水泥对改性乳化沥青混合料水稳定性影响研究

水泥对改性乳化沥青混合料水稳定性影响研究
发布时间：2022-05-05T07:36:02.312Z 来源：《工程建设标准化》2022年第2期作者：吕椰[导读] 随着我国道路基础工程的飞快发展，目前绝大多数道路已经进入改扩建阶段
吕椰
奇台天山水泥有限责任公司新疆维吾尔自治区昌吉州奇台县 831800摘要：随着我国道路基础工程的飞快发展，目前绝大多数道路已经进入改扩建阶段，在此阶段势必会产生大量废弃路面材料。

为了保护环境和节约工程造价，应该合理利用这些旧路面材料。

我国大多采用半刚性路面基层，这种基层虽具有较高的强度和承载力，但由于采用水泥稳定碎石等水硬性材料，势必造成其收缩能力差，易产生反射裂缝等。

此外，工程试验和相关研究显示，半刚性基层抗水损害能力不足，渗水性很差。

因此，本文拟以水泥作为稳定剂来制备水泥改性冷再生沥青混合料，并将其应用于路面基层，期望可以改善半刚性基层的抗裂性能及长期耐久性，同时对于旧沥青混合料（RAP）的再利用也具有很大的经济社会效益。

关键词：水泥；改性乳化沥青混合料；水稳定性前言
随着我国经济的不断发展，我国公路的建设面积也进一步地扩大。

改性乳化沥青的出现可以有效地增加沥青路面的寿命和使用性能，因此改性乳化沥青被大范围地应用。

又因为改性乳化沥青易受到环境的影响，因此对沥青的研究仍需继续。

1改性乳化沥青的加工工艺改性乳化沥青与普通沥青不同，普通沥青在制造的过程中会直接将乳化添加剂直接加入沥青中，而改性乳化沥青则是将橡胶等物质加入沥青中，再对沥青进行轻度氧化的处理，这样制造出来的沥青性能更好。

2改性乳化沥青的施工性能相比普通沥青而言，改性乳化沥青有着很多优点，比如改性乳化沥青的耐热程度上升，有着极强的黏附性、抗老性等，可以有效延长沥青的使用寿命。

普通沥青在运输使用过程中需要对沥青进行加热。

因此使用普通沥青会消耗很多能量，更会促进沥青老化，而且会对环境有一定的影响。

但乳化沥青可以直接在常温环境下使用，因此减少了对环境的污染。

而且乳化沥青也是公认的绿色材料，这也遵守了环保的宗旨。

3改性乳化沥青的应用 3.1微表处
道路微表处会用特定的材料进行填补，混合料需要砂同水、外掺剂、聚合物改性化乳化沥青进行融合，然后铺在路上，对道路进行封层。

3.2改性乳化沥青在微表处的应用路面微表技术做好可以改善路面性能和提高路面使用寿命，并且可以极大程度修复路面，厚度也不会增加过大。

根据专家研究发现，浓度较低的沥青乳化剂有慢裂快凝的特点，更适合用来处理道路微表处。

3.3粘结层
路面的铺筑都是分层的。

在铺筑的时候施工团队会对所有的层面进行碾压工作，保证全部的层面都是光滑的。

这样做也可以有效减少层与层之间的摩擦。

粘结的性能也由材料的质量来决定，如果材料的质量不好，导致层与层之间粘接得不好，发生意外的概率会大大增加。

同时一些专家研究了乳化沥青这个方面，发现乳化沥青的抗摧毁程度比普通沥青强。

乳化沥青的加入会使沥青的厚度增加，形成一种结构沥青。

但加入过多的乳化沥青也会使沥青的抗剪能力大大减小。

3.4雾封层技术
雾封层技术在乳化沥青铺在路面后再对路面进行喷洒，从而使路面变成黑色。

雾封层技术可以封层路面的缝隙，从而防止路面结构受到空气中水分的附着后被破坏。

不仅如此，雾封层技术还可以有效减少路面风化和渗水的情况的发生。

但乳化沥青也存在一定的劣势，比如在极端天气发生时，乳化沥青融化的速度会变快。

乳化沥青和普通沥青的差别在于乳化沥青消耗的趋势会更加平稳，受到层与层之间的摩擦会更小。

3.5稀浆封层技术
稀浆封层技术是使用机械将水和乳化剂用一定的比例混合制造出稀浆混合料，并将这些材料铺在路面上，对路面进行铺层，从而路面上便会形成一层薄膜。

这些混合料会极大提升路面的防水性能和防滑性能，对路面进行一定的养护。

同时，与传统制作中混合热料沥青不同，乳化沥青更适合在常温的环境中使用，有效规避了能量的消耗，及时保护了环境，减少了环境的污染，这样施工的环节也可以适当减少，加快施工的速度和进程。

