改性乳化瀝青冷再生混合料路用性能研究

趙丹

（徐州市公路工程總公司，江蘇 徐州 221000）

0 引言

隨著我國公路行業(yè)的快速發(fā)展，交通壓力越來越大，已有公路的使用年限增加，許多高速公路進(jìn)入維修或者改擴(kuò)建的階段。高速公路在維修或者改擴(kuò)建過程中會產(chǎn)生大量的廢棄料，不僅占用土地資源，且會產(chǎn)生污染，對高速公路廢棄料的回收利用，不僅節(jié)省了資源，又減輕了環(huán)境污染。目前公路路面混合料中所使用的結(jié)合料多為普通乳化瀝青，對再生混合料的改性SBS瀝青使用較少。因此，本文以京滬高速刨銑后的RAP 料作為拌和材料，對兩種瀝青混合料的壓實(shí)特性進(jìn)行研究，為相關(guān)工程提供一定的參考。

1 工程概況

京滬高速公路的改擴(kuò)建工程，有利于緩解北京及上海兩地的交通壓力。本文以京滬高速新江段路面施工項(xiàng)目JHK-YZ23標(biāo)段為試驗(yàn)路段。標(biāo)段內(nèi)設(shè)：真武互通、丁伙樞紐、江都東互通，樁號范圍為K943+524.000—K969+534.093，全長26.010km。

2 試驗(yàn)原材料

2.1 集料及填充料

在對改性乳化瀝青冷再生混合料研究中，集料及填充料采用江西彭澤宏浩麻山礦業(yè)有限公司生產(chǎn)的普通礦料，礦料的粒徑范圍分別為9.5～13.2mm、4.75～9.5mm、2.36～4.75mm 及 0～2.36mm，其中粒徑小于2.36mm 為細(xì)集料，粒徑大于2.36mm 為粗集料。礦粉由泰州興港鴻翔新型環(huán)保材料有限公司生產(chǎn)，進(jìn)場集料經(jīng)檢驗(yàn)合格后方可使用。不同粒徑礦料的級配組成如表1所示。

表1 礦料篩分試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果表明，礦料的不均勻系數(shù)大于5，且曲率系數(shù)在1～3 之間，表明礦料的級配良好，符合路基路面施工規(guī)范。

2.2 結(jié)合料

改性乳化瀝青冷再生混合料的結(jié)合料中，以普通硅酸鹽水泥作為增強(qiáng)劑，乳化瀝青選用南通通沙瀝青股份有限公司生產(chǎn)的改性SBS瀝青作為膠結(jié)料，并利用自來水對普通硅酸鹽水泥和改性SBS瀝青進(jìn)行攪拌，直至符合規(guī)范要求。

2.2.1 普通硅酸鹽水泥

水泥的含量控制在1.0%～2.0%之間，根據(jù)試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，可將水泥的含量確定為1.5%，并對使用水泥的各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行檢測，和規(guī)范中的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對比分析，本次試驗(yàn)普通硅酸鹽水泥的指標(biāo)如表2所示。

表2 普通硅酸鹽水泥指標(biāo)

2.2.2 改性SBS瀝青

改性SBS瀝青混合料的性能指標(biāo)如表3所示。

表3 改性SBS瀝青的性能指標(biāo)

2.3 RAP料

試驗(yàn)所用RAP 料有兩種，一種為高速公路翻修過程中破碎的舊瀝青混合料A 及實(shí)驗(yàn)室配置的混合料B，配置混合料B 時，保證級配和混合料A 相同?；旌狭螦和混合料B的性能指標(biāo)如表4所示。

表4 混合料A和混合料B的性能指標(biāo)

3 改性乳化瀝青冷再生混合料拌和運(yùn)輸質(zhì)量控制

瀝青混合料在生產(chǎn)及運(yùn)輸過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制瀝青和集料的加熱溫度以及瀝青混合料的出廠溫度，其中集料溫度較瀝青溫度高20℃，瀝青混合料在運(yùn)輸過程中，溫度下降不應(yīng)超過10℃，瀝青混合料的溫度控制如表5所示。

表5 瀝青混合料拌和溫度 單位：℃

另外，在對瀝青混合料進(jìn)行拌和運(yùn)輸過程中，還需要注意以下事項(xiàng)：

（1）瀝青混合料進(jìn)行拌和前需要進(jìn)行試拌，確定拌和過程中的各項(xiàng)參數(shù)，并對配合設(shè)計(jì)比的合理性進(jìn)行檢測，本次試拌確定拌和參數(shù)為：混合料拌和時先將高模量劑與集料進(jìn)行干拌，干拌時間15s，然后加入改性瀝青進(jìn)行拌和，濕拌時間40s，上料時間10s，出料時間5s，每一盤料生產(chǎn)時間約70s，每盤產(chǎn)量可以在4～4.5t 之間調(diào)節(jié)。熱料倉儲存能力180t，生產(chǎn)效率200t/h。

