抚顺高分子抗裂贴(基于层次性破乳的乳化沥青冷再生混合料的破乳时间规律性试验研究)

文章来源：微信公众号“沥青路面”

本文通过相关的试验研究，研制出1种高性能的基于层次性破乳的乳化沥青冷再生混合料，然后分析不同因素作用下基于层次破乳的乳化沥青冷再生混合料破乳时间规律和路用性能，以解决厂拌乳化沥青冷再生的相关问题和技术难点，促进基于层次性破乳厂拌乳化沥青冷再生技术在辽宁地区的应用。

层次性破乳的概念

乳化沥青冷再生混合料一般只发生一次破乳，而破乳的时间长短不一，根据不同的使用用途和施工运距，可以通过调整混合料的配方来改变其破乳时间。而在常规的冷再生施工中，在摊铺的时候，乳化沥青冷再生混合料已经大量破乳，此时再进行碾压，混合料的性能往往达不到最佳，因此层次性破乳的乳化沥青冷再生混合料应运而生。

层次性破乳，就是能实现两次或者三次的破乳，破乳时间规律曲线呈阶梯状。另外，本文研究的基于层次性破乳的乳化沥青冷再混合料在摊铺的时候实现第一次破乳，但破乳量不大，约占10%～20%，在碾压后实现大量破乳，破乳量达90%～100%，旨在碾压后混合料迅速形成强度。

混合料的研制

本文通过研究，研制出1种可以实现层次性破乳的乳化沥青，而核心就是乳化剂的复配。在生产乳化剂的过程中加入:①胺类(2种或者3种);②苯酚类(1种);③醇类(1种)，在特定的温度、压力和时间下形成1种新型乳化剂，而该乳化剂可实现乳化沥青冷再生混合料的2次或者3次破乳，从而实现层次性破乳。

配合比设计

本文采用阳离子慢裂型乳化沥青，ＲAP料采用沈抚大道三宝屯段铣刨得到的铣刨料，新矿料来源于抚顺哈达石场，水泥采用强度等级为32.5的普通硅酸盐水泥。原材料经过检验，均符合规范和使用要求。本文研究的基于层次性破乳的厂拌乳化沥青冷再生混合料应用于下面层，根据《公路沥青路面再生技术规范》JTGF41－2008中级配组成设计和ＲAP料及新集料的筛分结果，设计出本文的合成级配。

通过试验得出最佳乳化沥青用量、最佳拌和用水量、最佳水泥用量的比例分别为4%、2.68%和1.5%。同时，基于层次性破乳的乳化沥青冷再生混合料的各项性能指标均满足规范要求，验证了混合料组成设计的合理性。

破乳时间规律性试验研究

影响乳化沥青冷再生混合料破乳时间规律的因素主要有以下几个方面:①添加剂;②乳液的pH值;③拌和用水量;④乳化沥青用量;⑤拌和温度。但是，拌和用水量和乳化沥青用量在混合料的组成设计中已确定，因此通过改变这两种因素来改变冷再生混合料的破乳规律意义显然不大，本文仅开展关于添加剂、乳液pH值和拌和温度这3个因素下的基于层次性破乳的厂拌乳化沥青冷再生混合料的破乳时间性规律的研究。

根据上述3种因素，本文通过不同击实时间与马歇尔稳定度的关系来确定基于层次性破乳的乳化沥青冷再生混合料的破乳时间规律。具体的试验方法如下:

(1)试件的制作和养生步骤:根据《公路沥青路面再生技术规范》JTGF41－2008对乳化沥青冷再生混合料的马歇尔试件的制作要求，按照指定的添加材料顺序(ＲAP料、新碎石、石屑、水泥、水、添加剂、乳化沥青)拌和混合料，延缓混合料的击实时间，双面击实试件50下，然后放到60℃养护烘箱进行养护，48h后取出试件进行双面25下击实，最后放置在室温下养护12h即可。

