王秋平

(云南省曲靖市設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，云南 昆明 655000)

0 引言

目前我國有大量的瀝青路面陸續(xù)進(jìn)入大、中修期，瀝青路面養(yǎng)護(hù)維修任務(wù)艱巨。瀝青路面科學(xué)的再生利用是建設(shè)綠色公路的必然要求，也是建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)必須面對(duì)的重要課題。乳化冷再生技術(shù)是瀝青路面最常用的冷再生方式之一，具有成本低、施工速度快、節(jié)能、減排環(huán)保以及良好的工程經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)勢，因此在國內(nèi)外高速公路、城鎮(zhèn)主干線公路和地方道路都有廣泛的應(yīng)用[1-3]。

使用性能方面，國內(nèi)研究表明[2-4]，在半剛性基層瀝青路面大中修工程中，通過加鋪冷再生半柔性層，能夠有效抑制下臥層半剛性基層的反射裂縫、改善舊路的抗疲勞耐久性能。低成本、10～16 cm乳化瀝青冷再生結(jié)構(gòu)層具有優(yōu)異的抗裂性能，在我國大量使用半剛性基層大背景下，冷再生結(jié)構(gòu)層具有極大的推廣應(yīng)用價(jià)值。美國賓夕法尼亞州跟蹤檢測了40多條瀝青冷再生路段，研究表明[4-6]，在加鋪相同結(jié)構(gòu)層厚度條件下，設(shè)置冷再生基層(下面層)的瀝青路面其抗反射裂縫能力是直接加鋪方案的2～3倍，而加鋪冷再生方案的工程造價(jià)僅為直接加鋪方案的2/3。

強(qiáng)度形成機(jī)理方面，有研究表明[2-4]，對(duì)于實(shí)際使用效果優(yōu)異的半柔性材料，其材料組成完全有別于熱拌瀝青混合料和水泥穩(wěn)定類材料，主要源于其特殊的原材料組成和獨(dú)特強(qiáng)度形成機(jī)理：在材料組成方面，冷再生混合料包含有機(jī)類材料(乳化瀝青、老化瀝青)、無機(jī)膠凝類材料(水泥)，既有廢舊瀝青路面材料(老化瀝青、黑石)，又有新添加的砂石材料，從對(duì)強(qiáng)度的貢獻(xiàn)而言，既有膠結(jié)料提供的黏結(jié)力，又有顆粒嵌擠提供的摩阻力，也有新舊瀝青交融產(chǎn)生的黏結(jié)力。美國俄羅岡州在確定乳化瀝青用量時(shí)，考慮RAP表面舊瀝青含量和就瀝青老化程度對(duì)冷再生混合料新舊瀝青交融程度和舊瀝青黏結(jié)力發(fā)揮程度的影響，提出了乳化瀝青用量的修正公式，研究結(jié)果表明[4-6]，乳化瀝青冷再生混合料中的舊瀝青會(huì)同新添加瀝青一樣發(fā)揮黏結(jié)作用。同濟(jì)大學(xué)孫立軍[7]教授研究表明，受舊料與瀝青結(jié)合浸潤與壓密作用影響，乳化瀝青冷再生路面在服役過程中存在疲勞壽命增長的過程。交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究所徐劍等[8-9]研究表明，乳化瀝青冷再生路面符合永久性路面結(jié)構(gòu)的特征。中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司王宏等[10]研究表明，冷再生路面在服役過程中存在瀝青重新分布過程。長安大學(xué)劉娜等[11]研究表明，在冷再生實(shí)體工程竣工驗(yàn)收后2～5 a內(nèi)，冷再生基層的力學(xué)性能隨使用年限的增長而不斷提高，劈裂強(qiáng)度最大可增大至新成型冷再生混合料的3.48倍，乳化瀝青冷再生基層芯樣的抗壓回彈模量明顯大于ATB基層。

國內(nèi)外有關(guān)乳化瀝青冷再生混合料性能評(píng)價(jià)方面的研究大多是針對(duì)室內(nèi)新成型乳化瀝青混合料[12-16]，有關(guān)乳化瀝青冷再生路面中長期使用性能衰減規(guī)律和在役乳化瀝青冷再生路面力學(xué)性能和路用性能方面的研究不多[15-17]。目前乳化瀝青冷再生技術(shù)處于大面積推廣應(yīng)用階段，但是國內(nèi)在乳化瀝青冷再生路面服役期的性能跟蹤觀測方面還有欠缺，現(xiàn)場工程應(yīng)用檢測數(shù)據(jù)不能很好反饋驗(yàn)證室內(nèi)研究[17-19]，本研究結(jié)合實(shí)體工程應(yīng)用情況，調(diào)查分析了服役6 a期間乳化瀝青冷再生路面，為掌握乳化瀝青冷再生路面技術(shù)狀況衰變規(guī)律，為研究冷再生路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度形成機(jī)理提供借鑒。

