大同地区乳化沥青厂拌冷再生配合比分析

2022-08-25王皓田

黑龙江交通科技 2022年7期

关键词：空隙乳化骨料

白翔，王皓田

(山西交院试验检测有限公司，山西太原 030006)

1 原材料

(1)铣刨料(RAP)：选取马走线(S201)广灵、灵丘段铣刨下来的旧路面层料，筛分后分为三档料，分别为10～30 mm、5～10 mm、0～5 mm。

(2)新骨料：10～20 mm碎石(龙虎岩石料厂)。

(3)填充材料：矿粉(塔山石料厂)。

(4)拌和用水：自来水，纯净无杂质。

(5)添加剂：P·O 42.5水泥。

(6)再生剂：特种乳化沥青(山西亚通公司)，技术指标见表1。

2 配合比设计组成

2.1 矿料配合比设计

配合比的设计方法参照JTG/T 5521-2019附录F。混合料级配范围采用AC-20中粒式级配范围，见表2。

表1 乳化沥青技术指标

冷再生混合料在设计级配时应该尽量提高RAP料的掺量，严格控制水泥用量。水泥用量不应超过1.8%。此处水泥用量选定为1.5%。对各档原材料筛分计算后可得目标配合比组成见表3，混合料级配见表4，级配曲线见图1。

表2 AC-20中粒式级配范围

表3 目标配合比组成

表4 混合料级配

图1 混合料级配曲线

2.2 确定最佳含水率

试验过程中，乳化沥青的添加量暂定为3.5%，按照无机结合稳定材料的制件方法进行击实，试验过程单独改变拌和水量，进而确定最佳含水量。具体试验结果见表5,如图2。

由图2关系曲线可知当含水率为5.0%时，干密度达到最大为2.200 g/cm，则该点对应混合料的最佳含水率。

表5 混合料击实试验数据

图2 混合料干密度与含水量的关系图

2.3 最佳乳化沥青用量

为了与更为接近现场实际施工，采用双面一次性击实75锤，然后再烘干的办法制备马歇尔试件。通过改变乳化沥青掺量制备相应的马歇尔试件，并对其进行15 ℃和25 ℃劈裂强度试验，从而得出乳化沥青最合适的掺量。试验结果见表6，变化趋势见图3、图4、图5。

表6 劈裂强度试验结果

图3 不同乳化沥青用量的劈裂强度的关系图

图4 不同乳化沥青用量的干湿劈裂强度比的关系图

图5 混合料空隙率随乳化沥青用量的变化图

从图3中可以得出随着乳化沥青用量的增加，15 ℃、25 ℃两组劈裂强度先增加后下降，当沥青用量为3.8%时，15 ℃、25 ℃两组劈裂强度可以取得最大值。结合图4，当沥青用量为3.8%时，干湿劈裂强度取得最大值。

由图5观察混合料空隙率在不同沥青用量下得前后变化，其随着乳化沥青用量的增加先减小再增大，在沥青用量3.8%附近，空隙率取得最小值。空隙率和劈裂强度呈现相反的变化趋势。分析其机理主要是因为乳化沥青破乳后和细骨料相互胶联填充空隙，并且更多的沥青凝胶体将再生骨料凝结，降低了骨料间在外力作用下的相对位移，从而使劈裂强度提升；当乳化沥青含量超过3.8%后，多余的乳化沥青在养生过程中来不及破乳，这将降低粗细集料之间的力的作用，导致空隙增多，劈裂强度下降。故乳化沥青的用量选择3.8%较为适宜。

3 路用性能验证

马走线(S201)广灵、灵丘段的厂拌冷再生配合比确定后，又对其路用性能进行了验证，验证结果见表7。

表7 再生料路用性能验证

从验证结果可以得出，最终配合比的热稳定性能和水稳定性能能够满足相关指标，具有良好的路用性能，适合用于实体实际路段的铺筑。

4 现场施工过程中的路面养生

现场施工过程中再生混合料在开放交通进行二次碾压之前必须得到充分养生。养生的速度取决于温度、湿度、降雨等自然因素，还取决于施工路段能否完全封闭等社会因素。由于改造路段经过村庄，交通无法完全封闭，就得在保证冷再生达到最短养生时间后尽快恢复交通。本节从施工现场钻取不同养生条件的冷再生芯样进行劈裂试验，结果见表8。

表8 施工现场再生层芯样劈裂试验结果

图6 养生时间-劈裂强度曲线

由表8、图6可以得出由于户外养生无法达到试验室的理想养生条件，导致水分蒸发不及时，乳化沥青破乳缓慢，实际的冷再生劈裂强度和理想情况还有很大差距。随着养生时间的增加，混合料的劈裂强度会逐渐增加，但是如果未达到技术要求的目标劈裂强度之前偶遇降雨天气，由于延缓了乳化沥青破乳和水分蒸发，混合料的劈裂强度也会有所下降。所以建议在自然条件下养护，时间不宜小于7 d；碾压完成后如遇降雨，需要备足防水布进行覆盖。