水泥乳化沥青砂浆半刚性路面性能特点探索

水泥乳化沥青砂浆半刚性路面性能特点探索

乳化水泥沥青砂浆路面中形成的骨架结构，骨料之间紧密结合，在路面中水泥石和沥青充分融合，形成内部结构空间结构更充分，分布更均匀，能够填满整个碎石空隙，多余沥青含量更极少，结构结合充分，沥青膜薄，各组成部分之间的粘聚力和凝聚力大大增强，形成这种路面强度较高，高温稳定性好，低温抗裂性、水稳性和耐久性都有所提高。

标签：水泥；乳化沥青；贯入式；半刚性路面性能

Abstract：The skeleton structure formed in the emulsified cement asphalt mortar pavement is closely combined with aggregates，and cement paste and asphalt are fully integrated in the pavement to form a more adequate spatial structure of the internal structure and a more uniform distribution，which can fill the entire gravel gap. The content of superfluous asphalt is less，the structural combination is sufficient，the asphalt film is thin，and the cohesion between the various components are greatly enhanced，thus forming this kind of pavement with high strength and good stability at high temperature. Finally low temperature crack resistance，water stability and durability are improved.

Keywords：cement；emulsified asphalt；penetration-type；semi-rigid pavement performance.

1 问题的提出

由于沥青结合料所具有的粘弹塑性等特殊性能，致使沥青路面的强度和流变性质均受温度影响。高温时沥青路面混合料会因粘度降低与集料颗粒间凝聚力减弱，表现出塑性，现在汽车超载严重、交通量大、部分专用车道设置等因素的影响，车辙、剥落、裂缝等成为沥青路面初期病害的主要形式，据相关调查80%的沥青路面运行初期出现车辙、裂缝，是道路损坏的顽疾，而解决一直不理想；而在降温时，沥青粘度会提高，变形能力大为降低，表现出脆性，由于收缩和外力作用下，沥青路面内部产生过大的拉应力而导致开裂[1]。

为了克服沥青路面病害成因，减少路面的早期破坏，文章从开发水泥-沥青砂浆复合材料做为结合料的半刚性路面入手，使这种路面结构具有刚柔并济的使用性能，发挥出半刚半柔性的力学特征，形成半刚性路面结构。据调查以水泥-沥青砂浆复合材料作为结合材料的半刚性路面性能较好，但是与以（改性）沥青作为结合材料的柔性路面比较，现在的用量还是较少，主要原因是施工机械及工艺不成熟[1]。因此，为了进一步研究开发推广，对半刚性水泥乳化沥青砂浆贯入式路面进行研究成为亟待要解决的问题。

2 水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面特点

水泥乳化沥青砂浆半刚性路面是把拌合的水泥、沥青砂浆、撒入摊铺好的级配碎石中渗透形成的一种路面结构，其性能特点由材料本身的性能、沥青含量、在路面结构状态及施工工艺等因素决定，但是这种半刚性路面施工方法，在水泥乳化沥青砂浆砂浆等形成的半刚性路面中形成紧密的骨架结构，和其它施工工艺形成的半刚性路面中骨架结构相比，这种新骨架结构材料结合紧密，结构稳定，强度较高等鲜明的特点。本研究仅针对水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面性能的特点进行研究[2]。

3 半刚性路面强度形成机理

水泥乳化沥青砂浆半刚性路面的强度形成主要由两方面形成：一是碎石之间的摩擦力提供的强度；二是由水泥改性沥青材料形成的粘聚力和凝聚力强度。

3.1 摩擦力提供的强度

在半刚性路面以往施工方法条件下，粗细集料先与沥青结合料拌和，或者在集料空隙中的贯入沥青乳浆，这些施工工艺使粗细集料周围充满胶结材料，經过碾压形成路面，在路面结构中承重结构形式有：“集料-沥青-集料”或“集料-薄层水泥砂浆-集料”或“集料-乳化沥青+薄层水泥石-集料”；而在新施工工艺情况下，粗集料先嵌挤锁结，最小距离的接近，最大面积的接触，骨架能提供的摩擦力达到最大，抗压强度和抗剪切强度都高得多。因此，新施工工艺所做路面的抗车辙性能更好。这是新旧工艺的根本性区别[3]。

3.2 粘聚力和凝聚力提供的强度

水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面由粘聚力和凝聚力提供的强度的形成包括水泥凝结和乳化沥青粘合两个环节，两者均为物理化学反应，而且形成过程中相互影响。

3.2.1 水泥水化

水泥水化反应初期，水泥和水拌合后随即发生水化反应，通常在5分钟内释放热量速度达到最大值。在水泥中的硅酸盐矿物和石灰膏溶于水生成钙矾石，积累在水泥成分表面形成薄膜包裹层，延缓水泥继续水化。由于水分的渗透压力，水泥颗粒外的包裹膜逐渐破裂，内部水泥继续水化。在加水后的6h～8h时间段内称为水泥的凝结期。放热速度继续增大至高峰值，大约有15%的水泥相继水化。终凝结束后水化反应持续进行一段时间，生成的各种水化产物不断地填充水泥砂浆结构中的孔隙，使胶体更加密实，强度随之增大[4]。3.2.2 沥青乳化破乳

乳化沥青归类于热力学中的不稳定体系，平衡最终是水油分离，破乳是反应的最终结果。乳化沥青与骨料拌和时的破乳可分为在骨料外表的破乳和乳化沥青内部的凝结破乳。乳化沥青在骨料表面的破乳是乳化沥青与骨料拌合后，由于材料分子的吸附（沥青颗粒与骨料结合的力量，强度的形成的主要因素）和水份的挤出，许多沥青分子相互凝聚，成为连续整体薄膜的过程；乳化沥青自身的凝聚