关键词：泡沫沥青，化沥青，抗剪强度
Comparison Research of foamed asphalt and asphalt emulsion shear strength
WU Bing
Railway Planning and Design Institute Limited Wuhu 200433
Abstract：This paper adoptes uniaxial penetration tests on two kind of mixture of shear performance of comparison and analysis gradation, asphalt content, and health, cement contents, test time temperature and mixing molding temperature influence on the performance of the fight against cut, for construction design to provide reliable solutions.
Keywords: foamed asphalt, asphalt emulsion, shear strength
1.引言
泡沫沥青及乳化沥青混合料均属于沥青稳定类材料，具有粘弹性特点，对温度有一定的敏感性，其抗剪强度和模量都随温度升高而急剧下降，永久变形是该类材料的主要破坏模式之一，而抗剪性能是决定路面在重复荷载作用下能否产生永久变形的关键因素。通过对各种剪切试验方法的分析，并结合实际的试验条件，本文选择了单轴贯入试验方法。所谓单轴贯入试验，就是在试件上通过一钢压头进行加压，压头的直径小于试件的直径，利用r/ R来表示两个物体直径的比值， r 为压头的直径，R为试件的直径， 如果r/ R 比值足够小，则其受力状态应与路面的较为一致，如图1所示。单轴贯入是一种比较合理的沥青混合料抗剪强度测试方法，一方面其受力模式与路面一致；另一方面试验易操作，设备简单，适合工程应用。
图1 单轴贯入试验
2.泡沫沥青冷再生混合料抗剪性能研究
.泡沫沥青冷再生混合料中采用维特根公司的WLB10室内沥青发泡机制备泡沫沥青，选用A、B两种级配，A级配：73.5%RAP+25%石屑+1.5%水泥；B级配：60%RAP+38.5%石屑+1.5%水泥。沥青为埃索AH-70，沥青用量分别为1.6%、2.0%、2.5%、3.0%。抗剪强度试验全部采用Φ100mm×100mm的圆柱体试件，用旋转压实仪旋转成型。
乳化沥青C级配，采用PC-55沥青，沥青用量分别为1%、2%、3%、4%、5%，1.5%用量的水泥成型试件，养生后对其进行单轴贯入试验，
3.泡沫沥青与乳化沥青冷再生混合料抗剪性能的比较
以下将上面两节关于泡沫沥青及乳化沥青混合料的各种性能进行汇总比较。
3.1 抗剪强度的比较
选取25℃成型的旋转压实试件进行比较，详细结果见图2。
 图2乳化沥青与泡沫沥青混合料抗剪强度比较 |
3.3水泥用量对混合料抗剪强度的影响
对级配A（2.5%泡沫沥青）及级配C（4.0%乳化沥青）混合料在不同水泥用量下的抗剪强度进行了比较，试件的成型温度均为25℃，结果见图3。
 图3 水泥用量对两种混合料抗剪强度的影响 |
3.3养生时间对混合料抗剪强度的影响
为了探求不同养生时间对两种混合料抗剪强度的影响，本文选取了1d、2d、3d、4d、5d5种养生时间，乳化沥青混合料的沥青用量为4%，泡沫沥青混合料的沥青用量为2.5%，水泥用量均为1.5%，试件的成型温度均为25℃，养生温度为40℃，具体试验结果见图4。
 图4养生时间对两种混合料抗剪强度的影响（室内加速养生） |
由于室内试验往往采取加速养生的方法，并不能完全模拟实际施工的冷再生材料的水分散失及强度增长速度。本次试验中，试件需置于40℃鼓风烘箱中进行养生，一方面风及烘箱的温度加速了试件的养生；另一方面，由于试件较小，其上、下及侧面均与烘箱中的热空气接触，得到了非常充分的养生，这是现场材料完全不可能实现的，因而室内养生并不能完全显示两种冷再生混合料的养生过程。在广东河惠高速公路改造工程中，采用了泡沫沥青及乳化沥青两种冷再生施工工艺，并现场对两种材料的水分散失速度进行实际测量，具体结果见图5。
 图5 养生时间对两种混合料抗剪强度的影响（现场实际养生） |
3.4试验温度对混合料抗剪强度的影响
乳化沥青混合料选用3%、4%、5%三种沥青用量和1.5%用量的水泥成型试件，泡沫沥青混合料选用1.6%、2.0%、2.5%、3.0%四种沥青用量和1.5%用量的水泥，养生后对其进行单轴贯入试验，试验温度分别为40℃、60℃，具体的试验结果见图6。
 图6试验温度对两种混合料抗剪强度的影响 |
结束语
从以上的分析中可知，泡沫沥青混合料的抗剪强度要强于乳化沥青混合料，这是由二者的成型机理决定的。此外，根据室内试验及现场实地测量发现，前者的养生速度也快于后者，但由于室内试验采取加速养生的办法，并不能完全描述二者的实际养生状况。
在实际的冷再生施工中，鉴于泡沫沥青冷再生混合料的抗剪强度更高且增长速度更快，建议在冷再生上覆层较薄、交通量较大及重载车辆较多、要求尽早开放交通的路面结构中优先选用泡沫沥青混合料。但是，必须注意的是，尽管冷再生混合料的抗剪性能受到越来越多的关注，在当前的各种设计方法中，间接抗拉强度及水稳性仍然是混合料的主要控制指标，因此，需在混合料的抗拉强度及水稳性满足要求的前提下，尽量选择抗剪性能更优的混合料。
参考文献
[1] 吴超凡,曾梦澜,赵明华等． 乳化沥青冷再生混合料路用性能试验研究[J] ．公路交通科技, 2009, 26(7) :27-32
[2]李秀君,拾方治,张永平.拌和用水量对泡沫沥青混合料性能的影响[J]. 建筑材料学报,2008，11（1）：64-69
个人介绍：吴冰，男1970-，工程师，获理学硕士学位。现任职于中铁规划设计研究院，从事道路工程的设计工作。
