乳化沥青水泥混合料路用性能研究

戴宏伟民 1 周展望 2

摘要：乳化沥青水泥混合料作为一种复合型材料，是由一定黏度的适量乳化沥青水泥胶结料与一定级配的矿料冷拌而成，主要作为一种半柔性基层材料应用于公路路面基层，也可以用作路面的下面层。目前，我国的路面基层主要为半刚性基层，道路建设的实践表明，半刚性基层路面结构容易发生反射裂缝，出现耐久性不足的问题。

关键词：乳化沥青；水泥；混合料；路用性能；半柔性基层；路面

引言

我国的交通基础设施日益完善，一些旧的水泥混合料路面已经到达或超过使用年限，使水泥混合料路面出现反射缝，脱空，断板等病害。为了达到解决这类问题的目标，本文在水泥混合料路面沥青加铺层的意义上进行了着重分析，对水泥路面高性能沥青层加铺的技术优化方面进行了相关介绍。并且对规范施工和相关的控制关键环节进行了相应的分析，提出水泥路面高性能沥青加铺技术优化方案，同时对沥青加铺层施工的施工要点和控制要点进行了阐述和解释，在保证相应施工质量的同时，在该段路面的使用年限与服务质量进行适当的提升。在施工这个环节上提升其社会效益和相应的经济效益。

1试验材料与方案

1.1材料

1. 1. 1. 原材料

乳化沥青水泥混合料主要由乳化沥青水泥胶结料和集料拌和而成，其中胶结料主要包括水泥、乳化沥青、水及外加剂。1）水泥。42.5号普通硅酸盐水泥，密度3.1g/cm³，初凝时间150min，终凝时间270min，3d抗压强度22.5MPa，28d抗压强度48.3MPa。

2. 乳化沥青。采用阳离子乳化沥青，见表1。

2. 外加剂。聚氨酯增稠剂、木质素减水剂以及有机硅消泡剂。

3. 集料。参照水泥稳定级配碎石C-B-1的级配范围中值进行确定，粗集料的技术性质。

1. 1. 2. 试件

将水泥、乳化沥青、水和外加剂搅拌均匀得到乳化沥青水泥胶结料。为了减小乳化沥青破乳及水泥硬化带来的影响，在胶结料拌和完成后，迅速与集料进行搅拌，常温下通过静压和击实法成型不同尺寸的试件，包括小梁、车辙板和马歇尔试件等，待脱模后进行养生。

2路用性能试验

2.1无侧限抗压强度试验

对不同胶结料用量和C/A比的乳化沥青水泥混合料试件进行无侧限抗压强度试验，得到无侧限抗压强度的变化规律。随着胶结料用量的增加，无侧限抗压强度逐渐增大；随着C/A比的不断减小，即水泥用量的减小，无侧限抗压强度也在逐渐减小。胶结料用量的增加有利于集料之间的黏附；同时在胶结料中水泥对混合料强度增加起着十分重要的作用。通过对无侧限抗压强度研究可以发现，在试验胶结料用量及C/A比下，无侧限抗压强度数值满足JTG/TF20—2015《公路路面基层施工技术细则》中道路使用要求，可以作为道路的基层与底基层材料。

2.2马歇尔试验

对不同胶结料用量和C/A比的乳化沥青水泥混合料试件进行马歇尔试验，得到稳定度和流值的变化规律。随着胶结料用量的增加，稳定度在不断增大，相应的流值不断减小，表明混合料的强度有所提高，但变形能力在不断削弱；随着C/A比的减小，即水泥用量的减小，稳定度不断减小，流值不断增大，表明水泥是提供混合料强度的主要因素，但水泥的加入也会在一定程度上削弱混合料的变形能力。