1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

1.1 概況

試驗(yàn)路段是國家高速公路網(wǎng)重要組成部分，地處我國華北冬嚴(yán)寒區(qū)。舊路為雙向4車道高速公路，改建后為雙向6車道高速公路，舊路路面結(jié)構(gòu)：4 cm AC-16中粒式瀝青混凝土+5 cm AC-25中粒式瀝青混凝土+40 cm水泥穩(wěn)定碎石+20 cm水泥粉煤灰綜合穩(wěn)定砂礫，路面結(jié)構(gòu)總厚度為69 cm，于2005年11月建成通車。運(yùn)營8 a后，路面承受了遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)累計(jì)當(dāng)量軸次后，加之所在地區(qū)冬季嚴(yán)寒、漫長，晝夜溫差大的氣候特點(diǎn)，導(dǎo)致瀝青路面反射裂縫、疲勞開裂嚴(yán)重，路面結(jié)構(gòu)承載能力指數(shù)普遍為50～65，PCI下降至46以下,RQI下降至61。改建段設(shè)計(jì)采用乳化瀝青冷再生技術(shù)方案，銑刨原9 cm 瀝青混凝土層后自下而上整體加鋪依次為：20 cm 水泥穩(wěn)定碎石+12 cm乳化瀝青冷再生基層+6 cm AC-20C改性瀝青混合料下面層(18%膠粉+2.5%SBS復(fù)合改性瀝青)+4 cmAC-13C改性瀝青混合料表面層(SBS改性瀝青)。改建項(xiàng)目于2014年10月竣工。本次調(diào)查的乳化瀝青冷再生路面長度為5 000 m，每1 km為一個(gè)評(píng)定單元，試驗(yàn)段代號(hào)依次為A1～A5。

環(huán)境作用：從氣象站收集得到2015—2020年的平均氣溫8.2～8.9 ℃，最大晝夜溫差平均值為6～22 ℃。年平均降雨量為325.4～534.6 mm，濕度系數(shù)為0.375，月最高氣溫為35.6 ℃，月最低氣溫為-19.3 ℃。

荷載作用：根據(jù)收費(fèi)站收集得到交通參數(shù)，重車比例為0.32。換算2015—2020年標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)當(dāng)量軸次分別為1 850 550，3 713 479，6 810 199，9 806 786，13 087 349，16 763 922。

1.2 原材料與配合比

(1)乳化瀝青：乳化瀝青主要性能指標(biāo)見表1。

表1 乳化瀝青技術(shù)性能測試結(jié)果

(2)RAP：根據(jù)試驗(yàn)檢測報(bào)告，乳化瀝青冷再生混合料中的RAP主要性能見表2。

表2 RAP技術(shù)性能

(3)礦料級(jí)配:根據(jù)RAP和新集料(石灰?guī)r碎石)篩分試驗(yàn)結(jié)果，在滿足JTG F41—2008礦料級(jí)配要求前提下，以最大利用RAP為原則，確定機(jī)制砂的摻配比例為15%，RAP摻量為85%(>9.5 mm RAP摻量50%，<9.5 mm RAP摻量35%)。配合比設(shè)計(jì)結(jié)果見表3、表4。

表3 合成級(jí)配表

表4 推薦的乳化瀝青冷再生混合料配合比

(4)其他：采用礦渣硅酸鹽水泥P.S.A 42.5和實(shí)驗(yàn)室自來水。

1.3 試驗(yàn)方法

使用性能衰變規(guī)律：采用人工調(diào)查方式獲取乳化瀝青冷再生路面的病害類型，依據(jù)《公路狀況技術(shù)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JTG 5210—2018)中各類病害損害類型、權(quán)重及換算系數(shù)，計(jì)算各類病害的損害面積占比。采用考普勒斯路面質(zhì)量綜合檢測設(shè)備逐年實(shí)測乳化瀝青冷再生路面的PCI，PQI，RDI和PSSI，分析乳化瀝青冷再生瀝青路面技術(shù)狀況隨服役年限(標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)當(dāng)量軸次)的衰變規(guī)律。

通過鉆芯取樣試驗(yàn)，基于室內(nèi)力學(xué)性能試驗(yàn)、高低溫路用性能試驗(yàn)分析行車道、超車道、硬路肩乳化瀝青冷再生混合料強(qiáng)度隨當(dāng)量軸次的變化趨勢，并與室內(nèi)新成型乳化瀝青混合料進(jìn)行對(duì)比，揭示在役乳化瀝青冷再生混合料性能衰減規(guī)律。

