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摘要： 通过借鉴了国内外关于冷再生强度形成的相关研究和试验，通过介绍乳化沥青、水泥与收回沥青路面材料物理反应、化学反应理论等来分析了乳化沥青的强度形成机理；总结了冷再生混合料的强度形成机理。
关键词： 乳化沥青；冷再生；混合料；再生机理
【中图分类号】U416.217【文献标识码】A【文章编号】2236-1879（2018）01-0254-01
在沥青混合料的拌和、摊铺和压实过程中，沥青路面就开始出现老化，沥青路面老化的过程主要分为两个阶段，第一个阶段可以认为是早期老化或者短期老化，即在施工过程中所造成的热老化，第二个阶段为长期老化，即在开放交通后沥青路面受到周围的环境如气温、降雨和太阳光紫外线等直接和间接的因素，而主要影响沥青路面老化是直接与路面接觸的车辆荷载，随着超载、重载和交通量的增加，使得路面在荷载的作用下逐渐出现老化、硬化，沥青与集料间的粘结力降低，最终导致路面病害如疲劳裂缝、车辙、坑槽等病害的出现。所以在就沥青路面材料再生过程中，一般都需要加入一定量的新结合料，即稳定剂，从而使老化的路面恢复原有的路面性能或者更好。而在沥青路面冷再生中最常用的稳定剂为沥青类稳定剂和水泥类稳定剂，这两种稳定剂都能很好的与回收沥青材料粘结在一起，提高材料的强度和抗水损害，且价格较为便宜，应用广泛，所以本文主要研究乳化沥青类稳定剂和水泥类稳定剂对沥青路面再生的作用机理。
一、乳化沥青在冷再生混合料的作用机理
乳化沥青是水和沥青的混合物，通过机械高速剪切使得高温的沥青扩散在水中而液化成为粘度较低、流动性较好的沥青材料。由于乳化沥青本身存在大量的水，一般含有40%左右的水，所以为了使乳化沥青发挥其粘结作用，必须使得乳化沥青的水分蒸发掉从而使乳化沥青中的沥青成分分裂出来，和集料粘结在一起，形成连续的沥青薄膜。关于乳化沥青在冷再生中的作用机理可以通过电荷作用、物理作用和化学作用来进行分析：
（1）电荷作用 。
由于乳化沥青主要分为阳离子乳化沥青、阴离子乳化沥青，阳离子乳化沥青中沥青颗粒带正电荷电荷，能与表面带负电荷的酸性集料有很好的粘附性，而阳离子乳化剂分子亲水基中的氮原子与集料表面具有强烈的亲和性，牢固的结合在一起，从而改变了沥青与集料的粘附性，使得沥青与集料粘附性不好的变好，所以阳离子乳化沥青也能与酸性集料很好的粘附在一起；同理，阴离子乳化沥青由于本身带负电荷，所以能与表面带正电荷的碱性集料有很好的粘结作用。
（2）物理作用 。
在乳化沥青与收回路面材料拌和和压实过程中，由于乳化沥青乳化剂中的亲油基靠近集料表面，使得沥青颗粒逐渐向集料靠近，同时由于乳化剂分子的作用使得沥青颗粒与集料表面的结合力大于水分子与集料表面的结合力，从而产生一定的挤压力，使得集料表面的水分挤压出去，让位给沥青颗粒，使得部分乳化沥青中的水和沥青颗粒分裂出来，形成局部的沥青薄膜，乳化沥青冷再生混合料具有一定的强度，而随着养生时间的增加，乳化沥青的水分逐渐蒸发减少，沥青颗粒之间进一步结合，最终形成连续的沥青膜，其强度也趋于稳定。
（3）化学作用 。
阳离子乳化沥青中的Hcl与石灰石（CaCO3）进行化学作用，形成H2CO3，又在乳化沥青中水的作用下电离出CO32-，它与阳离子乳化沥青电离后的正离子原子团有较好的亲和力。
二、水泥在冷再生混合料的作用机理
由于乳化沥青本身含有大量的水分，而且在拌和和压实过程中都添加了一定的水，所以水在乳化沥青冷再生混合料中起到“润滑剂”的作用，水在混合料中的存在有利于混合料的拌和和压实，但同时也会影响到混合料强度的形成，所以一般都采用添加水泥来对于提高乳化沥青混合料的早期强度和加快开放交通是一种有效的途径。本文同样采用物理化学的角度来分析水泥在冷再生混合料的作用机理：
（1）物理作用 。
水泥往往在混合料中充当“矿粉”的作用，由于当沥青用量过多时，使得沥青混合料中的结构沥青减少，自由沥青增多，造成路面的抗车辙性和抗滑性降低，所以添加一定量的水泥使混合料骨架更加合理，有利于减少自由沥青，增加集料与沥青的粘结面积，提高混合料的粘聚力。同时由于乳化沥青冷再生混合料的空隙率较大，所以添加一定的水泥也有利于填充集料的孔隙率，减少混合料的空隙率，密度增大，提高强度。
（2）化学作用 。
水泥与乳化沥青中的水分或者外掺水接触后立即发生反应，一般产生具有一定强度的水化反应物（CSH、Ca（OH）2、C4AFH13），而水化产物的体积一般为水泥体积的2.2倍，所以水泥的水化有利于降低混合料的空隙率，提高再生混合料的强度。同时水泥的水化使得混合料的含水量降低，乳化沥青破乳速度加快，提高乳化沥青与新料、乳化沥青与旧料之间的粘聚力，提高再生混合料的抗剥落性能。
三、水泥—乳化沥青再生混合料的强度形成机理
