上一期的【维特根学院】,介绍了泡沫沥青就地冷再生工艺中,原材料与新集料质量控制。本期,我们将继续探讨外加剂的质量与用量控制。
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(三)外加剂的质量与用量控制
3.1 沥青发泡性能的影响
衡量沥青的发泡效果,目前主要用膨胀率和半衰期两个指标加以评价。
膨胀率是指在沥青发泡状态下测量的最大体积与未发泡状态下的体积之比,膨胀率越大,拌制的泡沫混合料质量越好。
半衰期是指泡沫沥青最大体积缩小到该体积一半所用的时间。半衰期越长,说明泡沫越不容易衰减,可以与集料有较长时间的接触与拌合,从而提高泡沫沥青的质量。
试验结果表明,较高的发泡温度和较大的用水量,都能使膨胀率增大,但同时半衰期减小。单个泡沫体积的增大会减小周围沥青薄膜的厚度,使得泡沫不稳定从而导致半衰期减小。因此,在实际应用中要追求二者的平衡。
沥青的发泡效果主要与沥青的组成结构有关,一般的重交70号与90号沥青都可以满足规范要求,标号过低的沥青不宜用于发泡,以避免与集料裹附的不均匀性。
需要注意的是,改性沥青的发泡效果很差,要避免基质沥青过多地与运送改性沥青的车辆接触,而且原有沥青中绝对不可以使用消泡剂。
至于泡沫沥青的用量,在常规水泥剂量下,泡沫沥青冷再生混合料的劈裂强度往往会有一个峰值出现,峰值对应的泡沫沥青用量大致在2%~3%,因此,实践中的最佳泡沫沥青用量会在2.5%左右。

3.2 水泥及其用量的选择
水泥作为泡沫沥青就地冷再生的结合料时,可采用普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、或者火山灰硅酸盐水泥。
水泥的初凝时间应大于3小时,终凝时间宜在6小时以上,不应使用快凝水泥、早强水泥或变质水泥。
对于水泥的用量,一般不建议超过2%,往往会添加1.5%左右。
水泥对于泡沫沥青就地冷再生而言,其主要作用是改善材料的水稳定性。据相关研究证实,随着水泥剂量的增加,泡沫沥青冷再生混合料的劈裂强度几乎没有增大,但其冻融劈裂强度比会随着水泥剂量的增加而先增大后减小,所以水泥剂量要合理选择,不要刻意增大。除此之外,水泥剂量过大,也会影响到泡沫沥青冷再生混合料延缓反射裂缝的贡献率。

3.3 外加水用量的控制
泡沫沥青就地冷再生混合料需要水的参与,一般的饮用水就可以满足要求。
水不仅为水泥的水化反应提供了条件,而且在某种程度上也为混合料的压实创造了空间。
由于水的粘度低于沥青,因此混合料中的水分起着“润滑剂”的作用,降低了矿料之间的内摩阻力,为集料或再生料之间的重新排列增添了更多的机会,从而达到了颗粒接触的最大化。
另一方面,水分蒸发过程中,在混合料未被填充的部分形成多孔网状连接形态,使集料与沥青之间的联系更加紧密,使得混合料更容易被压实。
另外,外加水用量的选择也会对工程质量造成一定的影响。在实际应用中,往往寻求泡沫沥青混合料压实之前的一个最佳“疏松”状态,只有在这个状态下,混合料才能达到最大的密实度。
如果水量过大,则在压实过程中会出现弹簧现象,也会增加养生时间;如果水量偏小,粗细集料的连接就不很紧密,极易造成混合料的离析,而且混合料难以压实,直接影响了材料的强度以及再生层的耐久性。
因此,建议外加水用量以及原有路面材料的含水量之和为室内实试验确定最佳含水量的65%~80%,具体还要根据气候条件加以调整。

下期专题内容,我们将一起来探讨泡沫沥青就地冷再生工艺中,施工条件与再生方案的选择。敬请关注~