1.4 試件制備與試驗(yàn)方法

鉆芯取樣：現(xiàn)場芯樣直徑為150 mm，取芯位置為行車道、超車道輪跡帶和硬路肩中間位置，2015—2020年間取芯時(shí)間間隔1 a。室內(nèi)新成型乳化瀝青冷再生混合料的礦料級(jí)配、乳化瀝青用量、拌和用水量、RAP摻量等原材料組成均與施工現(xiàn)場一致，室內(nèi)新成型乳化瀝青冷再生混合料養(yǎng)生溫度為60 ℃，養(yǎng)生時(shí)間為48 h，養(yǎng)生結(jié)束后，不脫模室溫冷卻12 h后備用。

試驗(yàn)方法：按照標(biāo)準(zhǔn)試件尺寸二次加工芯樣，試驗(yàn)操作步驟、加載方式等嚴(yán)格按照《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E51—2009)、《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》(JTG/T5521—2019)、《路面基層施工技術(shù)細(xì)則》(JTG/T F20—2015)進(jìn)行，主要試驗(yàn)參數(shù)見下文。

2 乳化瀝青冷再生路面技術(shù)狀況評(píng)價(jià)

2.1 PCI指標(biāo)

JTG 5210—2019《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》，計(jì)算路面破損率并換算PCI。試驗(yàn)結(jié)果取5 km調(diào)查路段的PCI均值，2014—2020年間乳化瀝青冷再生路面PCI指標(biāo)衰變規(guī)律見表5。

表5 乳化瀝青冷再生路面PCI隨累計(jì)當(dāng)量軸次與運(yùn)營年數(shù)的變化規(guī)律

由表5、圖1可知：

圖1 乳化瀝青冷再生路面PCI隨累計(jì)當(dāng)量軸次與運(yùn)營年數(shù)的變化規(guī)律

(1)隨著服役年限和車輛荷載作用次數(shù)的增加，乳化瀝青路面的PCI持續(xù)下降，在服役的前3 a(承受標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)當(dāng)量軸次6 810 199次)，乳化瀝青路面的PCI衰減明顯，試驗(yàn)段PCI代表值由100衰減95.3，PCI下降明顯;而服役3～6 a期間，5 km試驗(yàn)段的PCI代表值僅由94.4衰減至92.9。在服役期間乳化瀝青路面的PCI衰減規(guī)律呈“先快后慢”的兩階段衰減規(guī)律。通過調(diào)查試驗(yàn)段典型病害和鉆芯取樣發(fā)現(xiàn)：本地區(qū)內(nèi)，乳化瀝青路面的典型病害為反射裂縫，這主要與舊路下承層病害處理不徹底有關(guān)。在服役初期，由于瀝青混合料的早期強(qiáng)度較低，不足以抵抗下承層反射裂縫的發(fā)展，導(dǎo)致在行車荷載作用下，舊路基層反射裂縫發(fā)展至瀝青混凝土層。

(2)服役6 a后(承受了16 763 922次標(biāo)準(zhǔn)軸載作用后)，乳化瀝青路面的PCI仍評(píng)定為優(yōu)，驗(yàn)證了乳化瀝青路面具備良好的耐久性。

(3)通過擬合回歸可以發(fā)現(xiàn)，乳化瀝青路面PCI隨累計(jì)當(dāng)量軸次增加呈指數(shù)關(guān)系衰減，PCI與服役年限之間符合文獻(xiàn)[7-9]提出的路面使用性能衰變方程，這與熱拌瀝青混凝土路面使用性能衰變規(guī)律相吻合，回歸的擬合方程可為乳化瀝青冷再生路面確定預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)提供借鑒。

2.2 RDI指標(biāo)

車轍深度指數(shù)(RDI)是評(píng)價(jià)瀝青路面車轍病害嚴(yán)重程度，采用考普勒斯路面質(zhì)量綜合檢測系統(tǒng)(COPRES-13G)對(duì)全線進(jìn)行路面車轍連續(xù)檢測。按照J(rèn)TG 5210—2019《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》，實(shí)測車轍深度并根據(jù)模型參數(shù)計(jì)算A1～A5試驗(yàn)段的RDI，結(jié)果見表6。

