶瓷、金屬及未燃燒物的混合物，其中熔渣占主要成分[1]。通過微觀分析發(fā)現(xiàn)熔渣由完全中空的球體或者內(nèi)部包有數(shù)量眾多小球的子母球體所組成[2]，內(nèi)部有較多孔洞，表面凹凸不平[3]，吸水率較高，接近10%[4]。爐渣的外觀呈灰黑色，干燥后呈灰白色，帶有輕微的刺激性氣味，是一種非均質(zhì)混合物，元素組成主要包括Si、Al、Ca、Na、Fe、C、K、Mg、O，礦物成分包括Al2O3、Fe2O3、Na2O、K2O、MgO、SiO2、CaAl2Si2O8及少量的CaCO3、CaO 和ZnMn2O4等。

近年來，關(guān)于爐渣資源化利用的研究越來越受重視。由于爐渣的工程性質(zhì)與天然集料相近，粒徑分布比較均勻，顆粒大小主要集中在2～50 mm 范圍內(nèi)，基本符合道路建材的級(jí)配要求?，F(xiàn)有的研究主要圍繞于爐渣用于道路工程替代骨料。將爐渣資源應(yīng)用在道路材料方向，不僅用量大、利用成本低，而且可以替代日益緊缺的砂石材料，能充分利用資源能源，降低道路修建原材料的成本，緩解填埋用地的緊張、減少天然石料的開采、減小對(duì)環(huán)境的破壞，有一定的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益和環(huán)境效益[5]，有助于可持續(xù)發(fā)展。

然而，通過研究發(fā)現(xiàn)，以爐渣代替天然集料雖然具有顯著的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益，但存在混合料設(shè)計(jì)瀝青用量偏高、爐渣瀝青混合料的性能不甚穩(wěn)定等問題，這一定程度上阻礙了爐渣在熱拌瀝青混合料中的推廣應(yīng)用?？紤]到這一點(diǎn)，一些研究人員將爐渣的應(yīng)用轉(zhuǎn)向了乳化瀝青，廢渣中的活性物質(zhì)在乳化瀝青中發(fā)生的水化反應(yīng)以及對(duì)水的吸收作用有利于混合料的強(qiáng)度增強(qiáng)以及抗水損害能力的提高。Ahmed I.Nassar等[6]對(duì)摻入不同填料的乳化瀝青混合料的力學(xué)性質(zhì)、耐久性和內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，其中填料由普通水泥、飛灰、高爐礦渣兩兩混合而成，并加入了一些硅粉作為對(duì)比。研究發(fā)現(xiàn)，兩兩混合后得到的填料顯著地增強(qiáng)了乳化瀝青混合料的工程性能，包括力學(xué)強(qiáng)度與耐久性能；硅粉的摻入進(jìn)一步提高了混合料的性能，同時(shí)消除了乳化瀝青對(duì)鋁酸鹽水泥水化作用的阻礙；摻入混合填料后的乳化瀝青混合料的耐久性能與普通熱拌瀝青混合料接近。Shaowen Du[7]也研究了石灰石礦粉、熟石灰、渣粉、復(fù)合水泥、普通水泥、飛灰6種填料對(duì)乳化瀝青混合料的性能影響。研究發(fā)現(xiàn)，6種填料中，水泥與熟石灰的摻入對(duì)增強(qiáng)混合料的水穩(wěn)定性與抗車轍能力最為顯著；石灰石填料、渣粉、飛灰的摻入對(duì)混合料的性能沒有顯著影響；不同填料水化反應(yīng)產(chǎn)生的水化產(chǎn)物的不同，將導(dǎo)致混合料性能的差異。Amir Modarres 和Pooyan Ayar[8]研究了摻入煤渣與煤渣粉的乳化瀝青混合料中的性能變化。研究發(fā)現(xiàn)，煤渣、煤渣粉的摻入增強(qiáng)了混合料的馬歇爾穩(wěn)定度、抗拉強(qiáng)度、回彈模量，原因是煤渣粉與水發(fā)生的火山灰反應(yīng)改善了混合料的性能；煤渣粉提高了混合料的水穩(wěn)定性，但是煤渣降低了混合料的水穩(wěn)定性。

