行業(yè)資訊
探討乳化瀝青冷再生混合料強(qiáng)度影響因素分析
一、乳化瀝青用量對混合料強(qiáng)度的影響
為了分析乳化瀝青用量對混合料強(qiáng)度的影響情況，試驗(yàn)對5個乳化瀝青用量下的混合料進(jìn)行劈裂試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表2.1和圖2-1所示。試驗(yàn)結(jié)果顯示：（1）乳化瀝青用量和劈裂強(qiáng)度的關(guān)系曲線呈拋弧線狀，說明隨著乳化瀝青用量劈裂強(qiáng)度呈先增加后減小的趨勢；（2）乳化瀝青用量在2%~4%區(qū)間時，劈裂強(qiáng)度增長很快，乳化瀝青用量在4%~6%區(qū)間時，劈裂強(qiáng)度增長很慢，且有下降的趨勢。
從試驗(yàn)結(jié)果可知，在混合料的設(shè)計過程中，乳化瀝青的用量的選取應(yīng)在劈裂上升且上升比較緩慢的區(qū)間，如圖2-1中4%~5%之間。雖然強(qiáng)度快速上升區(qū)間如圖2-1中的2%~4%區(qū)間內(nèi)劈裂強(qiáng)度也能滿足要求，但由于劈裂強(qiáng)度波動較大，施工時難以保證混合料的強(qiáng)度均勻性，所以不建議選在劈裂強(qiáng)度快速上升的區(qū)間綜合考慮混合料的強(qiáng)度以及經(jīng)濟(jì)性，建議乳化瀝青用量為3.5%~4.5%。
表2.1乳化瀝青用量對劈裂強(qiáng)度影響的試驗(yàn)結(jié)果
圖2-1 乳化瀝青用量對劈裂響度影響的關(guān)系圖
3、新加集料對乳化瀝青混合料強(qiáng)度的影響
由于RAP料受銑刨刀頭的破碎，舊路病害的影響，而具有：均勻性差，塊狀骨料較多，細(xì)料、粉料偏少等特點(diǎn)。所以RAP的表觀級配是不準(zhǔn)確的，不穩(wěn)定的，在拌和和碾壓等施工過程中極易發(fā)生改變。一般在混合料的設(shè)計中會采用添加粗集料提高混合料骨架性，增加細(xì)集料提高混合料的密實(shí)性。為了分析添加新集料對混合料劈裂強(qiáng)度的影響，試驗(yàn)透過四種添加不同規(guī)格集料的混合料進(jìn)行劈裂試驗(yàn)，集料的規(guī)格見表3.1所示、各級配的比例及級配圖見表3.2和圖3-1所示，試驗(yàn)結(jié)果見表3.1所示。
3.1 各礦料篩分結(jié)果
圖3.2 各級配的礦料比例
圖3-1 級配曲線
表3.3 新加集料對劈裂強(qiáng)度的試驗(yàn)結(jié)果
從試驗(yàn)結(jié)果看，通過增加粗集料改善混合料的骨架性能后，劈裂強(qiáng)度和密度明顯提高；通過增加細(xì)集料改善混合料的密實(shí)性后，混合料的密度提高較大，而強(qiáng)度卻提高不是很大。從試件最終成型后的級配分析也可看出，添加了新集料的試驗(yàn)級配和設(shè)計級配擬合性好，而沒有添加新集料的試件級配卻發(fā)生的很大的改變。所以為了保證混合料的實(shí)際級配和設(shè)計級配保持一致性，為了盡可能的提高混合料的劈裂強(qiáng)度和承載能力，設(shè)計時應(yīng)增加一定量的粗細(xì)集料的用量以改善RAP的級配和強(qiáng)度。建議RAP的用量一般不宜超過85%。
二、擊實(shí)功對混合料強(qiáng)度的影響
《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》 (JTG F41-2008)要求乳化瀝青混合料采用二次成型的方法：試件先擊實(shí)50次，然后在60℃鼓風(fēng)烘箱中養(yǎng)生40小時，再將試樣從烘箱中取出，立即放置到馬歇爾擊實(shí)儀上，擊實(shí)25次，室溫冷卻12小時，最后測其強(qiáng)度。為研究不同擊實(shí)功對混合料強(qiáng)度的影響，對乳化瀝青用量采用4.0%，RAP用量為85%，添加15%的粗骨料（19~26.5mm）的混合料采用三種擊實(shí)次數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如表4.1和圖4-1所示。
表4.1 擊實(shí)次數(shù)對劈裂強(qiáng)度的影響試驗(yàn)結(jié)果
圖4-1擊實(shí)次數(shù)對劈裂強(qiáng)度影響的示意圖
試驗(yàn)結(jié)果顯示：隨著擊實(shí)次數(shù)的增加混合料的密度和劈裂強(qiáng)度也隨之增加。從最終成型試件的豎向剖面看，隨著擊實(shí)次數(shù)的增加，混合料中RAP中的團(tuán)塊顆粒越來越少，在增加擊實(shí)的作用下，團(tuán)塊顆粒逐漸被分散，試件孔隙越來越小，試件越來越密實(shí)，當(dāng)擊實(shí)次數(shù)達(dá)到75+25次時，混合料可以達(dá)到一個較密實(shí)的狀態(tài)，當(dāng)擊實(shí)次超過75+25后部分骨料逐漸被破壞。說明在室內(nèi)混合料設(shè)計時，可以通過增加擊實(shí)功來提高混合料的密度和壓實(shí)，但壓實(shí)度功不能超過骨料的承受能力，建議擊實(shí)次數(shù)不宜超過75+25次。
三、水泥對乳化瀝青冷再生混合料強(qiáng)度的影響
為了研究水泥對乳化瀝青冷再生混合料劈裂強(qiáng)度的影響，對乳化瀝青用量采用4.0%，RAP用量為85%，添加15%的粗骨料（19~26.5mm）的混合料添加四種水泥劑量后進(jìn)行劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)，擊實(shí)次數(shù)為75+25次，試驗(yàn)結(jié)果過如表5.1所示。
表5.1 水泥對乳化瀝青冷再生混合料強(qiáng)度影響的試驗(yàn)結(jié)果
試驗(yàn)結(jié)果顯示：隨著水泥用量的增加混合料的強(qiáng)度也隨之增加，試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)當(dāng)水泥用量增加時，水泥水化作用消耗的水也隨之增加，所以混合料中乳化瀝青的破乳速度也隨之加快。所以在確定水泥用量是既要考慮其對強(qiáng)度的影響，同時也要考慮其對施工性的影響，建議水泥的用量應(yīng)控制在2%以內(nèi)。
四、結(jié)語
從以上的試驗(yàn)結(jié)果看，乳化瀝青混合料強(qiáng)度的影響因素較多。所以在設(shè)計時應(yīng)對混合料進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，盡可能的提高混合料的劈裂強(qiáng)度，以延長乳化瀝青冷再生路面的使用壽命。建議進(jìn)行室內(nèi)設(shè)計時乳化瀝青混合料的劈裂強(qiáng)度不宜小于0.8MPa。