表6 乳化瀝青冷再生路面RDI隨累計(jì)當(dāng)量軸次與運(yùn)營年數(shù)的變化規(guī)律

由表5和圖2可知：

圖2 乳化瀝青冷再生路面RDI隨累計(jì)當(dāng)量軸次與運(yùn)營年數(shù)的變化規(guī)律

(2)服役6 a后，試驗(yàn)段乳化瀝青路面無明顯車轍病害，車轍深度指數(shù)由初始100降低至89，試驗(yàn)段換算車轍深度代表值5.5 mm，RDI評(píng)定為良。結(jié)合鉆芯取樣發(fā)現(xiàn)，輪跡處車轍變形量主要源于加鋪層瀝青混凝土的壓密變形，乳化瀝青冷再生結(jié)構(gòu)層無明顯破損或剪切失穩(wěn)變形，驗(yàn)證了乳化瀝青路面具備優(yōu)異的抗車轍性能。

(3)乳化瀝青路面結(jié)構(gòu)層RDI隨累計(jì)當(dāng)量軸次增加呈指數(shù)關(guān)系衰減，RDI與服役年限之間的衰減規(guī)律符合文獻(xiàn)[7-9]提出的路面結(jié)構(gòu)行為衰變預(yù)估方程。

2.3 RQI指標(biāo)

JTG 5210—2019《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》采用行駛質(zhì)量指數(shù)(RQI)評(píng)價(jià)路面平整度水平，通過激光平整度儀測試國際平整度指數(shù)IRI，帶入計(jì)算模型，換算得到RQI，結(jié)果見表7。

表7 乳化瀝青冷再生路面RQI隨累計(jì)當(dāng)量軸次與運(yùn)營年數(shù)的變化規(guī)律

由表7和圖3可知，(1)服役6 a后、承受了16 763 922次累計(jì)當(dāng)量軸次作用后，乳化瀝青路面的RQI仍為90.2，評(píng)定為優(yōu)，表明乳化瀝青冷再生路面具備良好的耐久性和優(yōu)異的服務(wù)水平。(2)服役期間，乳化瀝青路面RQI衰減規(guī)律呈“先快速減小后緩慢降低”的趨勢，在服役的前3 a，RQI隨累計(jì)當(dāng)量軸次的增加明顯降低，服役3～6 a期間，RQI代表值由91.8降低至90.2，RQI僅衰減1.6。(3)乳化瀝青路面結(jié)構(gòu)層RQI隨累計(jì)當(dāng)量軸次增加呈指數(shù)關(guān)系衰減，RQI與服役年限之間的衰減規(guī)律符合文獻(xiàn)[7-9]提出的路面結(jié)構(gòu)行為衰變預(yù)估方程。

圖3 乳化瀝青冷再生路面RQI隨累計(jì)當(dāng)量軸次與運(yùn)營年數(shù)的變化規(guī)律

2.4 PSSI指標(biāo)

承載能力指數(shù)是反映路面結(jié)構(gòu)承受車輛荷載后的剩余結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。通過實(shí)測彎沉值，將測試彎沉與設(shè)計(jì)彎沉之比代入JTG 5210—2019《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》計(jì)算模型，換算得到路面結(jié)構(gòu)承載能力指數(shù)(PSSI)，結(jié)果見表8。

表8 乳化瀝青冷再生路面PSSI隨累計(jì)當(dāng)量軸次與運(yùn)營年數(shù)的變化規(guī)律

由表8和圖4可知：

圖4 乳化瀝青冷再生路面PSSI隨累計(jì)當(dāng)量軸次與運(yùn)營年數(shù)的變化規(guī)律

在服役前3 a承受累計(jì)軸次6 810 199后，乳化瀝青冷再生路面PSSI由初始100下降至98.1，服役3～6 a期間承受16 763 922次累計(jì)當(dāng)量軸次后乳化瀝青冷再生路面的PSSI代表值仍達(dá)到了93.6，服役6 a后乳化瀝青冷再生路面的承載能力仍評(píng)定為優(yōu)，表明乳化瀝青冷再生路面具備優(yōu)異的耐久性能。乳化瀝青冷再生路面的承載能力指數(shù)隨服役年限、累計(jì)當(dāng)量軸次的增加持續(xù)減小，PSSI隨標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)當(dāng)量軸次增加呈指數(shù)關(guān)系減小，PSSI與服務(wù)年限之間的擬合關(guān)系符合文獻(xiàn)[7-9]提出的路面結(jié)構(gòu)行為衰變預(yù)估方程。

3 乳化瀝青冷再生路面性能試驗(yàn)

3.1 力學(xué)性能

力學(xué)性能試驗(yàn)的取芯位置：硬路肩中間位置(編號(hào)C1，下同)、行車道輪跡處(編號(hào)C2，下同)、超車道輪跡處(編號(hào)C3，下同)，取芯間隔為1 a，按照不同力學(xué)性能試驗(yàn)的平行試件數(shù)量要求，每組取芯4～6個(gè)。對(duì)照組采用室內(nèi)新成型的乳化瀝青混合料(編號(hào)C4，下同)。試驗(yàn)方法嚴(yán)格參照J(rèn)TG/T5521—2019，JTGE20—2011等相關(guān)規(guī)范與試驗(yàn)規(guī)程，力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果見表9。