綜上所述，用乳化瀝青穩(wěn)定爐渣，可充分利用爐渣中的活性成分，具有較高的研究?jī)r(jià)值。目前，不同國(guó)家對(duì)爐渣在瀝青混合料中應(yīng)用方面的研究仍主要集中在摻配爐渣的熱拌瀝青混合料方面，而對(duì)于爐渣在乳化瀝青混合料方面的研究還依舊較少[9-12]。為此，本文針對(duì)爐渣在乳化瀝青中的應(yīng)用及乳化瀝青穩(wěn)定爐渣混合料的路用性能評(píng)價(jià)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。對(duì)普通乳化瀝青混合料（EAM）、乳化瀝青穩(wěn)定爐渣混合料（BAEAM）、乳化瀝青穩(wěn)定爐渣+水泥混合料（C+BAEAM）進(jìn)行了高溫抗車轍實(shí)驗(yàn)、浸水劈裂實(shí)驗(yàn)與抗剪實(shí)驗(yàn)，并將結(jié)果與普通基質(zhì)瀝青混合料的各項(xiàng)性能進(jìn)行對(duì)比分析。

1 實(shí)驗(yàn)材料與實(shí)驗(yàn)方案

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

本文的實(shí)驗(yàn)測(cè)試材料包括70# 基質(zhì)瀝青混合料、普通乳化瀝青混合料、乳化瀝青穩(wěn)定爐渣混合料以及乳化瀝青穩(wěn)定爐渣+水泥混合料。其中，乳化瀝青穩(wěn)定爐渣混合料是由將普通乳化瀝青中20%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的粒徑為0～9.5 mm 的天然集料替換為爐渣集料而制得；乳化瀝青穩(wěn)定爐渣+水泥混合料是由將乳化瀝青穩(wěn)定爐渣混合料中2%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的天然石灰石礦粉替換為水泥而制得。

1.1.1乳化瀝青

本文實(shí)驗(yàn)所用乳化瀝青由上海龍孚材料技術(shù)有限公司提供，根據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料實(shí)驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20—2011）對(duì)各項(xiàng)性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，其生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)滿足乳化瀝青技術(shù)指標(biāo)的要求（見表1）。

表1 乳化瀝青技術(shù)指標(biāo)

1.1.2爐渣

實(shí)驗(yàn)用爐渣均由上海市浦東御橋生活垃圾焚燒廠提供，均由干法處理工藝得到，粒徑范圍為0～26.5 mm，經(jīng)過烘干篩分，得到實(shí)驗(yàn)用3 檔粒徑范圍的爐渣集料，分別為4.75～9.5 mm、2.36～4.75 mm、0～2.36 mm，爐渣的基本性能指標(biāo)見表2。

表2 爐渣集料的基本性能指標(biāo)

1.1.3填料

實(shí)驗(yàn)中所用的填料為天然石灰石礦粉與水泥，天然礦粉的表觀密度為2.667，水泥的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)見表3。

表3 水泥的技術(shù)指標(biāo)

1.2 乳化瀝青穩(wěn)定爐渣混合料的配合比設(shè)計(jì)

《公路瀝青路面再生技術(shù)細(xì)則》（JTG F41—2008）（以下簡(jiǎn)稱“技術(shù)細(xì)則”）中對(duì)乳化瀝青冷再生混合料的設(shè)計(jì)給出了建議，其設(shè)計(jì)方法是一種修正的馬歇爾設(shè)計(jì)方法。通過改變擊實(shí)過程與技術(shù)指標(biāo)，使設(shè)計(jì)結(jié)果更符合實(shí)際施工中乳化瀝青混合料的性質(zhì)要求。本文主要基于修正的馬歇爾試驗(yàn)方法確定乳化瀝青穩(wěn)定爐渣混合料的配合比，為減小試件性質(zhì)的變異性，合理利用已有集料的篩分級(jí)配，根據(jù)《技術(shù)細(xì)則》，擬選擇“乳化瀝青冷再生混合料工程設(shè)計(jì)級(jí)配范圍”中的“中粒式”，設(shè)計(jì)級(jí)配要求見表4。