4水泥对改性乳化沥青混合料水稳定性影响研究 4.1原材料及试样制备（1）原材料
改性乳化沥青为自制的阳离子慢裂快凝改性乳化沥青，固含量达到62.5％。

石料选用产于当地的石灰岩集料，粗集料针片状颗粒含量和压碎值分别为6.1％和14.4％，细集料的含泥量为0.80％，均满足规范的使用要求。

水泥为P·O32.5普通硅酸盐水泥，由于本研究为初步探索水泥对改性乳化沥青混合料水稳定性的影响，根据已有相关文献研究成果确定水泥掺量为2％。

（2）混合料及级配选择试验采用普通热拌沥青混合料、改性乳化沥青混合料与水泥-改性乳化沥青混合料进行水稳定性对比分析。

为模拟上面层实际情况，选用AC-13C型沥青混合料级配。

4.2试验方法
（1）浸水马歇尔试验
选用标准马歇尔试件，试验过程按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTGE20—2011）的要求进行。

（2）冻融劈裂试验
采用双面各击实25、50、75次的马歇尔试件，冻融劈裂强度测试步骤按规范要求进行。

（3）浸水车辙试验
采用标准的轮碾成型车辙板试件，尺寸为300mm×300mm×50mm，称量试件质量为m1，首先将车辙板置于-18℃环境下浸水保温16h，到时间后立即取出放入已保持60℃恒温的车辙仪内开始试验，整个过程均在浸水情况下进行。

考虑到实际行车过程中的横向分布荷载，本试验采取将试件以50mm／min的速率横向移动的方法进行模拟试验，其它条件与标准车辙试验一致，试验过程为24h，最后将试验后车辙板上散落的石料清洗干净并在60℃条件下烘干至恒重m2，其质量损失比Δm＝（m1-m2）／m1。

4.3动态模量试验
动态模量试验试件为直径100mm、高100mm的圆柱体，是由旋转压实成型仪成型的直径100mm、高120mm的圆柱体试件切割加工而成。

试验过程采用UTM万能试验机完成。

本试验针对改性乳化沥青混合料、水泥-改性乳化沥青混合料、热拌沥青混合料3种混合料，在5种不同温度和5种不同加载频率下进行，共进行75组试验组合。

试验步骤为：①先将1组试件按设定条件进行单轴压缩动态模量试验；②试验完成后立即进行冻融循环处理；③紧接着在自然条件下干燥处理；④再次进行动态模量试验。

4.4机理分析
（1）水泥填料的水化作用正好吸收了游离在乳化沥青混合料中的多余水分，避免了因多余游离水产生的骨料间嵌挤摩擦力不足问题，维持了混合料强度的稳定发展。

同时水泥水化放热可以加快破乳速度，加快强度的形成。

（2）呈针状的水泥水化产物在乳化沥青破乳过程中，可穿插在沥青膜、矿料表面，水化产物、沥青膜、集料三者可形成三维骨架网状结构，内部相互交织、穿插，使得各界面的有效连接更加稳固，受动水作用侵蚀减弱。

（3）水化产物的产生可有效填充混合料内部空隙，使混合料致密程度提高，试件抗剥落能力显著提升。

5结语
（1）现有的浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、浸水车辙试验等水稳定性评价方法对于水泥-改性乳化沥青混合料评价均存在明显的不适用性，而采用动态模量试验形成的动态模量主曲线评价方法，具有表征水稳定性动态变化特性的优势，符合水作用下路面实际发展情况。

（2）水泥填料的水化正好吸收了游离在改性乳化沥青混合料中的多余水分，避免了因多余游离水产生的骨料间嵌挤摩擦力不足问题，维持了混合料强度稳定发展；同时水化产物、沥青膜、集料三者可形成三维骨架网状结构，内部相互交织、穿插，使得各界面的有效连接更加稳固，受动水作用侵蚀减弱。

由此得出水泥填料可显著提升改性乳化沥青混合料的水稳定性。

参考文献：
［1］张继森，吴超凡，梁衡国，等.龄期对乳化沥青冷再生路面承载能力的影响［J］.公路工程，2019，44（6）：217-222. ［2］李科成，杨玉民.水泥乳化沥青胶浆及混合料性能研究［J］.公路工程，2015，40（2）：318-321.。