甘露聚糖酶酶活的定義：在37℃和pH值5.5的條件下，每分鐘內(nèi)從濃度為3 mg/ml的甘露聚糖溶液中分解釋放1 μmol的還原糖（以甘露糖計(jì)）所需要的酶量為1個(gè)酶活力單位(U)。

表9 乳化瀝青冷再生路面力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果匯總

由表8可知：

(1)硬路肩處、行車道和超車道處乳化瀝青路面芯樣的力學(xué)強(qiáng)度遠(yuǎn)大于室內(nèi)新成型乳化瀝青混合料，并且隨著服役年限增加、標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)當(dāng)量軸次增大，硬路肩處、行車道和超車道輪跡處乳化瀝青路面芯樣的劈裂強(qiáng)度、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、動(dòng)態(tài)壓縮模量、三軸剪切內(nèi)摩擦角和黏聚力不減反增，乳化瀝青路面在服役6 a期間，乳化瀝青混合料的力學(xué)強(qiáng)度存在增長過程，隨服役年限的增大，乳化瀝青冷再生混合料在服役期間自身力學(xué)強(qiáng)度的增長幅度大于車輛荷載和環(huán)境作用的疲勞損傷作用。

(2)相同服役年限，超車道乳化瀝青冷再生混合料的劈裂強(qiáng)度、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、動(dòng)態(tài)壓縮模量、三軸剪切內(nèi)摩擦角和黏聚力均大于超車道乳化瀝青混合料，這主要是行車道的車道系數(shù)大于超車道，并且行車道承受的大客車、貨車交通量遠(yuǎn)大于超車道所致，硬路肩處，由于幾乎不承受車輛荷載，因此路面芯樣的各項(xiàng)力學(xué)強(qiáng)度均最高。

(3)對(duì)比不同服役年限乳化瀝青冷再生路面芯樣的劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，乳化瀝青冷再生路面服役1～6 a后，相較于室內(nèi)新成型乳化瀝青冷再生混合料，硬路肩處乳化瀝青冷再生路面芯樣的劈裂強(qiáng)度增大了75.3%,116.9%,149.3%,163.1%,172.9%,181.6%，行車道路面芯樣的劈裂強(qiáng)度增大了32.1%,50.4%,102.2%,115.3%,126.7%,139.1%，超車道路面芯樣的劈裂強(qiáng)度增大了17.3%,40.1%,85.6%,94.8%,106.4%,107.6%，服役6 a后乳化瀝青冷再生路面芯樣的劈裂強(qiáng)度可達(dá)到1.401～1.901 MPa，達(dá)到了室內(nèi)新成型乳化瀝青冷再生混合料劈裂強(qiáng)度的2.08～2.83倍，服役期間乳化瀝青冷再生混合料的劈裂強(qiáng)度可達(dá)到熱拌瀝青混合料相同水平，這與文獻(xiàn)[11]乳化瀝青路面芯樣試驗(yàn)結(jié)果相吻合。

(4)對(duì)比不同服役年限乳化瀝青冷再生路面芯樣的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，乳化瀝青冷再生路面服役1～6 a后，相較于室內(nèi)新成型乳化瀝青冷再生混合料，硬路肩處乳化瀝青冷再生路面芯樣的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度分別增大了22.5%,42.3%,67.7%,88.9%,97.7%,105.6%，行車道路面芯樣的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度度增大了1.62%,27.3%,47.7%,70.1%,87.1%,91.8%，超車道路面芯樣的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度增大了6.8%,20.5%,41%,56.4%,71.6%,85.6%，服役6 a后乳化瀝青冷再生路面芯樣的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度可達(dá)到4.191～4.642 MPa，達(dá)到了室內(nèi)新成型乳化瀝青冷再生混合料無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的1.86～2.06倍，服役6 a后乳化瀝青冷再生混合料的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度可達(dá)到低劑量水泥穩(wěn)定碎石的相同水平。

