冷再生快速修补沥青混合料路用性能研究

引言
我国道路普遍存在着重载、大流量的交通特点， 沥青路面长期处于超负荷载状态下，使用寿命大大 缩减。传统修补工艺养护路面时，往往将铣刨掉的 旧沥青混合料直接丢弃，浪费资源的同时污染环境， 不符合公路建设坚持绿色发展道路的理念[2] 。我国 旧料利用率不足 30%，远远低于发达国家 90%以上的 利用率，如何提高旧料再生利用率成为亟待解决的问题。
在沥青路面再生技术研究中，乳化沥青冷再生是 目前常采用的处理方式之一，国内外学者采用添加石 灰、水泥等方式对冷拌乳化沥青冷再生料进行改性，并 对其配合比、路用性能进行设计和研究，取得较好效 果[4~10] 。如王宏等人研究了冷再生拌合用水量和水泥掺 加方式，确定最佳的掺加方式以改进冷再生料的性 能。但乳化沥青冷再生技术仍存在着强度发展慢、低、 水稳定性差等缺点，并不适用于沥青路面面层病害特 别是坑槽病害的修补，尤其是无法满足车流量大、抗震 抢修道路等需现场快速修补、短时间内开放交通的面 层坑槽病害快速修补。这些缺点大幅限制了乳化沥青 冷再生料的应用范围，阻碍旧沥青混合料再生利用率 的提高。基于此，上海昌吉研究了冷再生快速修补沥青混 合料的原材料选择、配合比及路用性能，以期实现快速 开放交通，同时抗水损害能力等路用性能优异的早强 型冷再生修补料可以扩展乳化沥青冷再生混合料的应用范围，提高旧沥青混合料的利用率，实现道路的绿色发展。

2 配合比设计
2.1 原材料
①旧沥青混合料 RAP。
采用的旧沥青混合料（简称RAP）为通车已6年的 高速公路沥青混凝土面层坑槽病害修补时铣刨而得， 室内使用颚式破碎机将其破碎，依据《公路工程集料试 验规程》（JTG E42-2005）进行筛分。参考国内外冷再 生相关级配设计范围，结合旧料筛分结果，依据《公路 沥青路面再生技术规范》（JTG F41-2008）中的中粒式级配范围，可知旧料筛分结果并不完全符合规范要求， 因此需要去除部分粒径的旧料并掺入新集料以调整级 配，最终调试结果分别为旧料 55%、新集料 40%、矿粉 5%。
②其他原材料。
乳化沥青：基于对集料裹附性能及对旧沥青软化 性能的考虑，试验采用阳离子慢裂型乳化沥青；早强型 填料：由P.C42.5、P.C52.5的普通硅酸盐水泥、早强剂和 减水剂组成为早强型填料，P.C42.5、P.C52.5按质量比配 制成复配水泥，早强剂、减水剂分别为氯化钙早强剂、 萘系减水剂；所用新集料主要技术性能满足《公路工程 集料试验规程》（JTG E42-2005）中规定；矿粉为贵阳某 厂所生产；水为饮用水。

3 早强型冷再生修补料性能分析
上海昌吉热拌沥青混合料、无早强型填料冷 再生料相比，加入早强型填料能够提高冷再生修补料 的早期劈裂强度和浸水劈裂强度。结果中掺入早强型 填料的3d早期劈裂强度达到0.92MPa，干湿劈裂强度比 在90%以上，远远满足我国冷再生技术规范要求，且表 明该早强型冷再生修补料具有优异的抗水损害能力。 分析原因：由于所用填料为水泥、早强剂和减水剂组成 的早强型填料，早强型填料早期剧烈的水化反应不仅 可以提高早期劈裂强度，同时可迅速吸收乳化沥青中 部分水分，加速乳化沥青破乳，水化热同时促进多余水 分的蒸发，乳化沥青破乳后逐渐形成沥青膜，与水泥水 化产物交织渗透并将集料紧密包裹粘结形成空间互穿 网状结构，改善冷再生修补料的密实度，从而提高冷再 生修补料的浸水劈裂强度。在冷再生修补料中不可必 免仍会有部分水泥未参与反应，这部分水泥因其比表面 积大、吸附力强而充当活性矿粉的作用，促进破乳后的 沥青与再生料发生化学吸附作用而使再生料之间以结 构沥青形式相粘结，进一步提高冷再生修补料的强度。

昌吉地质仪器检测结果可知，早强型冷再生修补料相比无早强型 填料冷再生料表现出更优异的低温抗裂性能；同时，其 最大弯拉应变值要略低于热拌沥青混合料，但弯曲劲 度模量要略高于热拌沥青混合料。分析原因：早强型 填料的掺入使冷再生修补料脆性增加，抗弯拉强度、最 大弯拉应变相比热拌沥青混合料有所降低，但降低幅 度较小，分别仅为4.84%、8.49%；而与热拌沥青混合料 相比，早强型冷再生修补料的弯曲劲度模量要略高于 热拌沥青混合料，表明早强型填料与乳化沥青形成的 空间网络互穿结构提高了冷再生修补料抵抗开裂的能 力，冷再生修补料获得“刚柔并济”的性能，低温抗裂性 能整体上得到改善。

4 结语
①早强型冷再生修补料中旧料掺配比例达到 55%，配合比设计中最佳含水量为3.7%，最佳早强型填 料用量为2.5%，最佳乳化沥青用量为3.8%。
②早强型冷再生修补料 3d 早期劈裂强度达到 0.92MPa，干湿劈裂强度比在 90%以上，冻融劈裂残留 强度比TSR值为89.0%，远远满足我国冷再生技术规范 要求，表明早强型冷再生修补料具有优异的抗水损害 能力，能够适应于潮湿环境下沥青路面坑槽病害的冷 再生快速修补。
③早强型冷再生修补料的动稳定度为4367次/mm， 最大弯拉应变值为2360uε，与热拌沥青混合料相比，早 强型冷再生修补料表现出更为优异的高温稳定性能和 低温抗裂性能。