表4 乳化瀝青混合料級(jí)配范圍

根據(jù)《技術(shù)細(xì)則》中對(duì)中粒式乳化瀝青混合料級(jí)配范圍的要求擬定級(jí)配，礦料級(jí)配見表5，級(jí)配曲線如圖1 所示。在本文中，按照礦質(zhì)混合料最接近合成級(jí)配的原則進(jìn)行爐渣替代，按照修正的最佳流體含量法確定混合料的最佳乳化瀝青用量。確定最佳含水率和最佳乳化瀝青用量：普通乳化瀝青混合料的最佳含水率為4.8%，最佳乳化瀝青用量為6.1%；乳化瀝青穩(wěn)定爐渣混合料和乳化瀝青穩(wěn)定爐渣+水泥混合料的最佳含水率為6.45%，最佳乳化瀝青用量為8%。

圖1 瀝青混合料合成級(jí)配曲線

表5 礦料級(jí)配

1.3 乳化瀝青混合料制備方法

乳化瀝青冷再生配合比設(shè)計(jì)中，將試件分兩次擊實(shí)。在拌和完成后進(jìn)行第一次擊實(shí)，雙面各擊實(shí)50次（標(biāo)準(zhǔn)試件），然后將試樣連同試模一起側(cè)放在60 ℃鼓風(fēng)烘箱中養(yǎng)生48 h，之后進(jìn)行雙面擊實(shí)25次后室溫放置至少12 h 后脫模。

但是在乳化瀝青混合料中摻入水泥后，部分研究認(rèn)為，第一次養(yǎng)生較長(zhǎng)時(shí)，混合料中的水泥將形成較高的強(qiáng)度，二次擊實(shí)容易破壞已形成的水泥強(qiáng)度，嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。因此，對(duì)于乳化瀝青穩(wěn)定爐渣+水泥混合料，將拌和好的混合料加入試模中雙面擊實(shí)50 次，側(cè)放在60 ℃鼓風(fēng)烘箱中養(yǎng)生3 h 后，進(jìn)行雙面擊實(shí)25 次，繼續(xù)放入60 ℃鼓風(fēng)烘箱中養(yǎng)生45 h，隨后取出，在室溫放置至少12 h 后脫模。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

1.4.1高溫車轍實(shí)驗(yàn)

車轍實(shí)驗(yàn)被用于評(píng)價(jià)混合料抵抗永久變形的能力。實(shí)驗(yàn)按照規(guī)范《公路工程瀝青及瀝青混合料實(shí)驗(yàn)規(guī)程》（JTJ E20—2011）中《瀝青混合料車轍實(shí)驗(yàn)》（T 0719—2011）對(duì)聚氨酯混合料和瀝青混合料進(jìn)行車轍實(shí)驗(yàn)，分析對(duì)比其高溫穩(wěn)定性，其中實(shí)驗(yàn)溫度設(shè)定為60 ℃，試件采用標(biāo)準(zhǔn)車轍試塊300 mm×300 mm×50 mm，胎壓為0.7 MPa。在車轍實(shí)驗(yàn)中，以動(dòng)穩(wěn)定度作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。

1.4.2浸水劈裂實(shí)驗(yàn)

浸水劈裂實(shí)驗(yàn)是一種常見的用來評(píng)價(jià)混合料抗水損害性能的實(shí)驗(yàn)方法。將成型好混合料每組試件分成兩組：一組在25 ℃恒溫水槽中保溫22 h；另一組在25 ℃烘箱中保溫22 h。保溫結(jié)束后分別測(cè)試劈裂強(qiáng)度。用浸水前后的劈裂強(qiáng)度比作為評(píng)價(jià)混合料水穩(wěn)定性的指標(biāo)，由式（1）計(jì)算劈裂強(qiáng)度比。