(5)對(duì)比不同服役年限乳化瀝青冷再生路面芯樣的動(dòng)態(tài)壓縮模量試驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，乳化瀝青冷再生路面服役1～6 a后，相較于室內(nèi)新成型乳化瀝青冷再生混合料，硬路肩處乳化瀝青冷再生路面芯樣的動(dòng)態(tài)壓縮模量分別增大了28.2%,45.3%,69%,73.8%,98.9%,105%，行車道路面芯樣的劈裂強(qiáng)度增大了15.9%,37.4%,53.4%,63.2%,73.8%,77.2%，超車道路面芯樣的劈裂強(qiáng)度增大了14%,28.6%,43.9%,56.8%,64.9%,66.8%，服役6 a后乳化瀝青冷再生路面芯樣的動(dòng)態(tài)壓縮模量可達(dá)到8 759～10 764 MPa，為室內(nèi)新成型乳化瀝青冷再生混合料動(dòng)態(tài)壓縮模量的1.67～2.05倍，服役6 a后，乳化瀝青冷再生混合料的動(dòng)態(tài)壓縮模量比JTG/T5521—2019推薦的乳化瀝青冷再生混合料動(dòng)態(tài)壓縮模量(20 ℃,10 Hz)提高了1.5倍以上，在役乳化瀝青冷再生混合料的動(dòng)態(tài)壓縮模量可達(dá)到熱拌瀝青混合料相同水平。

(6)在服役6 a期間乳化瀝青冷再生混合料的三軸剪切試驗(yàn)黏聚力不減反增，硬路肩芯樣內(nèi)摩擦角在服役2 a后基本保持不變。對(duì)比不同服役年限乳化瀝青冷再生路面芯樣的黏聚力可以發(fā)現(xiàn)，乳化瀝青冷再生路面服役1～6 a后，相較于室內(nèi)新成型乳化瀝青冷再生混合料，硬路肩處乳化瀝青冷再生路面芯樣的黏聚力分別增大了37.2%,41.9%,45.6%,49.4%,51.5%,52.5%，行車道路面芯樣的黏聚力增大了4%,6.2%,8.1%,9.5%,10.4%,10.6%，黏聚力分別增大了15.7%,21.8%,30.2%,39%,42.7%,45.6%，超車道路面芯樣的黏聚力增大了3.1%，5.3%、6.8%,7.7%,8.6%,9.0%，黏聚力分別增大了11.9%,16.9%,23%,32%,35.8%,36.9%。服役6 a后乳化瀝青冷再生路面芯樣的黏聚力可達(dá)到0.471～0.525 MPa，黏聚力比室內(nèi)新成型乳化瀝青冷再生混合料增大了27%～53%，黏聚力的增大，主要是在行車荷載作用下，乳化瀝青冷再生混合料被二次壓密，集料之間的嵌擠作用增強(qiáng)。

綜上可知，在行車荷載作用下，隨著使用年限增加，乳化瀝青冷再生路面芯樣的各項(xiàng)力學(xué)性能均呈增大趨勢，乳化瀝青冷再生路面芯樣的力學(xué)強(qiáng)度不減反增，這也可以解釋，乳化瀝青冷再生混合料的初期力學(xué)強(qiáng)度雖不及熱拌瀝青混凝土的1/3，而乳化瀝青路面的PCI,PSSI,RQI,RDI指標(biāo)在服役期間下降幅度明顯低于常規(guī)半剛性基層。分析以為：室內(nèi)加速養(yǎng)生方式僅模擬了乳化瀝青冷再生混合料含水率最低狀態(tài)，并不能代表乳化瀝青冷再生混合料強(qiáng)度完全形成時(shí)強(qiáng)度最高時(shí)的最佳狀態(tài)，乳化瀝青冷再生路面的力學(xué)性能與養(yǎng)生時(shí)間有關(guān)，在服役期間存在力學(xué)性能長期增長的過程。這一方面，隨著服役(養(yǎng)生)時(shí)間增加，乳化瀝青冷再生混合料內(nèi)部的水泥逐漸發(fā)生水化反應(yīng)，水泥水化產(chǎn)生的膠凝材料與養(yǎng)生時(shí)間有關(guān)；另一方面，在加鋪熱拌瀝青混凝土?xí)r，由于上層熱拌瀝青混凝土傳遞熱量，同時(shí)產(chǎn)生二次壓實(shí)作用，使得乳化瀝青冷再生混合料壓實(shí)度進(jìn)一步提高。同時(shí)，服役期間行車荷載的再次壓實(shí)作用，也有助于乳化瀝青冷再生混合料力學(xué)性能的提高。此外，根據(jù)瀝青的時(shí)-溫?fù)Q算原理，可以將高溫作用等效為長時(shí)間或者長時(shí)間等效為高溫，瀝青在高溫-荷載-短時(shí)間作用下與瀝青在常溫-荷載-長時(shí)間作用具有一定的等效關(guān)系，將高溫?fù)Q算為長時(shí)間，新舊瀝青在高溫下短時(shí)間交融能恢復(fù)老化瀝青黏結(jié)強(qiáng)度。同樣，在常溫條件下，新舊瀝青長時(shí)間交融，也能激發(fā)老化瀝青的黏結(jié)強(qiáng)度，在新舊瀝青長時(shí)間交融，服役過程中新舊瀝青重新融合，長時(shí)間的交融作用在某種程度上起到了加熱老化瀝青作用，舊瀝青重新發(fā)揮膠結(jié)料作用，表現(xiàn)出了熱瀝青的黏結(jié)效果。換言之，在乳化瀝青強(qiáng)度形成初期，冷再生中的RAP主要起到“黑色集料”作用，而在服役期間，RAP表面老化瀝青發(fā)揮黏結(jié)作用雖然緩慢，但是持續(xù)時(shí)間長，通過對(duì)比三軸剪切試驗(yàn)黏聚力指標(biāo)可以發(fā)現(xiàn)，受環(huán)境作用和二次壓密作用影響，新舊瀝青產(chǎn)生交融，舊瀝青遷移、融合，舊瀝青發(fā)揮了黏結(jié)作用，黏聚力逐漸增大。水泥水化反應(yīng)、二次壓密作用和新舊瀝青交融產(chǎn)生黏結(jié)強(qiáng)度，舊瀝青重新發(fā)揮出黏結(jié)強(qiáng)度，并且在乳化瀝青冷再生混合料中舊瀝青含量較高，因此乳化瀝青冷再生混合料的力學(xué)強(qiáng)度均明顯提高。硬路肩處乳化瀝青冷再生混合料的力學(xué)強(qiáng)度提高幅度最大，表明乳化瀝青冷再生混合料在服役過程中，老化瀝青發(fā)揮黏結(jié)強(qiáng)度對(duì)冷再生混合料力學(xué)性能的貢獻(xiàn)大于混合料二次壓密作用。

