改性乳化沥青冷拌冷铺沥青混合料的试验研究.doc

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改性乳化沥青冷拌冷铺沥青混合料的试验研究
改性乳化沥青冷拌冷铺沥青混合料的试验研究

摘要：针对传统热拌沥青混合料的缺点，借鉴乳化沥青冷再生混合料的成型方法，以改性乳化沥青作为胶结料设计了冷拌冷铺沥青混合料，并进行了不同养生龄期冷拌冷铺沥青混合料的干湿劈裂强度及路用性能测试。结果表明，冷拌冷铺沥青混合料的干湿劈裂强度和干湿劈裂强度比、车辙试验动稳定度、弯曲试验破坏应变和冻融劈裂强度比均随养生龄期的增加而增加，且均满足现行施工规范中对改性热拌沥青混合料的技术要求，表明其具有应用潜力。

关键词：冷拌冷铺沥青混合料；改性乳化沥青；干湿劈裂强度；路用性能中图分类号：TQ522.65文献标识码：A
沥青路面因其具有行车舒适、适于连续铺筑、养护维修方便等特点，是我国也是世界各国高等级公路的主要路面结构型式。传统上，沥青路面面层多采用热拌沥青混合料，以形成稳定、均匀的沥青层，从而确保路面结构的稳定性和耐久性。然而热拌沥青混合料也有其自身的缺陷[1]，如为确保热拌沥青混合料的流动性，沥青混合料生产往往需要在较高的温度下进行，消耗大量能源的同时，也会因其沥青材料的老化；运距较远时，若热拌沥青混合料降温降幅过大或发生温度离析时，容易造成施工压实度不足，导致路面结构在使用过程中产生水损坏，从而严重影响路面的使用寿命[2]；热拌沥青混合料施工过程中排放的大量烟气也对施工人员的身心健康造成影响；此外，寒冷地区气温较低时，以热拌沥青混合料进行沥青路面施工难以确保铺装层质量，也会对降低路面的使用寿命。近年来，随着热拌沥青混合料温拌技术的发展，在延长沥青混合料施工季节、降低烟气排放等方面均产生了促进作用，但温拌技术添加的温拌剂无疑又增加了沥青混合料的施工成本[3]。
基于上述原因，道路工作者开展了冷拌冷铺沥青混合料的研究工作。实际上，国外早在上世纪二、三十年代就开始了关于冷拌冷铺沥青混合料的研究工作。与国外相比，我国对冷拌冷铺沥青混合料的研究相对较晚，且以往的研究成果主要用于沥青路面表面处治或坑槽修补等工作中，主要原因在于冷拌冷铺沥青混合料的技术性能在很大程度上受到沥青胶结料（液体石油沥青或乳化沥青）技术性能的制约。近年来国内乳化沥青（特别是乳化改性沥青）生产技术取得了长足的进步[4,5]，使得采用冷拌冷铺沥青混合料铺筑沥青面层成为可能。
本文采用国内某品牌改性乳化沥青，借鉴乳化沥青冷再生混合料的成型方法，设计了冷拌冷铺沥青混合料并确定了最佳沥青用量。在此基础上，测定了不同养生时间冷拌冷铺沥青混合料的劈裂强度和浸水劈裂强度，并分别以热拌沥青混合料的车辙试验、弯曲试验、冻融劈裂试验评价了冷拌冷铺沥青混合料的高温性能、低温性能和水稳定性等路用性能。试验结果表明，冷拌冷铺沥青混合料的干湿劈裂强度、干湿劈裂强度比、动稳定度、破坏应变和冻融劈裂比均随养生龄期的增加而增加，且路用性能评价指标满足现行施工规范中对改性热拌沥青混合料的技术要求，表明了冷拌冷铺沥青混合料的应用潜力。
1.冷拌冷铺沥青混合料设计
1.1原材料
本研究中，冷拌冷铺沥青混合料所用粗细集料分别采用10-15mm、5-10mm和0-3mm玄武岩石料，填料分别采用石灰岩磨细矿粉和硅酸盐水泥，其技术性能均满足现行施工规范对原材料的技术要求。沥青胶结料采用国内某阳离子SBS改性乳化沥青，其技术性能如表1所示：
表1SBS改性乳化沥青的技术性能
试验项目试验结果试验方法
破乳速度慢裂T0658
筛上残留物（1.18mm筛），%0.05T0652
黏度恩格拉黏度E2520T0622
赛波特黏度（25℃），s75T0623
蒸发残留物残留分含量72T0651
针入度（25℃），0.1mm76T0604
延度（5℃），cm38T0605
软化点，℃63T0606
溶解度，%98.5T0607
动力粘度（60℃），Pa.s1200T0620
弹性恢复（25℃），%78T0662
与粗集料的矿料粘附性，裹附面积>2/3T0654
常温储存稳定性（5天），%4.6T0655
由表1可见，所用SBS改性乳化沥青的残留分含量达到了72%，高于传统的乳化沥青（通常要求为>62%），且蒸发残留物具有良好的技术性能，基本达到了I-D级SBS改性沥青的技术标准。
1.2配合比设计
根据《公路工程沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2000）推荐的热拌沥青混合料级配范围[6]，设计了AC-13型冷拌冷铺沥青混合料，其中水泥掺量取为矿料总质量的2%，其余填料采用矿粉。设计级配曲线如图1所示：

图1设计级配曲线
依据《公路沥青路面再生技术规范》（JTGF41）中乳化沥青冷再生混合料配合比设计方法[7]，通过击实试验确定最佳含水率为10%。进而变换不同的乳化沥青用量，采用马歇尔方法进行试件成型，双面击实