式中：ISR 為浸水劈裂強(qiáng)度比，100%；R11為浸水劈裂強(qiáng)度，MPa；R12為干燥劈裂強(qiáng)度，MPa；PT1為第一組試件的實(shí)驗(yàn)荷載的最大值，kN；PT2為第二組試件的實(shí)驗(yàn)荷載的最大值，kN；h1為第一組試件的高度，mm；h2為第二組試件的高度，mm。

1.4.3抗剪性能實(shí)驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)通過單軸貫入實(shí)驗(yàn)與無側(cè)限抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)，用混合料的抗剪強(qiáng)度來評(píng)價(jià)乳化瀝青穩(wěn)定爐渣混合料的高溫抗剪性能，并通過計(jì)算得到混合料的黏聚力和內(nèi)摩阻角來分析爐渣對(duì)乳化瀝青混合料性能的影響。庫侖公式中反映了抗剪強(qiáng)度、黏聚力、剪切面法向應(yīng)力和內(nèi)摩阻角的關(guān)系，即：

式中：τ 為抗剪強(qiáng)度，MPa；c 為黏聚力，MPa；σ 為剪切面上的法向應(yīng)力，MPa；φ 為內(nèi)摩阻角，°。

在單軸貫入實(shí)驗(yàn)中，試件的變形經(jīng)過壓密階段、彈性工作階段、損傷階段、開裂破壞4 個(gè)階段。由于破壞拐點(diǎn)的位置代表試件發(fā)生了剪切破壞，是試件彈性工作的最高點(diǎn)，但對(duì)這個(gè)點(diǎn)的選取存在很大的困難，人為因素較大，不夠準(zhǔn)確。極值點(diǎn)的變化趨勢(shì)比破壞拐點(diǎn)的變化趨勢(shì)更明顯，并且極值點(diǎn)的數(shù)值可以從所得數(shù)據(jù)點(diǎn)中準(zhǔn)確得到，在本文的計(jì)算中，選取極值點(diǎn)作為數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算。單軸貫入和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)的典型應(yīng)力-變形圖如圖2 所示。

圖2 單軸貫入實(shí)驗(yàn)和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)的典型應(yīng)力-變形圖

對(duì)于單軸貫入實(shí)驗(yàn)，可以通過有限元建立符合實(shí)際受力的貫入模型，進(jìn)而求解出壓頭壓強(qiáng)為1 MPa時(shí)標(biāo)準(zhǔn)尺寸試件（100 mm ×100 mm）中最大剪應(yīng)力處的主應(yīng)力值，以此作為基本的抗剪參數(shù)。泊松比為0.35 的情況下，為了計(jì)算主應(yīng)力和抗剪強(qiáng)度，單軸貫入和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)破壞極值點(diǎn)壓強(qiáng)值所乘系數(shù)見表6。

表6 單軸貫入和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)破壞極值點(diǎn)壓強(qiáng)值所乘系數(shù)

本實(shí)驗(yàn)采用非標(biāo)試件（101.6 mm×63.5 mm），需要進(jìn)行修正。依據(jù)《瀝青路面結(jié)構(gòu)行為學(xué)》中非標(biāo)準(zhǔn)試件的抗剪強(qiáng)度修正系數(shù)表，抗剪強(qiáng)度修正如下：

式中：σp為單軸貫入強(qiáng)度，MPa；f 為剪應(yīng)力系數(shù)，取0.345；fh為高度校正系數(shù)，取0.848。。

實(shí)際應(yīng)用中將貫入實(shí)驗(yàn)中破壞極值點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)值乘以基本抗剪參數(shù)得到最大主應(yīng)力、最小主應(yīng)力，根據(jù)式（5）求出抗剪強(qiáng)度。然后結(jié)合無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，求解出混合料的黏聚力c 和內(nèi)摩阻角φ，計(jì)算公式如式（6）～（9）所示：