3.2 乳化瀝青冷再生路面高、低溫路用性能

采用低溫SCB試驗(yàn)、漢堡車轍試驗(yàn)評(píng)價(jià)乳化瀝青冷再生路面芯樣的低溫抗裂性能與高溫穩(wěn)定性，同時(shí)與室內(nèi)新成型乳化瀝青冷再生混合料進(jìn)行對(duì)比。低溫SCB試驗(yàn)采用直徑150 mm半圓試件，試件厚30 mm，在試件中心部位預(yù)切寬、高均為15 mm矩形開口，試驗(yàn)加載速率5 mm/min，加載支點(diǎn)間距80 mm，以彎拉強(qiáng)度、彎曲應(yīng)變和斷裂能密度為評(píng)價(jià)指標(biāo)[14]。采用直徑150 mm芯樣，試件高度為100 mm，試驗(yàn)溫度60 ℃，漢堡車試驗(yàn)加載頻率52 Hz，試驗(yàn)鋼輪接地壓強(qiáng)0.705 MPa，總加載次數(shù)為20 000次，在干燥條件下進(jìn)行，以輪跡處的車轍深度為評(píng)價(jià)指標(biāo)[15]，試驗(yàn)結(jié)果匯總見表10。

表10 乳化瀝青冷再生路面路用性能試驗(yàn)結(jié)果匯總

由表10可知：

(1)低溫性能方面，相同服役年限，承受交通荷載作用次數(shù)越小，乳化瀝青冷再生混合料的彎拉強(qiáng)度和斷裂能密度越高、低溫性能越好，表現(xiàn)為斷裂能密度與彎拉強(qiáng)度大小排序?yàn)椋河猜芳缣幮緲?超車道芯樣>行車道芯樣。對(duì)比不同服役年限(累計(jì)當(dāng)量軸次)乳化瀝青冷再生路面芯樣的彎拉強(qiáng)度和彎曲應(yīng)變能試驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，乳化瀝青冷再生路面服役1～6 a后，相較于室內(nèi)新成型乳化瀝青冷再生混合料，硬路肩處乳化瀝青冷再生路面芯樣的彎拉強(qiáng)度分別增大了18.7%，33.7%，47.6%，55.1%，63%，65.6%，斷裂能密度分別提高了91.2%，181.7%，225.3%，248.8%，278.2%，285.3%，行車道路面芯樣的彎拉強(qiáng)度增大了9.5%，18.4%，26.6%，34.4%，43.5%，50.4%，斷裂能密度分別提高了61.8%，114.1%，140.2%，160%，179.2%，195.7%，超車道路面芯樣的彎拉強(qiáng)度增大了3.7%，14.2%，20.3%，26.3%，32.9%，35.8%，斷裂能密度分別提高了46.7%，92.5%，113.6%，138.8%，151.8%，163%，服役6 a后乳化瀝青冷再生路面芯樣的預(yù)切口彎拉強(qiáng)度和斷裂能密度可達(dá)到3.712～4.525 MPa和545.8～799.4 J/m2，為室內(nèi)新成型乳化瀝青冷再生混合料預(yù)切口彎拉強(qiáng)度和斷裂能密度的1.36～1.66倍和2.63～3.85倍，服役期間乳化瀝青冷再生路面低溫性能存在增長過程。

