水泥在泡沫沥青冷再生中的作用
在泡沫沥青冷再生技术中,水泥是一种非常重要且常用的活性添加剂,它的作用远不止“填充”那么简单,可以说是提升再生混合料整体性能的“关键钥匙”。
一、核心作用:提升早期强度
这是水泥最直接、最主要的作用。
机理:水泥与水发生水化反应,生成水化硅酸钙等凝胶物质。这些凝胶像“胶水”一样,将集料、RAP和沥青包裹、粘结在一起,形成坚硬的骨架。
效果:泡沫沥青的粘结作用需要较长时间才能完全形成,而水泥的水化反应在初期非常迅速,能显著提高混合料的早期强度。这使得碾压后的路面能更快地开放交通,满足施工进度要求。
二、关键作用:改善水稳定性
防止水损害是沥青路面的关键,水泥在这方面贡献巨大。
机理:
降低亲水性:RAP料中的旧沥青混合料和细料是亲水的,容易吸水。水泥水化产物填充了混合料中的部分微孔隙,减少了水的侵入通道。
化学改性:水泥改变了混合料中细料的表面性质,使其从亲水性变为憎水性,从而减少了水对沥青与集料之间粘结膜的破坏。
效果:掺加水泥后,混合料的浸水残留强度会大幅提高,极大地增强了再生层抗雨水和冻融破坏的能力。
三、重要作用:增加刚度
机理:水泥水化形成的刚性骨架与沥青提供的柔性粘结相结合,形成一种半刚性-柔性的复合基体。
效果:这种结构使混合料具有更高的抗压回弹模量,即更高的刚度。这意味着在荷载作用下,路面的变形(车辙)会更小,承载能力更强,尤其适用于重载交通道路。
四、辅助作用:调整级配与凝结时间
填充效应:水泥颗粒极细,可以有效地填充混合料中的微小空隙,使级配更加密实,优化整体结构。
控制凝结:在施工中,添加水泥后需要在一定时间内完成摊铺和碾压,否则混合料会开始凝结变硬。这要求施工组织必须更加高效。
用量与注意事项
典型用量:水泥的添加量通常为混合料总质量的1.0%~2.0%。
用量不足:效果不明显。
用量过高:虽然早期强度和刚度会继续增加,但会带来明显的副作用:
脆性增加:混合料过于刚性,容易因温缩或干缩而产生反射裂缝。
疲劳性能下降:过刚的材料其抗疲劳开裂能力会减弱。
施工和易性变差:混合料凝结过快,增加施工难度。
两者协同工作,刚柔并济,共同造就了泡沫沥青冷再生混合料优良的力学性能和使用性能。因此,在绝大多数泡沫沥青冷再生项目中,水泥都是不可或缺的关键组成部分。