（1.四川省公路规划勘察设计研究院有限公司 成都 611141；2.公路建设与养护技术、材料及装备行业研发中心 成都 611130；3.四川省路面结构材料及养护工程实验室 成都611130）

厂拌乳化沥青冷再生是利用专用机械设备先将原沥青路面铣刨、翻挖、破碎，再加入适量的乳化沥青、新集料（如需要）、水泥和水等，按一定比例拌和成混合料，然后经摊铺和碾压形成路面结构层的一种技术。具有可充分利用RAP、常温施工、施工速度快、降低造价、节约能源、保护环境等优点，可用于高速公路和一、二级公路沥青路面底基层、基层及下面层[1～3]。因此，近年来在昌九高速、G60 沪昆高速、G4 京港澳高速、福银高速、京张汽车专用线等各等级道路得到了广泛应用，室内配合比设计研究、性能研究、工程应用效果均达到了预期效果[4]。四川省路面大中修仍然以挖出重建为主[5]，每年都产生大量废旧RAP 材料，且没有得到很好的利用，造成了极大的浪费，推广乳化沥青厂拌冷再生技术，使路面养护走上资源节约型、环境友好型之路，实现交通可持续发展迫在眉睫。

本研究依托G85 渝昆高速公路（内宜路）乳化沥青厂拌冷再生试验段，对乳化沥青冷再生混合料性能开展系列研究，为四川省推广乳化沥青厂拌冷再生技术积累经验、提供参考。

1 项目概况

1.1 试验段

本次试验段选在G85 渝昆高速公路（内宜路）K251+000 ～K253+000 路段，本段于1999年底建成通车。原路面结构：5 cm 改性沥青AK-16B+7cm普通沥青AC-25I+20 cm 石灰粉煤灰稳定碎石+ 39 cm 石灰液态渣处治泥岩。2010年进行处治，处治路面结构：4 cm 改性沥青AC-13C+8 cm 普通沥青AC-20C+0.6 cm 稀浆封层+20 cm 水泥稳定碎石+严重病害处治后的原路面。本次冷再生路面结构：铣刨原沥青面层12 cm，在原基层上铺筑改性沥青同步碎石封层+9 cm 乳化沥青厂拌冷再生+5 cm 普通沥青AC-20+4 cm 改性沥青AC-13C。

1.2 拌和站

采用北京盛广拓公路科技有限公司SLPR4000 型沥青混合料冷再生拌和楼，如图1所示。主要包括骨料供应系统、粉料供应系统、乳化沥青供应系统、水供应系统、搅拌系统以及成品料输送系统等。

为更好控制冷再生混合料级配，确保施工质量，需要对现场铣刨的RAP 在拌和站进行破碎、筛分、分级。本项目采用颚式破碎机，将RAP分成0 ～5 mm、5 ～10 mm、10 ～30 mm 三种规格，如图2、图3所示。

图1 拌和站

图2 破碎机

图3 RAP 分级

2 原材料及成型方法

2.1 乳化沥青

试验段慢裂慢凝型普通乳化沥青，性能指标如表1所示，满足JTG F41—2008[6]技术要求。

2.2 RAP、新集料

对拌和站现场取的各档RAP 材料进行筛分，取施工现场10 ～30 mm 石灰岩新集料，筛分结果如表2所示。

2.3 配合比

施工现场确定的乳化沥青冷再生混合料配合比如表3所示，设计空隙率10%。

2.4 成型方法

取拌和站生产的乳化沥青冷再生混合料，采用大型马歇尔二次击实成型，具体方法如下：

（1）一次击实：混合料装入试模中，双面各击实150 次；

（2）养生：将试样连同试模一起侧放在60 ℃的鼓风烘箱中养生48 h；

（3）二次击实：将试模从烘箱中取出，立即放置于马歇尔击实仪上，双面各击实70 次，冷却至常温后脱模。

表1 乳化沥青性能试验结果

表2 原材料筛分结果

表3 乳化沥青冷再生混合料配合比

3 性能检测

3.1 高温性能

（1）马歇尔稳定度试验

马歇尔稳定试验可在一定程上反应沥青混合料的高温型，对60 ℃烘箱养生48 h 的试件，进行40 ℃马歇尔稳定度试验，试验结果见表4。由表4可以看出乳化沥青冷再生混合料马歇尔稳定度、残留稳定度满足规范要求。