式中：σp為單軸貫入強(qiáng)度，MPa；σu為無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，MPa；Ap為單軸貫入實(shí)驗(yàn)壓頭的尺寸，cm2；Au為無側(cè)限抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)壓頭的尺寸，cm2；σg1為最大主應(yīng)力，MPa；σg3為最小主應(yīng)力，MPa。

將成型好的馬歇爾試件脫模后，在60 ℃的烘箱中放置5～6 h，取出試件后以1 mm/min 的加載速率分別進(jìn)行單軸貫入實(shí)驗(yàn)和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)。

1.4.4四點(diǎn)彎曲小梁疲勞實(shí)驗(yàn)

四點(diǎn)小梁彎曲疲勞（4PB）實(shí)驗(yàn)用于評(píng)價(jià)瀝青混合料的疲勞性能。采用C ontrols 公司生產(chǎn)的Pavelab 77-PV 41A 02 型標(biāo)準(zhǔn)板壓成型機(jī)制備瀝青混合料車轍板試件，并切割成尺寸為380×63.5×50 mm 的四點(diǎn)小梁試件。采用Nf50法作為判斷改性瀝青的疲勞破壞的標(biāo)準(zhǔn)[13-14]。實(shí)驗(yàn)溫度為25 ℃，加載頻率為10 Hz，應(yīng)變?yōu)?00 με。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

對(duì)普通乳化瀝青混合料（EAM）、乳化瀝青穩(wěn)定爐渣混合料（BAEAM）、乳化瀝青穩(wěn)定爐渣+水泥混合料（C+BAEAM）進(jìn)行高溫抗車轍實(shí)驗(yàn)、浸水劈裂實(shí)驗(yàn)與抗剪實(shí)驗(yàn)，并將結(jié)果與普通基質(zhì)瀝青混合料的各項(xiàng)性能進(jìn)行對(duì)比分析。

2.1 高溫車轍實(shí)驗(yàn)

如圖3 所示，在同一級(jí)配同一摻量的情況下，普通乳化瀝青混合料的高溫抗車轍性能劣于普通基質(zhì)瀝青混合料。摻入爐渣后的乳化瀝青穩(wěn)定爐渣混合料的高溫抗車轍性能相對(duì)于普通乳化瀝青混合料有略微下降，但二者性能較為接近。2% 水泥替代BAEAM 中的礦粉制成的乳化瀝青穩(wěn)定爐渣+水泥混合料的高溫性能有大幅改善，甚至好于普通基質(zhì)瀝青混合料。這充分體現(xiàn)出乳化瀝青穩(wěn)定爐渣+水泥混合料優(yōu)異的抗車轍性能，其不僅可以充分滿足一般道路的使用要求，同時(shí)相較于普通基質(zhì)瀝青混合料，更適用于高溫重載交通路面。

圖3 不同種類混合料的高溫車轍實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

2.2 浸水劈裂實(shí)驗(yàn)

如圖4 所示，3 種乳化瀝青混合料的未浸水劈裂強(qiáng)度均低于基質(zhì)瀝青混合料。其中，乳化瀝青穩(wěn)定爐渣+水泥混合料的劈裂強(qiáng)度最高，接近于普通基質(zhì)瀝青，而普通乳化瀝青與乳化瀝青穩(wěn)定爐渣混合料的劈裂強(qiáng)度則較低，且乳化瀝青穩(wěn)定爐渣混合料的劈裂強(qiáng)度略低于普通乳化瀝青混合料。

