泡沫沥青再生混合料强度性能研究

罗红梅１，２ 徐鹏１，２

（１长江大学研究生学院湖北荆州４３４０２３２湖北省农业科学院湖北武汉４３００６４）

摘要：泡沫沥青冷再生混合料的力学性能是各国学者关注的焦点。在调研国内外研究成果及前期研究的基础上，拟设计试验采取不同试验方法以及试验条件对泡沫沥青冷再生混合料的强度进行研究，为后续进一步提高泡沫沥青混合料力学性能提供依据，并为提出适合高等级公路路面改造项目泡沫沥青厂拌冷再生设计与施工提供技术指南。

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关键词 ：泡沫沥青；厂拌冷再生；干劈裂强度；稳定性

中图分类号：U414文献标识码：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６６５－２２７２．２０１5．07．００45

根据《公路沥青路面再生技术规范》（ＪＴＧ Ｆ４１－２００８）规定，厂拌冷再生是将回收的沥青路面材料（ＲＡＰ）运至拌和厂（场、站），经破损、筛分，以一定的比例与新集料、沥青类再生结合料、活性填料（水泥、石灰等）、水进行常温拌和，常温铺筑形成路面结构层的沥青路面再生技术。

目前的研究表明，由于泡沫沥青再生混合料组成材料的特殊性，其性能既不同于热拌沥青混合料，也不同于水泥稳定类材料，表现为泡沫沥青再生混合料强度和稳定性将随着时间显著增长，这是热拌沥青混合料所不具备的特性，但是后期强度和稳定性却显著低于水泥稳定类材料。影响泡沫沥青混合料强度性能的因素有很多，本文就泡沫沥青用量、细料和粉料的掺入量、拌合温度等方面进行研究。

１泡沫沥青用量对强度的影响

泡沫沥青是在高温条件下（一般为１６０℃左右）Ｄ的沥青中加入少量的水（２％左右），由于水的急速气化，使沥青剧烈膨胀，发生”爆炸”产生大量泡沫，同时沥青表面积迅速增大，体积膨胀数倍至十倍，在很短时间内（约１ｓ）沥青又恢复原状，由于沥青膨胀形成大量泡沫，因此称为泡沫沥青。泡沫沥青是泡沫沥青混合料中最重要的粘结剂，合适的泡沫沥青用量可以使得集料间达到最佳粘结效果，而适宜的发泡效果可以提高再生混合料的施工和易性，有助于泡沫沥青再生混合料的强度形成。本节将讨论泡沫沥青用量对混合料强度的影响。

分别在沥青用量１．５％、２．０％、２．５％、３．０％和３．５％下制备泡沫沥青再生混合料，成型马歇尔试件，并在４０℃烘箱中养护７２ｈ，然后测试其干劈裂强度，试验数据如表１和图１所示。

由图１可见，在一定范围内，随着泡沫沥青用量的增加，劈裂强度增大；当沥青用量达到３．０％左右时，强度达到峰值；继续增加泡沫沥青用量，劈裂强度逐渐降低。也就是说，随沥青用量增加，劈裂强度存在峰值。

因为如果泡沫沥青用量太少，一部分细集料就不能被沥青充分裹附，导致混合料的粘结力不足；而泡沫沥青用量如果太多，过多的沥青分散于再集料之间，反而形成一种润滑作用，也会导致混合料粘结力的下降。只有当泡沫沥青用量为最佳用量时，才能够达到最佳粘结效果，达到强度的峰值。

２细料与粉料对强度的影响

在泡沫沥青冷再生料中，集料包括了路面铣刨料和新加集料两部分。由于铣刨料是采用路面铣刨机械对旧沥青面层进行破碎、翻挖而形成的回收旧料，在铣刨料中多数细料以团块的形式存在，对再生混合料的初期强度贡献较低，为了保证泡沫沥青混合料的强度，调整再生料级配组成，需要加入一定数量的细料和粉料。

分别采用矿粉用量０％、３％和６％，细料掺量０％、１０％和２０％制备泡沫沥青再生混合料，成型马歇尔试件，并进行养护测试，试验数据如表２所示。

图２和图３分别为细料和矿粉对泡沫沥青再生混合料强度的影响。可见，当细料用量适当增加时，将提高泡沫沥青混合料的强度，在细料用量１０％左右，混合料强度达到其峰值；当矿粉用量适当增加时，泡沫沥青混合料的强度随之增加，在矿粉用量３％左右，混合料强度达到其最大值。

这一结果验证了细料对再生料强度的作用。但是当细集料和矿粉含量过高时，对再生料强度的贡献减弱，甚至强度有下降的趋势。这是因为，当细料或粉料过高时，混合料的比面积增大，导致沥青用量相对不足。

３集料拌和温度对强度的影响

为了探讨集料温度对最终混合料强度的影响，将集料分别在２０℃、４０℃和６０℃下恒温３ｈ以上，然后制备泡沫沥青混合料并成型试件，将试件在４０℃烘箱中恒温７２ｈ后，测试其干劈裂强度，试验数据如表３所示。

由图４可见，当集料拌和温度由２０ ℃提高到４０ ℃时，泡沫沥青混合料的劈裂强度将显著提高；温度再提高到６０ ℃时，劈裂强度提高缓慢。由此说明，在一定拌合温度范围内，随着温度的提高，泡沫沥青混合料的强度显著提高。因为当集料拌和温度提高时，有利于改善泡沫沥青在集料中的分散均匀性，发泡特性会愈好，从而提高混合料强度。

４结论

泡沫沥青再生混合料强度随沥青用量增加存在峰值，峰值点沥青用量接近最佳泡沫沥青用量；当细料用量适当增加时，将提高泡沫沥青混合料的强度，在细料用量１０％左右，混合料强度达到其最大值；当矿粉用量适当增加时，泡沫沥青混合料的强度随之增加，在矿粉用量３％左右，混合料强度达到其最大值；集料拌和温度提高时，有利于改善泡沫沥青在集料中的分散均匀性，从而提高混合料强度。

另外，影响泡沫沥青再生混合料强度性能的因素还有实验条件、含水量、消泡剂等，暂未作出研究，后续为改善泡沫沥青混合料力学强度作出进一步分析。

（责任编辑 何丽）