（2）车辙试验

研究表明，车辙试验能较好地反应沥青混合料高温抗变形能力，为此对乳化沥青冷再生混合料进行车辙试验，试验结果见图4、图5所示。

1）碾压成型的车辙板试件分别60 ℃烘箱养生24 h、48 h、72 h 后，分别进行60 ℃车辙试验；

2）碾压成型的车辙板试件在60 ℃烘箱养生48 h 后，分别进行60 ℃、70 ℃车辙试验。

图4 60 ℃动稳定度随养生时间变化

图5 不同温度动稳定度

从图4可以看出，随着养生时间增加，乳化沥青冷再生混合料动稳定度不断增加，48 h 后，增加幅度开始减缓。从养生时间由24 h 增加到48 h，动稳定度增加了39.6%，养生时间由48 h增加到72 h，动稳定度仅增加了8.9%。

从图5可以看出，60 ℃动稳定度满足规范要求，温度增加到70 ℃，动稳定度下降了89.6%，这可能与使用的乳化沥青为普通乳化沥青有关。

3.2 劈裂试验

劈裂强度是沥青路面结构设计参数之一，可反映沥青混合料的抗拉性能，JTG F41—2008 中规定可采用劈裂强度进行冷再生混合料的配合比设计，为此实验室对乳化沥青冷再生混合料劈裂强度进行了研究。

（1）不同龄期劈裂强度

对一次击实成型后的试件，在60 ℃烘箱进行不同龄期（24 h、48 h 及72 h）养生后，进行二次击实成型，试件冷却脱模，测试15 ℃劈裂强度，试验结果见图6。

图6 15 ℃劈裂强度随养生时间变化

从图6可以看出，随着养生时间增加，乳化沥青冷再生混合料15 ℃劈裂强度不断增加，养生时间由24 h 增加到72 h，劈裂强度增加了42.9%，养生48h 劈裂强度为0.86 MPa，满足规范使用求。

（2）15 ℃干湿劈裂试验

对60 ℃烘箱养生48 h 后的试件，分别进行15 ℃干、湿劈裂强度试验，试验结果如图7所示。

（3）25 ℃劈裂试验

对60 ℃烘箱养生48 h 后的试件，分别进行25 ℃干、湿劈裂强度试验，试验方法如下：

一组试件放入25 ℃±0.5 ℃的水中保温1.5 h ～2 h，然后进行干劈裂试验；另一组试件放入25 ℃±0.5 ℃的水中浸泡24 h，然后进行湿劈裂试验，试验结果如图7所示。

图7 不同温度劈裂试验结果

从图7可以看出，25 ℃干、湿劈裂强度分别约为15 ℃干、湿劈裂强度60%，15 ℃干湿劈裂强度比为95.7%，25 ℃干湿劈裂强度比为104.2%，满足规范使用要求。

3.3 水稳性能

为了更好评价乳化沥青冷再生混合料水稳性能，采用冻融劈裂试验、水敏感性测试、飞散试验进行试验。

（1）冻融劈裂试验（F-T）

冻融劈裂试验试验广泛用于评价沥青混合料的水稳性能，操作简单，易于推广。对60 ℃烘箱养生48 h 养生后的两组试件，按照JTG E20—2011 方式进行冻融劈裂试验。

（2）水敏感性测试

由于冻融劈裂试验所需试验时间较长，国外开发了快速评价沥青混合料水稳性能试验仪器——MIST 水敏感性试验仪，可在数小时时间内完成水稳性评价试验，并可模拟轮胎压力对潮湿路面的冲刷，如图8。

图8 MIST 水敏感性测试仪

对60 ℃烘箱养生48 h 养生后的两组试件，一组试件采用ASTM D7870 / D7870M-13 标准参数进行试验[8]：试验温度为60 ℃，最大冲刷应力为40 psi，冲刷次数3 500 次，另一组试件不经处理，两组试件一起放入25 ℃恒温水浴中2 ～3 h，测试劈裂强度，试验结果如图9。

