基于对乳化沥青冷再生混合料早期强度研究.doc

基于对乳化沥青冷再生混合料早期强度研究-科技创新论文基于对乳化沥青冷再生混合料早期强度研究杨冬亮1李志刚1冯明林2张亘2（1.河南中大建设工程有限公司，河南 驻马店463000 ; 2.河南交院公路工 木般术有限公司,河南郑州451460 ）【摘 要】针对乳化沥青冷再生混合料的特点，通过对目前冷再生设计方法 比较，提出乳化沥青冷再生混合料早期强度的设计方法介绍了不同乳化沥青配 方早期强度选择的基本流程，建议采用最佳裹覆状况确定最佳流体含量，并由此 确定最佳乳化沥青用量和预拌水量最后通过混合料早期抗松散能力及取芯能力 确定最佳乳化沥青配方及性能验证，证明本文设计方法是可行的关键词乳化沥青；冷再生；配方设计；早期强度0概况国外将乳化沥青冷再生技术作为常规路面的养护维修、升级的方式之一，研 究表明乳化沥青冷再生技术是一种成本低效益高的方式［1］孚L化沥青冷再生采 用柔性方式再生柔性路面,可以提高道路等级，保持净高,重建道路轮廓，降低 费用,重复利用现有材料，节省新材料，消除旧路的一些病害,如车辙、拥包、 裂缝、松散等［2］,因而在沥青路面养护工程中得到越来越多的应用但目前世 界范围内，还没有形成统一的设计方法。

绝大部分的研究和设计方法还集中在乳 化沥青冷再生混合料的配合比设计及其长期路用性能研究等方面，对于乳化冷再 生混合料的早期强度研究较少,因此有必要对乳化沥青冷再生混合料的早期强度 进行研究1乳化沥青冷再生混合料强度形成机理同热拌混合料类似，孚L化沥青混合料强度构成因素同样是材料的内聚力和内 摩阻力，不同的是内聚力和内摩阻力有一个变化过程，在混合料初期和后期各自 对强度的贡献不同内聚力主要是由沥青的粘聚力及沥青与矿料的粘附力组成， 内摩阻力主要是由骨料之间的嵌挤和摩擦构成混合料抗剪强度可以通过三轴试 验方法应用摩尔-库仑包络线方程求得［3］:t=c+s tanj (1)式中：t——混合料的抗剪强度，MPac——混合料粘聚力，MPas 正应力，MPaj——混合料内摩擦角,rad与热拌混合料有所不同，碾压后的路面温度降到环境温度后，热拌混合料的 粘聚力c值就基本确定但乳化沥青冷再生混合料的粘聚力c值则需要经历一个 乳化沥青破乳、凝结,路面水分蒸发的过程,整个过程非常复杂和漫长2孚L化沥青冷再生混合料早期强度评价按照《沥青路面再生技术规范》(JTG F41-2008 )规定,冷再生层在加铺上 层结构前必须养生,养生时间不宜少于7do当满足以下两个条件之一时，可提 前结束养生：(1)可以取出完整芯样；(2)含水率低于2%。

实际过程中一般都 以条件1进行控制，因此针对冷再生混合料碾压完成至取出完整芯样这个阶段来 评价早期粘聚力、抗松散、抗磨耗及取芯能力［4］除此之外，通过乳化沥青配 方调整其破乳速度，并在破乳后能够使混合料快速形成强度2.1级配分析本文RAP料采用现场铁刨取样，砂当量为79% ,室内筛分，初步设计级配如图1（水泥采用C42.5普通硅酸盐，夕卜掺1.5% X满足《公路沥青路面再生技 术规范洪JTG F41-2008 ）大于50%以及级配的技术要求实测含水率为0.36% , 沥青含量为5.14%2.2和易性判定及最佳液体组合综合考虑备用几种乳化沥青配方，对各配方及乳化沥青用量下与合成级配矿 料进行试拌，用水量以所有矿料表面湿润为宜观察混合料工作性、均匀性、与 集料裹覆状态及其浆态如拌和后集料表面颜色接近乳化沥青本身颜色，且裹附 均匀全面，基本无花白料，和易性好，有少量浆体，浆体不流淌、不聚集，粗细料不分离，则混合料达到理想拌和状态，此时对应的液体组合（乳化沥青用量和=:预湿水用量）即为该乳化沥青用量下的推荐液体组合[==1初步选择3个以上的乳化沥青用量均能实现理想拌和状况的乳化沥青配方Fl、F2及F3进行试验，其技术指标见表1 ,推荐液体组合见表乙图1混合料的级配曲线S1初选配方的利化沥青技术指标FlF2B要求试验方法..1X)653-1995(l.lHcnm 街%0.06(UMa(x?WQJ1X)652-1W%63.163.363j6M3TO651-1993--< 2-Vi0. ]67J69.270JI50-150IlW 心O()U传"，eatM100AUG.>40106(15-19935"Id%0.47064055■ 1.0HI655-1W32.233XI<5.0HJ655-1W表2切迭配方的混合料推若液体组合Il化旖*配方• *. In财 e v ・，）H35tME23.39 JF33J232.3早期强度判定2.3.1抗早期松散能力判定借鉴肯塔堡飞散试验对混合料粘结性评价，同时根据混合料特点，对试验进行修正以评价冷再生混合料初期抗松散性。

