水泥乳化沥青再生水泥稳定碎石基层材料研究.pdf

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1、公路 年月第期 文章编号：（）中图分类号：文献标识码：水泥乳化沥青再生水泥稳定碎石基层材料研究杜少文（长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室西安市 ）摘要：采用水泥和乳化沥青再生水泥稳定碎石回收材料，通过马歇尔击实法确定了再生混合料的最佳外加水量和最佳乳化沥青用量，测试了不同水泥用量下再生混合料高温养生后的劈裂强度、浸水劈裂强度比、冻融劈裂强度比，以及混合料不同龄期的劈裂强度和抗压强度。试验结果表明，水泥和沥青同时影响再生混合料的强度，随着水泥用量增大，再生混合料的最终劈裂强度增加，水稳定性增强，劈裂强度和抗压强度增长速度加快。再生混合料中的最优水泥用量需要综合考虑乳化沥青再生混合料设计标准

2、和无机胶凝材料再生混合料设计标准来确定，本文推荐最佳水泥用量取 左右。关键词：水泥稳定碎石回收材料；水泥；乳化沥青；强度；水稳定性半刚性基层材料具有强度高，板体性好的特点，广泛用于我国高等级公路路面基层，其中水泥稳定碎石（）是最为常用的半刚性基层材料之一。近年来，我国 世纪 年代修建的大量高等级公路步入了大中修期限，许多调查发现路面结构中半刚性基层发生了严重的损坏，因此基层的结构性修复成为不可回避的问题。我国现行以及以前的沥青路面设计方法均是建立在基层作为承重层的基础上，路面基层往往采用较厚的半刚性材料，大约是沥青面层的倍，结构性修复时需要处治的半刚性材料数量很大，研究其合理利用对于保护环境、

3、节约资源意义重大。但是，与半刚性基层材料再生利用相关的研究文献并不多，文献 采用水泥重新稳定旧路 ，认为其强度满足基层要求；文献 采用泡沫沥青和水泥冷再生 ，同样认为再生混合料可以满足基层的力学性能需要。理论上讲，采用水泥再生 形成的再生混合料仍然具有半刚性材料的固有缺点，容易产生收缩开裂，沥青面层也容易产生反射裂缝。采用沥青等柔性材料可以克服这一缺点，但是无论乳化沥青还是泡沫沥青再生的 混合料均具有早期强度低或者水稳定性较差的缺点，需要添加水泥提高早期强度或者改善水稳定性。已有研究表明，综合应用沥青与水泥稳定的冷拌混合料，能发挥两种胶结材料的优点，混合料早期强度、水稳定性等、抗裂性和其他性能

4、均表现良好。因此，本文针对旧路水稳碎石回收材料（）的特点，采用不同用量的水泥和乳化沥青再生水稳碎石，通过室内试验研究了其强度和路用性能的变化规律，研究结果可以为水泥稳定碎石基层的再生利用提供一种新的选择。原材料和试验方案 原材料通过测试得到阳离子慢裂型乳化沥青固含量，蒸发残留物 针入度为 （），延度为 ，软化点为，乳化沥青与集料裹附性较好，与水泥拌和均匀。水泥采用 号普通硅酸盐水泥，筛的通过百分率为，初凝时间约 ，终凝时间约。来自某高速公路基层大修中的铣刨料，通过取样筛分获得 的级配见表。通过烘干试验测得 的含水率为 。表旧水泥稳定碎石回收材料的级配组成筛孔 通过率 收稿日期：观 察 水 稳

5、碎 石 集 料 的 表 面 特 征 可 以 发 现，中许多粗集料表面部分裹附有明显的水泥砂浆，完全没有裹附水泥砂浆的粗集料占少部分，大部分细集料表面也裹附有水泥砂浆，或者其本身就是水泥砂浆破碎而成。这主要因为较强的铣刨切削力会破坏较大粒径的集料，将水泥砂浆与集料分离，同时会使砂浆进一步破碎。水泥砂浆表面粗糙多孔，具有很强的吸水性，它的存在会增加集料表面构造深度，提高胶结材料与再生集料之间的黏结。分析表中再生集料级配可以发现其满足悬浮密实型 级配范围，也满足 级配范围，级配整体表现出良好的连续性。考虑到就基层处于面层下，集料本身强度衰减较小，因此本文决定 利用旧回收材料。试验方案本研究采用乳化沥

6、青和水泥同时作为胶结材料再生 ，再生混合料设计时，考虑到试件制作方法的一致性，最佳用水量和最佳乳化沥青用量确定时均采用马歇尔击实法制作试件。由于乳化沥青混合料或者乳化沥青再生混合料还没有统一的养生方法，为了充分发挥水泥的早期反应特性，先将成型的再生混合料在室温下养生，然后脱模养生，立即进入 烘箱养生，然后冷却到室温，进行相关试验。再生水稳碎石混合料中含有水泥，为了优化水泥用量，综合采用高温养生后劈裂强度、水稳定性试验结果，以及不同龄期劈裂强度和抗压强度试验结果，参照乳化沥青再生混合料和无机胶凝材料再生混合料相关规范，确定水泥用量。最佳外加水量确定再生混合料拌和、压实过程中起润滑作用的是水，包括