从图9可以看出，与冻融劈裂试验的0.52 MPa相比，MIST 处理试件的劈裂强度下降为0.33 MPa，这也导致MIST 试验的TSR仅有63.2%，远小于冻融劈裂试验的92.6%。也即，对乳化沥青冷再生混合料，MIST 试验条件比冻融劈裂更苛刻，混合料抗水冲刷性能较差，MIST 是否能有效评价冷再生混合料还需进一步研究。

图9 冻融劈裂与MIST 试验结果对比

（3）飞散试验

对60 ℃烘箱养生48 h 养生后的两组试件进行试验，分别进行标准飞散试验和浸水飞散试验，其中标准飞散试验试件在室温中放置了4 d，浸水飞散试验试件在室温中放置了10 d，试验结果图10所示。

从图10中可以看出，乳化沥青冷再生标准飞散质量损失为12.1%，满足规范中对SMA 的要求；浸水飞散质量损失为13.9%，与标准飞散相比，略有增加，但仍然满足规范要求，可能与试件在室温中放置试件较长有关，需要进一步研究。

3.4 渗水试验

乳化沥青冷再生混合料空隙率较大，其渗水系数直接决定了水是否易于进入，也影响了混合料的耐久性。ASTM PS129-01,（2001）[9]依据达西定律，测定变水头压力下混合料的渗水系数，水在混合料内部只有竖向流动。将养生48 h 后的试件分别切割成约3 cm 和6 cm 两个高度，采用渗水仪对试件进行渗水试验，试验结果如表5所示。

图10 飞散试验结果

表5 渗水试验结果

从表5可以看出，渗水系数与试件厚度有一定关系，试件厚度越大，渗水系数越小；渗水系数与空隙率相关性不强。文献[10]给出了沥青混合料渗水系数的等级范围，如表6所示，并认为混合料渗水系数的上限为1.25×10-3cm/s。可以看出，试验室测得乳化沥青混合料渗水系数属于低渗透性范围，实际路面设计厚度通常大于10 cm，可见渗水系数应该更低。也即虽然乳化沥青冷再生混合料空隙率较大，但可能分布较广，未形成上下连通的空隙，渗水系数较小。

表6 热拌沥青混合料渗水系数分级

4 试验段铺筑

2015年10月15-21日，在K251+000 ～K253+000段现场铺筑了试验段，如图11所示。从现场施工效果来看，旧路面RAP 材料为卵碎石，吸水性较差，保水效果不好；施工气温较高，在25 ℃左右，混合料运至现场，到开始摊铺一般等待时间为2 h，混合料失水较多，比较干涩，钢轮压路机碾压过后，新集料表面沥青膜较薄，易被带走而形成“花白料”，有微裂缝出现，重型轮胎压路机碾压后，可有效消除微裂纹。

图11 试验段铺筑现场

碾压成型后，自然养生24 h、48 h 进行现场钻芯。养生24 h 后取芯，比较困难，个别位置能取出完整芯样，养生48 h 后，可完整取出芯样，如图12所示。对芯样测试空隙率及渗水系数，如表7所示。可以看出，现场施工厚度变异性较大，空隙率均匀较好，略大于目标空隙率10%，渗水系数小于室内试验结果。可见，采用合理的压实工艺、压实设备，乳化沥青冷再生混合料压实度能得到有效控制。

5 结论

（1）乳化沥青冷再生混合料强度随养生龄期的增加而增加，室内可采用60 ℃养生48 h 的试件评价乳化沥青冷再生混合料性能。

（2）乳化沥青冷再生混合料性能的高温性能、水稳性能等各项性能指标均满足现行规范要求，MIST、飞散试验用于评价水稳性能还需进一步研究。

（3）乳化沥青冷再生混合料渗水系数与高度有一定关系，与空隙率关系不明显。虽然混合料空隙率较大，但其空隙分布较广，连通空隙少，导致渗水系数较小。

（4）应根据原材料、天气情况，及时调整含水量，采用合理的碾压工艺，保证压实效果。现场高度控制变异性较大，渗水系数小于室内结果，乳化沥青厂拌冷再生技术长期使用性能还需跟踪观测。

图12 钻芯取样

表7 芯样测试结果