2.3冻融劈裂试验

无论是作为基层材料还是下面层材料，乳化沥青水泥混合料都需要具备一定的耐久性，而水稳定性则是耐久性的一个重要指标，通过冻融劈裂试验可以得到冻融劈裂强度比随胶结料用量以及C/A比的变化规律。随着胶结料用量的增加，冻融劈裂强度比呈增大的趋势；而随着C/A比的减小，即水泥用量的减少，冻融劈裂强度比在逐渐减小，说明水泥的水化产物增加，会与沥青膜形成更为紧密的空间结构，能够抵抗水分对于试件的侵蚀。

2.4温缩系数

由于乳化沥青的加入，乳化沥青水泥混合料具备一定的变形能力，对不同胶结料用量和C/A比的乳化沥青水泥混合料进行温缩试验可以得到温缩系数的变化规律。随着温度降低，温缩系数逐渐减小，这是由于沥青材料的黏度增大，材料抵抗变形的能力不断增强，随温度降低产生的收缩不断减小；随着C/A比增加，即水泥用量增加，温缩系数逐渐减小，这是由于相较于水泥材料，沥青材料的感温性更强，随着温度的变化，变形更大，同时水泥用量的减小也会减弱材料抵抗变形的能力，收缩现象更为明显；随着胶结料用量变化，温缩系数呈现不同规律，当乳化沥青和水泥的用量均增加时，感温性能不断增加，但同时混合料抵抗变形的能力也在提高，温度较高时感温性能的提高占据主导地位，而在低温区间，水泥起主导作用。

2.5车辙试验

通过车辙试验对乳化沥青水泥混合料的高温性能进行评价。常温下通过轮碾进行成型，养生7d后进行车辙试验，试件的动稳定度均＞10000，抵抗高温变形的能力较强，远远满足JTG/TF20—2015要求，说明由于水泥材料的加入，混合料的高温性能显著提高，抵抗高温变形的能力显著增强。

3路面沥青加铺层施工控制

3.1拌合、施工和碾压温度

在工程实际中，改性沥青的黏度会比普通沥青更大，因此在施工过程中保证较高的施工温度是沥青加铺层关键环节中的重要一环。如果温度不能达到相应要求，就不能对混合料进行均匀搅拌，从而也保证不了摊铺的平整程度，进而导致在碾压时也达不到相应的压实度要求，使工程无法保质保量地完成。沥青混合料的黏度—温度曲线关系是适宜施工温度的关键决定标准。其中对沥青的温度量取进行特别说明，为保证量取结果的准确性，沥青混合料需要采用的方式是具有金属探测针的插入式数显示温度计量取，而不能使用采用玻璃温度计来进行测量。当需要在运料车上测量温度时应在车厢的侧板下打出一个半径不小于15mm的小孔来进行测量。

3.2拌合

在对SMA进行生产的过程中，需要加入间隙式沥青拌和机拌和的工序，对于该类拌和机，纤维稳定剂投料装置是必不可少的。这类投料装置也可在原有机器上进行改造后实现相同功能。在该种沥青的拌和过程中，材料的配合比和施工温度的测量数据需要实时记录，这些相关数据都是后续工程质量检验时的重要参考依据。在对施工温度进行监测记录的同时，在混合料投放过程中的冒烟情况也需要着重注意。

3.3运输

在成品沥青混合料进行运输过程的时候，最好采用大吨位的车辆来进行运输。为了提高成品沥青的运输效率，运输车辆的载重最好在20t以上范围。为了形成一个不间断的供料车流，最好将运输车辆的数量、摊铺机的数量、相关摊铺能力和运距等因素进行综合考虑，并且进行合理规划，从而形成一个不间断的供料车流。在进行装料工作前，应该保证车厢的干净，严禁出现任何杂物或泥土，以免影响沥青质量同时使用专用隔离剂，防止车厢中发生汇聚。

结束语

乳化沥青水泥混合料的各项路用性能参数指标均满足使用要求，材料具有较好的强度特性、高温特性及水稳定性；当水泥含量较高、胶结料用量较多时路用性能较好。适当增加半柔性基层的厚度和降低乳化沥青水泥混合料的模量有利于抑制反射裂缝。

参考文献

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