(2)测试试件的马歇尔稳定度:将养护后的试件浸泡于40℃的水浴箱中水浴养护0.5h，然后测试其相应的稳定度，绘制P－T曲线图。

添加剂

在乳化沥青冷再生施工中，氯化钙、氯化铵和硫酸铝等添加剂应用较为广泛，本文将研究这3种添加剂对基于层次性破乳的乳化沥青冷再生混合料破乳时间规律的影响。另外为了更好地对比分析添加剂对冷再生混合料破乳时间规律的影响，本文增加了不添加任何添加剂的乳化沥青冷再生混合料的层次性破乳时间规律的分析。

根据不同击实时间的马歇尔稳定度，绘制出不同剂量下的3种添加剂的基于层次性破乳的乳化沥青冷再生混合料的破乳时间规律(P－T)曲线。

(1)可知，各种添加剂的乳化沥青冷再生混合料均实现层次性破乳，P－T曲线呈阶梯状。

(2)与图5对比分析可知，基于层次性破乳的乳化沥青冷再生混合料添加一定剂量的添加剂后，均起到延缓破乳时间的作用，破乳时间由2h延长到6h。这是由于添加剂在水中电离的阳离子拖延了阳离子乳化沥青的双电层的失衡作用，因而延缓了乳化沥青冷再生混合料的破乳时间。另外，添加适量的添加剂，能使混合料的性能有一定的提高，如剂量为0.3%的硫酸铝混合料的5h稳定度比剂量为0.1%的硫酸铝的提高了1.07kN。

pH值

本文对分别采用乳液pH值为1、1.3、1.6的乳化沥青冷再生混合料进行层次性破乳时间规律性分析，并研究其性能的改变情况。

根据试验结果，绘制出不同乳化沥青pH值的P－T曲线。

可知，改变乳液的pH值可有效地改变乳化沥青冷再生混合料的破乳时间:降低乳液的pH值，可起到延缓基于层次性破乳的乳化沥青冷再生混合料的破乳时间。当乳液pH值下降到1时，冷再生混合料的破乳时间规律基本与pH值为1.3时一致，在6h左右实现最终破乳，冷再生混合料的稳定度可达11.68kN。本文根据实际道路工程应用中乳化沥青pH值的使用范围和本文的试验数据，建议乳液pH值不低于1.3。

拌和温度

正常情况下，道路路面的温度往往会比大气温度要高，这是由于路面材料光反射、热吸收等作用的影响。不同的拌和温度，必定会影响冷再生混合料的破乳时间规律，本文对25℃、45℃和60℃3种温度下的乳化沥青冷再生混合料的破乳时间规律进行分析和研究。

可知:(1)拌和温度越高，基于层次性破乳的乳化沥青冷再生混合料越早破乳，而且拌和温度为60℃时，无法实现层次性破乳。(2)随着拌和温度的升高，pH曲线下降速率加快，这是因为拌和温度的升高，加快了乳化沥青的破乳速度，乳化沥青已经破乳，胶结作用减弱，混合料不利于击实，击实后试件空隙率变大，稳定度下降。

路用性能试验研究

沥青混合料的路用性能主要是指高温抗车辙性能、低温抗裂性能、水稳定性、耐疲劳性能等。本文选择了与普通厂拌乳化沥青冷再生混合料的路用性能进行比较，来验证基于厂拌乳化沥青冷再生技术的高温抗车辙性能、水稳定性能的改善效果。

可知，混合料性能比较:层次性破乳的乳化沥青冷再生混合料＞普通厂拌乳化沥青冷再生混合料。这是因为基于层次性破乳的乳化沥青混合料采用的乳化沥青油膜厚度均匀，在电子显微下基于层次性破乳的乳化沥青厂拌冷再生混合料的裹覆率比普通乳化沥青厂拌冷再生混合料提高了21.5%，空隙率也明显减少。另外，基于层次性破乳的乳化沥青冷再生混合料实现了层次性破乳，使混合料在最佳性能下进行击实，所以基于层次性破乳的厂拌乳化沥青冷再生混合料路用性能比普通厂拌乳化沥青冷再生混合料的路用性能更优越。

结语

(1)本文得出在性能基本不变的前题下，可以通过掺加适量的添加剂、改变乳液的pH值和拌和温度来调整乳化沥青冷再生混合料的破乳时间。

(2)基于层次性破乳的厂拌乳化沥青冷再生混合料路用性能比普通厂拌乳化沥青冷再生混合料的路用性能更优越。