7、外加水和乳化沥青中的水。乳化沥青中的含水量相对固定，外加水是影响最佳含水量的主要因素。最 佳 外 加 水 量 确 定 时，固 定 水 泥 用 量 为 ，乳化沥青用量，变化外加用水量制作试件，养生后测试毛体积密度和劈裂强度，毛体积密度采用抽真空法测试，劈裂强度测试温度为，外加水量与再生混合料毛体积密度以及劈裂强度关系见图。分析图数据可知，随着外加水量增加，再生混合料毛体积密度和劈裂强度均会出现峰值，且峰值对应的外加含水量均为 ，因此混合料最佳外加水量为 ，同时也说明采用马歇尔击实法确定再生混合料外加水量是合理的。图外加水与劈裂强度、毛体积密度关系乳化沥青和水泥含量变化，混合料所需的外加水量会发生

8、变化。水泥含量变化固定时，可以采用总含水量（外加水与乳化沥青中的水之和）不变的原则，简单计算乳化沥青变化时混合料需要的外加用水量；若水泥含量发生变化时，可以重新采用该法确定混合料的最佳外加水量。混合料配合比设计最佳外加含水量确定后，采用劈裂强度作为主要控制指标，通过变化乳化沥青用量可以确定混合料的最佳乳化沥青用量，表是再生混合料配合比设计结果。分析表试验结果可知，随着水泥用量增加，最佳外加水量增加，再生混合料的劈裂强度增大，加入 ，和 水泥后，混合料劈裂强度分别增大，和，但是水泥用量从 增加到 ，混合料劈裂强度数值增加较小。另外，随着水泥用量增加，最佳外加水量虽然增加，但是混合料最佳乳化沥青用

9、量先减小后增大。这可能是水泥用量较小时，再生集料周围覆盖的多孔水泥砂浆吸附了部分黏度较小的沥青，最佳乳化沥青用量较大；随着水泥用量增大，水泥沥青复合胶结材料的黏度大大被改善，砂浆表面吸附的胶结材料数量降低，最佳乳化沥青用量有所减小；水泥用量过大时，水泥沥青复合胶结材料黏度过大，结构复合胶结材料增加，因此乳化沥青反而增加。这种现象也说明再生混合料中水泥与乳化沥青同时起到的胶结材料的作用，且两种胶结材料相互影响。再生路面设计规范规定，乳化沥青再生混合料强度大约 时，可以作为基层使用，分析表数据可知，乳化沥青或者水泥乳化沥青的再生水稳碎石可以用于旧路基层。年第期杜少文：水泥乳化沥青再生水泥稳定碎石基

10、层材料研究表再生水稳碎石混合料配合比设计结果水泥含量 最佳外加水量 最佳乳化沥青含量 空隙率 劈裂强度 性能评价 水稳定性采用浸水劈裂强度试验和冻融劈裂强度试验评价再生混合料的水稳定性。浸水劈裂强度试验采用规范规定进行，然后计算劈裂强度和浸水劈裂强度之间的比值，冻融劈裂强度参照普通沥青混合料冻融劈裂强度试验方法进行，试验结果见图。分析图中的数据可知，单纯采用乳化沥青稳定的再生水稳碎石混合料，浸水劈裂强度比（）和冻融劈裂强度比（）均较小，难以满足再生路面规范中的要求。随着水泥用量增大，这两个试验指标均增加，水泥用量为 时，值稍大于，满足再生规范中乳化沥青再生混合料的水稳定性要求；当水泥用量为 时

11、，和 明显增加，表现出良好的水稳定性。由此可见，再生水泥稳定碎石混合料中，水泥用量应该大于 。图再生水稳碎石混合料水稳定试验结果 龄期与强度常温养生时水泥乳化沥青再生水稳碎石混合料强度会随着龄期增长，本文对室温（）养生、的再生混合料进行了劈裂强度和抗压强度试验，劈裂强度试件采用击实法，抗压强度试件采用静压法制作，试验结果见表。分析表数据可知，随着龄期增长，再生混合料的劈裂强度和抗压强度均呈增加。水泥用量 时，劈裂强度和抗压强度分别为 的 和，水泥用量 时劈裂强度和抗压强度为 的 和，这说明增加水泥用量会增加混合料强度增长率。原因为水泥水化产物增多，而且水泥与沥青相互作用增加了沥青的性能恢复速度