圖4 不同種類混合料的浸水劈裂實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

浸水后，水穩(wěn)定性排序?yàn)椋喝榛癁r青穩(wěn)定爐渣+水泥混合料＞普通基質(zhì)瀝青混合料＞乳化瀝青穩(wěn)定爐渣混合料＞普通乳化瀝青混合料。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，爐渣的摻入雖然略微降低了乳化瀝青混合料在干燥條件下的劈裂強(qiáng)度，但在浸水條件下，其對(duì)抗水損害性能的有利作用則體現(xiàn)出來。這是由于，浸水的過程中提供了促使?fàn)t渣發(fā)生火山灰反應(yīng)所需要的水分，反應(yīng)產(chǎn)生的水化物有利于增強(qiáng)爐渣與乳化瀝青的黏附性，增強(qiáng)了其水穩(wěn)定性。此外，水泥的摻入進(jìn)一步顯著提高了乳化瀝青的抗劈裂性能與抗水損害性能，這是因?yàn)樗嗤ㄟ^硬化，使集料與乳化瀝青膠結(jié)，提升了乳化瀝青與集料之間的黏附性，從很大程度上提升了混合料的水穩(wěn)定性。

2.3 抗剪性能實(shí)驗(yàn)

對(duì)4 類混合料進(jìn)行抗剪實(shí)驗(yàn)，其抗剪強(qiáng)度、黏聚力及內(nèi)摩阻角對(duì)比如圖5 所示。

圖5 不同種類混合料的抗剪實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

4 類瀝青混合料的內(nèi)摩阻角由大至小排序?yàn)椋喝榛癁r青穩(wěn)定爐渣+水泥混合料＞普通基質(zhì)瀝青混合料＞乳化瀝青穩(wěn)定爐渣混合料＞普通乳化瀝青混合料。

4 類瀝青混合料的黏聚力由大至小排序?yàn)椋浩胀ɑ|(zhì)瀝青混合料>乳化瀝青穩(wěn)定爐渣+水泥混合料＞乳化瀝青穩(wěn)定爐渣混合料=普通乳化瀝青混合料。其中，乳化瀝青穩(wěn)定爐渣+水泥混合料的黏聚力遠(yuǎn)大于其他兩種乳化瀝青混合料。

4 類乳化瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度由大至小排序?yàn)椋喝榛癁r青穩(wěn)定爐渣+水泥混合料＞普通基質(zhì)瀝青混合料＞乳化瀝青穩(wěn)定爐渣混合料＞普通乳化瀝青混合料。其中，乳化瀝青穩(wěn)定爐渣混合料與普通乳化瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度較為接近，且遠(yuǎn)低于普通基質(zhì)瀝青混合料。

2.4 疲勞實(shí)驗(yàn)

對(duì)4 類混合料進(jìn)行4PB 疲勞實(shí)驗(yàn)，其疲勞壽命對(duì)比如圖6 所示。

圖6 不同種類混合料的疲勞實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

根據(jù)不同瀝青混合料的四點(diǎn)彎曲小梁疲勞實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，4 類瀝青混合料的疲勞性能由大至小排序?yàn)椋喝榛癁r青穩(wěn)定爐渣+水泥混合料＞普通基質(zhì)瀝青混合料＞乳化瀝青穩(wěn)定爐渣混合料＞普通乳化瀝青混合料。

結(jié)果表明，普通乳化瀝青混合料的疲勞性能弱于普通基質(zhì)瀝青混合料，但摻入爐渣以及爐渣+水泥的乳化瀝青穩(wěn)定爐渣混合料能夠明顯提升乳化瀝青混合料的疲勞壽命。其中，水泥替代BAEAM 中的礦粉制成的乳化瀝青穩(wěn)定爐渣+水泥混合料的疲勞性能有大幅改善，優(yōu)于普通基質(zhì)瀝青混合料。這體現(xiàn)出了乳化瀝青穩(wěn)定爐渣+水泥混合料在工程中的適用性與耐久性。

3 結(jié)論

本文分別采用高溫車轍實(shí)驗(yàn)、浸水劈裂實(shí)驗(yàn)與單軸貫入實(shí)驗(yàn)和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度評(píng)價(jià)了乳化瀝青混合料的高溫抗車轍性能、水穩(wěn)定性能與抗剪性能。并分析了爐渣集料與水泥對(duì)乳化瀝青混合料的水穩(wěn)定性與抗剪強(qiáng)度的影響作用機(jī)理，得出以下主要結(jié)論：