(2)室內(nèi)相同加載次數(shù)條件下，隨著服役年限增加，硬路肩、行車道、超車道路面芯樣的漢堡車轍深度逐漸減小，硬路肩處芯樣的車轍深度最大，行車道芯樣的車轍深度最小。乳化瀝青冷再生路面芯樣的車轍深度小于室內(nèi)新成型乳化瀝青冷再生混合料。乳化瀝青冷再生路面芯樣的高低溫性能優(yōu)于室內(nèi)新成型乳化瀝青冷再生混合料，這主要是，行車道和超車道路面芯樣承受了車輛荷載作用，芯樣的壓密變形基本完成，在試驗(yàn)加載過程中車轍變形量相對(duì)較小，在長時(shí)間服役過程中，由于老化瀝青發(fā)揮黏結(jié)強(qiáng)度，使得路面芯樣的黏聚力增大，黏結(jié)強(qiáng)度提高，乳化瀝青冷再生混合料中接觸界面黏結(jié)強(qiáng)度的提高，有助于改善冷再生混合料的低溫抗裂性能，壓密作用提高了集料的骨架嵌擠強(qiáng)度，這有助于改善冷再生混合料的抗變形能力。

4 結(jié)論

(1)乳化瀝青路面試驗(yàn)段的典型病害為反射裂縫，改建加鋪乳化瀝青冷再生結(jié)構(gòu)層由于下承層病害處理不徹底導(dǎo)致的反射裂縫主要發(fā)生在服役初期(1～3 a)。服役6 a、承受了16 763 922次累計(jì)當(dāng)量軸次作用后，乳化瀝青冷再生路面的PCI，RDI，RQI，PSSI指標(biāo)分別下降至92.9(優(yōu))、89(良)、90.2(優(yōu))、93.6(優(yōu))，試驗(yàn)段乳化瀝青冷再生路面表現(xiàn)出了優(yōu)異的耐久性能和良好的服務(wù)水平。

(2)隨著服役年限增加，在行車荷載作用下，乳化瀝青冷再生路面芯樣的劈裂強(qiáng)度、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、動(dòng)態(tài)壓縮模量、三軸剪切黏聚力和內(nèi)摩擦角力均呈增大趨勢，乳化瀝青冷再生路面芯樣的力學(xué)強(qiáng)度不減反增。服役6 a后乳化瀝青冷再生路面芯樣的劈裂強(qiáng)度、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、動(dòng)態(tài)壓縮模量、黏聚力分別達(dá)到了0.471～0.525 MPa，1.401～1.901 MPa，4.191～4.642 MPa，8 759～10 764 MPa，0.471～0.525 MPa。相較于室內(nèi)新成型乳化瀝青冷再生混合料，服役6 a后乳化瀝青冷再生路面芯樣的劈裂強(qiáng)度、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、動(dòng)態(tài)壓縮模量、黏聚力分別提高了2.08～2.83倍、1.86～2.06倍、1.67～2.05倍、0.27～0.53倍。

(3)相同服役年限，硬路肩處乳化瀝青冷再生路面芯樣的混合料的力學(xué)性能和高低溫性能排序?yàn)椋河猜芳缣幮緲?超車道芯樣>行車道芯樣。服役6 a后乳化瀝青冷再生路面芯樣的預(yù)切口彎拉強(qiáng)度和斷裂能密度可達(dá)到3.712～4.525 MPa和545.8～799.4 J/m2，為室內(nèi)新成型乳化瀝青冷再生混合料預(yù)切口彎拉強(qiáng)度和斷裂能密度的1.36～1.66倍和2.63～3.85倍。

(4)在乳化瀝青強(qiáng)度形成初期，冷再生中的RAP主要起到“黑色集料”作用，而在服役期間，受水泥水化反應(yīng)、二次壓密作用及新舊瀝青浸潤、融合作用的影響，舊瀝青重新發(fā)揮出黏結(jié)強(qiáng)度，從而顯著提高了乳化瀝青冷再生混合料的力學(xué)強(qiáng)度與高低溫路用性能，且老化瀝青發(fā)揮黏結(jié)強(qiáng)度對(duì)冷再生混合料力學(xué)性能的貢獻(xiàn)大于服役期間乳化瀝青冷再生混合料承受荷載二次壓密作用。