12、，这导致水泥沥青复合胶结材料与再生集料之间黏结力增大。当水泥用量 时，劈裂强度数据以大于 ，满足乳化沥青再生混合料高温养生后作为基层劈裂强度大于 的规定。这说明水泥用量较大时，再生混合料在自然养生下就能达到较高的早期强度，这对于再生路面较早开放交通有利。分析表抗压强度数据可知，水泥用量 时，再生混合料的抗压强度强度仅为 ，而采用 水泥的再生混合料的抗压强度达到了 ，无机胶凝材料再生混合料规范规定混合料的抗压强度应该大于，参考此规定本文推荐水泥乳化沥青再生混合料中水泥用量应该采用 。表水泥乳化沥青再生水稳混合料强度与龄期关系水泥用量 龄期 劈裂强度 抗压强度 结语（）乳化沥青稳定再生水稳碎石集料

13、时，混合料劈裂强度较低，水稳定性较差，水泥的加入能大大改善再生水稳碎石混合料的劈裂强度和水稳定性。（）水泥乳化沥青再生水稳碎石混合料中，水泥和乳化沥青两种胶结材料相互影响，适当增加水泥用量可以降低最佳乳化沥青用量，并提高水稳定性，且增大常温养生时混合料劈裂强度和抗压强度。（）参照乳化沥青再生混合料设计规范和无机胶结材料再生混合料设计规范，综合考虑水泥乳化沥青再生混合料劈裂强度、水稳定性，不同龄期劈裂强度和抗压强度，本文推荐水稳碎石再生时水泥用量应该取 左右。参考文献：沈金安 高速公路沥青路面早期水损坏分析与防治对策 北京：人民交通出版社，陈海峰，王晓刚，冯玮水泥稳定碎石冷再生混合料抗冲刷性能试

14、验研究公路交通科技：应用技术版，（）：公路 年第期公路 年月第期 文章编号：（）中图分类号：文献标识码：膨胀珍珠岩改性沥青应用研究王军，张洪瑞（烟台市莱山区公路管理局烟台市 ；长安大学公路学院西安市 ）摘要：针对常用聚合物改性沥青造价高、不利于在地方道路建设和维护中推广应用的缺点，提出对基质沥青进行膨胀珍珠岩矿物填料类改性方法。通过膨胀珍珠岩改性沥青“三大指标”测试，膨胀珍珠岩改性沥青混合料马歇尔稳定度、车辙试验、低温单轴压缩试验以及导温导热试验，评价珍珠岩改性效果。试验结果表明，膨胀珍珠岩能够提高基质沥青的软化点和针入度指数、降低基质沥青的温度敏感性；同时，能够在一定程度上改善混合料的高、低

15、温性能，极大地降低混合料的导温、导热系数。关键词：道路工程；改性沥青；膨胀珍珠改性沥青随着道路交通量的迅猛增长，重载和超重载现象不断增加以及渠化交通愈趋严重，对沥青混凝土路面所用材料提出了更高的要求。沥青胶结料作为沥青混凝土路面最为主要的原材料之一，其性能的优劣极大程度地决定了沥青混凝土路面的使用寿命。因此，目前通常在沥青中添加各种聚合物或其他材料以改善沥青的性能，来满足公路交通建设的需要。在高等级公路建设过程中，使用最为成熟的是 改性沥青，并取得了良好的效果。然而，由于 改性沥青设备投资大、改性技术和施工工艺复杂、成本昂贵，限制了其在地方道路建设中的推广应用。近年来，国内外一些学者开展了硅藻

16、土、碳黑、硫磺等改性沥青的研究，并取得了一系列的研究成果，使得掺加矿物填料成为了一种经济、有效的沥青改性方法。基于硅藻土改性沥青的改性效果良好，本文对膨胀珍珠岩改性沥青进行了探索，并取得了良好的效果。原材料性质 膨胀珍珠岩改性剂膨胀珍珠岩是一种由火山喷发经急剧冷却而成的玻璃质酸性熔岩，经 高温下瞬时灼烧而成的具蜂窝状结构松散颗粒，比表面积为 ，微孔体积 ，堆积密度 。具有比表面积大、吸附性强、质轻、耐酸碱、多孔、化学性质稳定等特性，在沥青混凝土路面材料中添加一定量的膨胀珍珠岩可以改善沥青的性能，提高沥青混凝土路面的使用寿命。试验所用膨胀珍珠岩产于河南信阳，经球磨机磨细，再过 筛，然后经偶联剂表面处理。表珍珠岩矿粉的化学成分 沥青及矿料基质沥青采用国产 号沥青，粗细集料均采用石灰岩碎石，填料为石灰石矿粉，集料的各项技术性能都满足规范要求。矿质混合料级配采用 型，其合成级配见表。收稿日期：檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿 孙建勇，王德群，张晨 泡沫沥青再生水泥稳定碎石基层材料室内试 验研究中 外 公 路，（）：杜少文，李立寒，袁坤水泥乳化沥青混合料中合理 比的试验研究建筑材料学报，（）：公路沥青路面设计规范 公路沥青路面施工技术规范 公路沥青路面再生技术规范