取养生后试件直接放入洛杉矶磨耗试验机内进行试验，试验条件为5min （转速30r/min X 一般来说，孚L化沥青冷 再生路面完成压实至少一天后方可开放交通因此,试件成型及养生条件为:混 合料拌和后装入锡盒密封后放入25仁 湿度50%恒温恒湿箱中3h后旋转压实 30次,后放入20C.湿度80%恒温恒湿箱中24h后进行洛杉矶磨耗试验,每 组试件不少于4个试验结果见表3袁3混合科洛杉矶磨^试验结果•n!2322Af2113IUnill5结果表明，F2乳化沥青配方的冷再生混合料在试件成型后模拟现场养生条件 下，具有更好的抗早期松散能力2.3.2现场取芯能力判定采用2.3.1中描述的养生方法，将养生后混合料按照《公路工程沥青及混合料试验规程》(JTG E20-2011 )方法,成型300mmx300mmxl00mm车辙板试件［4］但碾压轮不需预热,同时为避免上下压实度不均匀,分两层压实，每 层压实厚度为5cm ,压实遍数为4+16个往返成型后放入20C、湿度80%恒 温恒湿箱中48h后取芯芯样室温放置3天后，在151下进行标准马歇尔劈裂 强度试验，结果见表4O淼4三神配方冷再生混合料芯样试粉结果-芯祥厚度二样心度芯样井述E：募 15 (MPa)>17-373.0fi 广03910.0un.o嘛完,定强度0.73n267.00J2结果表明：模拟现场情况下，采用F2配方的乳化沥青成型后的混合料具有 更强的取芯能力，芯样的早期强度也更为优异。

综合和易性和早期强度试验结果, 认定采用F2配方下混合料配合比设计效果好3冷再生混合料性能验证采用F2配方的乳化沥青，按照《公路沥青路面再生技术规范》(JTGF41-2008 )中规定的方法，最终结果见表5、表6表5最答乳化沥青用■及含水■试蟾堵累小潢片挨fit（尊）_，Ef・cm3)・T h f•We>3)空隙率•，MPa)冷向1333312102.46X10.450.89>一>14MOS结果表明,采用F2配方乳化沥青成型的冷再生混合料具有较高的劈裂强度 和马歇尔稳定度，同时还具有较好的抗水损害性能和抗高温车辙性能，总体路用 性能较好峪料化演有-F（%）水率E1」 默尔健 定度 （、>XS心要求一残脚性 i度>g度 比3）（%）601动 隐定度 （也 mm 1•5124MS0>70—4结语由于乳化沥青冷再生技术目前在国内外缺乏统一的设计方法，尤其是乳化沥 青配方与现场的适应性方面，缺乏指导性的评价方法针对本项目的施工特点, 在室内模拟现场的温度和湿度条件，通过混合料的早期抗松散和取芯能力评价来 选择乳化沥青配方并对选择的乳化沥青进行混合料的性能验证，表明所选择的 配方成型的冷再生混合料具有较好的可压实性能、较高的劈裂强度和马歇尔稳定 度，同时水稳定性能和高温稳定性能均较好。

并通过项目施工验证,进行针对性 的乳化沥青配方设计后，乳化沥青冷再生路面具有良好的工作和易性，且路面成 型后能够快速形成强度参考文献[1 federal Highway Administration .Pavement Recycling Guide-lines for State and Local Governments[M] . Washington , D . C .: FHWA , 1997.[2 ]李江.乳化沥青混凝土强度形成机理研究[J] .石油沥青，2007 ,21(2):26-31.［3 ］夏平，张国华,李胜强.孚L化沥青配方对冷再生混合料路用性能的影 响［J］.科学技术与工程，2012 , 21(2).［4 ］中华人民共和国交通运输部.JTG F41-2008公路沥青路面再生技术规 范［S］.北京：人民交通出版社,2008.［责任编辑：曹明明］。