（2）在進(jìn)行拌和過程中，應(yīng)有專人對拌和質(zhì)量進(jìn)行控制，檢測瀝青混合料拌和均勻性，保證拌制的混合料均勻一致、無花白料、無結(jié)團(tuán)塊或嚴(yán)重的粗細(xì)料分離現(xiàn)象，且瀝青中面層混合料試鋪當(dāng)天拌制，當(dāng)天攤鋪，不得提前拌制在儲料倉中儲存過夜。

（3）采用大噸位（＞50t）且自動覆蓋的運(yùn)輸車進(jìn)行瀝青混合料的運(yùn)輸，施工前對每輛運(yùn)輸車進(jìn)行編號，檢查運(yùn)輸車的車廂清潔情況，同時為防止瀝青與車廂板黏結(jié)，車廂側(cè)面板和底部涂一薄層隔離劑，但不得有余液積聚在車廂底部。

4 改性乳化瀝青冷再生混合料路用性能影響因素研究

在乳化瀝青混合料生產(chǎn)過程中，混合料的壓實(shí)質(zhì)量對后期在路面中的使用影響較大。因此，在乳化瀝青混合料成型過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制混合料的壓實(shí)質(zhì)量。

4.1 試驗(yàn)方案

通過室內(nèi)馬歇爾試驗(yàn)，研究不同拌和時間、拌和溫度等因素對改性乳化瀝青冷再生混合料壓實(shí)質(zhì)量的影響，不同影響因素的水平為：拌和時間分別為1.0min、1.5min、2.0min；拌和溫度分別為30℃、45℃、60℃。

4.2 試驗(yàn)結(jié)果

4.2.1 拌和時間對混合料壓實(shí)質(zhì)量影響

研究拌和時間對混合料壓實(shí)質(zhì)量影響時，需保證除拌和時間以外其他因素的統(tǒng)一：控制混合料的拌和溫度為30℃、乳液溫度為30℃，對普通乳化瀝青和改性SBS 瀝青混合料進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，拌和時間分別為1min、1.5min、2min，得到不同拌和時間下瀝青混合料的宏觀孔隙率如圖1所示。

圖1 不同拌和時間下瀝青混合料的宏觀孔隙率

由表1可以看出，兩種瀝青混合料的宏觀孔隙率均隨著拌和時間的增加，表現(xiàn)為先減小后增大的趨勢。當(dāng)拌和時間由1min 增加到1.5min 時，兩種瀝青混合料的孔隙率下降程度不同，其中普通乳化瀝青混合料下降了約5%左右，而改性SBS 瀝青混合料下降了約6%左右，表明改性SBS瀝青混合料較普通乳化瀝青混合料壓實(shí)質(zhì)量更好，且當(dāng)拌和時間為1.5min 時，拌和效果最好。

拌和時間對瀝青混合料宏觀孔隙率的影響主要體現(xiàn)在對瀝青材料和礦料之間的接觸效果及黏附程度的作用。當(dāng)拌和時間過短時，瀝青材料和礦料之間的接觸不充分，兩者之間的黏結(jié)力較小，孔隙率較大；當(dāng)拌和時間過長時，乳化瀝青出現(xiàn)破乳，導(dǎo)致瀝青和礦料之間的接觸效果及黏附程度下降。

4.2.2 拌和溫度

控制混合料的拌和時間為1.5min、乳液溫度為30℃，對普通乳化瀝青和改性SBS瀝青混合料進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，拌和溫度分別為30℃、45℃、60℃、75℃，得到不同拌和溫度下瀝青混合料的宏觀孔隙率如圖2所示。

圖2 不同拌和溫度下瀝青混合料的宏觀孔隙率

由圖2可知，隨著拌和溫度的增加，普通乳化瀝青混合料和改性SBS瀝青混合料的宏觀孔隙率表現(xiàn)為先減少后增大的趨勢。和普通乳化瀝青混合料在不同拌和溫度條件下的宏觀孔隙率均大于改性SBS瀝青混合料的宏觀孔普通乳化瀝青混合料隙率，且改性SBS瀝青混合料宏觀孔隙率隨著拌和溫度增加的下降幅度較普通乳化瀝青混合料宏觀孔隙率下降幅度更大。當(dāng)拌和溫度達(dá)到60℃時，普通乳化瀝青混合料和改性SBS瀝青混合料的宏觀孔隙率均達(dá)到最小，分別為9.58%和7.61%，這是由于隨著溫度的增加，使得瀝青材料和礦料之間混合不均勻，混合料成型緩慢，導(dǎo)致混合料的空隙率增加，因此為保證瀝青混合料的壓實(shí)質(zhì)量，應(yīng)將拌和溫度控制在60℃左右。

5 結(jié)語

本文以京滬高速新江段路面施工項(xiàng)目為工程背景，并利用京滬高速刨銑后的RAP 料作為拌和材料，通過室內(nèi)馬歇爾試驗(yàn)，研究不同瀝青混合料的壓實(shí)特性，研究表明：改性SBS瀝青混合料較普通乳化瀝青混合料的壓實(shí)質(zhì)量更好，且最佳拌和時間為1.5min，最佳拌和溫度為60℃。