（1）用爐渣集料替代部分天然集料得到的乳化瀝青穩(wěn)定爐渣混合料的高溫抗車轍性能略低于普通乳化瀝青混合料，且二者均劣于普通基質(zhì)瀝青混合料。然而，以2% 的水泥替代乳化瀝青穩(wěn)定爐渣混合料中的石灰石礦粉而得到乳化瀝青穩(wěn)定爐渣+水泥混合料的高溫車轍性能有顯著提升，甚至優(yōu)于普通的路用基質(zhì)瀝青混合料。說明水泥的摻入能夠彌補(bǔ)乳化瀝青穩(wěn)定爐渣混合料的高溫抗車轍性能的不足。

（2）除了乳化瀝青穩(wěn)定爐渣+水泥混合料的浸水劈裂強(qiáng)度外，3 類乳化瀝青混合料的劈裂強(qiáng)度均低于普通基質(zhì)瀝青混合料。在水穩(wěn)定性方面，乳化瀝青穩(wěn)定爐渣+水泥混合料＞普通基質(zhì)瀝青混合料＞乳化瀝青穩(wěn)定爐渣混合料＞普通乳化瀝青混合料。這說明爐渣與水泥均能有效提高乳化瀝青混合料的水穩(wěn)定性，且水泥的提高效果更加明顯。這是由于相比于普通集料，爐渣與乳化瀝青有著較高的黏附性；而相比于普通石灰石礦粉，水泥更能提高乳化瀝青與集料的黏附性；浸水的過程中也促進(jìn)了爐渣及水泥發(fā)生火山灰反應(yīng)，有利于增強(qiáng)爐渣與乳化瀝青的黏附性。

（3）通過單軸貫入實(shí)驗(yàn)和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)得知，普通乳化瀝青混合料與乳化瀝青穩(wěn)定爐渣混合料的抗剪性能均低于普通基質(zhì)瀝青混合料，且爐渣對(duì)乳化瀝青混合料的抗剪性能無明顯提高作用。而乳化瀝青穩(wěn)定爐渣+水泥混合料的抗剪性能優(yōu)于普通基質(zhì)瀝青混合料，這是由于水泥的硬化作用既增強(qiáng)了礦料與乳化瀝青之間的黏聚力，又增強(qiáng)了礦料之間的嵌鎖力，體現(xiàn)了水泥在提高乳化瀝青混合料抗剪性能方面的優(yōu)異作用。

（4）根據(jù)四點(diǎn)彎曲疲勞小梁實(shí)驗(yàn)結(jié)果，普通乳化瀝青混合料的疲勞性能低于普通基質(zhì)瀝青混合料，但爐渣以及爐渣+水泥的加入能夠提高乳化瀝青穩(wěn)定爐渣混合料的疲勞壽命，其中，乳化瀝青穩(wěn)定爐渣+水泥混合料展現(xiàn)出較優(yōu)的工程耐久性。

總體而言，爐渣能夠降低乳化瀝青的高溫抗車轍性能，但提高了乳化瀝青的水穩(wěn)定性、抗剪性能與疲勞性能。這證明了乳化瀝青穩(wěn)定爐渣混合料的應(yīng)用價(jià)值。將乳化瀝青穩(wěn)定爐渣混合料中部分礦粉替換為水泥，不僅能夠彌補(bǔ)其高溫抗車轍性能的不足，并且能夠顯著提升水穩(wěn)定性、抗剪性能并延長(zhǎng)疲勞壽命，甚至超過普通基質(zhì)瀝青混合料的性能水平。因此，在乳化瀝青穩(wěn)定爐渣混合料的實(shí)際應(yīng)用工程中，可以考慮以水泥代替部分礦粉，能夠取得良好的路用效果。