通过对水泥和乳化沥青在冷再生混合料的作用机理分析，冷再生混合料的强度形成主要是通过一系列复杂的作用过程，主要包括：
（1）物理作用过程：乳化沥青混合料在拌和和压实过程中乳化沥青、水泥与集料间的粘附作用，水泥充当矿粉的填充作用下的强度形成；
（2）化学作用过程：乳化沥青的聚合反应，水泥的水化和水解作用等有关的其他化学反应；
（3）物理—化学作用过程：旧料中的微小颗粒与化学产物中个别组分的交换吸附作用，颗粒的凝聚作用以及随后多种结构的生成。
四、结论
通过对乳化沥青、水泥在冷再生混合料的作用机理分析，分别从物理反应作用过程、化学反应过程等来介绍了乳化沥青冷再生混合料的强度形成机理，从理论上可以说明乳化沥青稳定剂和水泥稳定剂应用在沥青路面再生是可行的。
关键词： 乳化沥青；冷再生；混合料；再生机理
【中图分类号】U416.217【文献标识码】A【文章编号】2236-1879（2018）01-0254-01
在沥青混合料的拌和、摊铺和压实过程中，沥青路面就开始出现老化，沥青路面老化的过程主要分为两个阶段，第一个阶段可以认为是早期老化或者短期老化，即在施工过程中所造成的热老化，第二个阶段为长期老化，即在开放交通后沥青路面受到周围的环境如气温、降雨和太阳光紫外线等直接和间接的因素，而主要影响沥青路面老化是直接与路面接觸的车辆荷载，随着超载、重载和交通量的增加，使得路面在荷载的作用下逐渐出现老化、硬化，沥青与集料间的粘结力降低，最终导致路面病害如疲劳裂缝、车辙、坑槽等病害的出现。所以在就沥青路面材料再生过程中，一般都需要加入一定量的新结合料，即稳定剂，从而使老化的路面恢复原有的路面性能或者更好。而在沥青路面冷再生中最常用的稳定剂为沥青类稳定剂和水泥类稳定剂，这两种稳定剂都能很好的与回收沥青材料粘结在一起，提高材料的强度和抗水损害，且价格较为便宜，应用广泛，所以本文主要研究乳化沥青类稳定剂和水泥类稳定剂对沥青路面再生的作用机理。
一、乳化沥青在冷再生混合料的作用机理
乳化沥青是水和沥青的混合物，通过机械高速剪切使得高温的沥青扩散在水中而液化成为粘度较低、流动性较好的沥青材料。由于乳化沥青本身存在大量的水，一般含有40%左右的水，所以为了使乳化沥青发挥其粘结作用，必须使得乳化沥青的水分蒸发掉从而使乳化沥青中的沥青成分分裂出来，和集料粘结在一起，形成连续的沥青薄膜。关于乳化沥青在冷再生中的作用机理可以通过电荷作用、物理作用和化学作用来进行分析：
（1）电荷作用 。
由于乳化沥青主要分为阳离子乳化沥青、阴离子乳化沥青，阳离子乳化沥青中沥青颗粒带正电荷电荷，能与表面带负电荷的酸性集料有很好的粘附性，而阳离子乳化剂分子亲水基中的氮原子与集料表面具有强烈的亲和性，牢固的结合在一起，从而改变了沥青与集料的粘附性，使得沥青与集料粘附性不好的变好，所以阳离子乳化沥青也能与酸性集料很好的粘附在一起；同理，阴离子乳化沥青由于本身带负电荷，所以能与表面带正电荷的碱性集料有很好的粘结作用。
（2）物理作用 。
在乳化沥青与收回路面材料拌和和压实过程中，由于乳化沥青乳化剂中的亲油基靠近集料表面，使得沥青颗粒逐渐向集料靠近，同时由于乳化剂分子的作用使得沥青颗粒与集料表面的结合力大于水分子与集料表面的结合力，从而产生一定的挤压力，使得集料表面的水分挤压出去，让位给沥青颗粒，使得部分乳化沥青中的水和沥青颗粒分裂出来，形成局部的沥青薄膜，乳化沥青冷再生混合料具有一定的强度，而随着养生时间的增加，乳化沥青的水分逐渐蒸发减少，沥青颗粒之间进一步结合，最终形成连续的沥青膜，其强度也趋于稳定。
（3）化学作用 。
阳离子乳化沥青中的Hcl与石灰石（CaCO3）进行化学作用，形成H2CO3，又在乳化沥青中水的作用下电离出CO32-，它与阳离子乳化沥青电离后的正离子原子团有较好的亲和力。
二、水泥在冷再生混合料的作用机理
由于乳化沥青本身含有大量的水分，而且在拌和和压实过程中都添加了一定的水，所以水在乳化沥青冷再生混合料中起到“润滑剂”的作用，水在混合料中的存在有利于混合料的拌和和压实，但同时也会影响到混合料强度的形成，所以一般都采用添加水泥来对于提高乳化沥青混合料的早期强度和加快开放交通是一种有效的途径。本文同样采用物理化学的角度来分析水泥在冷再生混合料的作用机理：
（1）物理作用 。
水泥往往在混合料中充当“矿粉”的作用，由于当沥青用量过多时，使得沥青混合料中的结构沥青减少，自由沥青增多，造成路面的抗车辙性和抗滑性降低，所以添加一定量的水泥使混合料骨架更加合理，有利于减少自由沥青，增加集料与沥青的粘结面积，提高混合料的粘聚力。同时由于乳化沥青冷再生混合料的空隙率较大，所以添加一定的水泥也有利于填充集料的孔隙率，减少混合料的空隙率，密度增大，提高强度。
（2）化学作用 。
水泥与乳化沥青中的水分或者外掺水接触后立即发生反应，一般产生具有一定强度的水化反应物（CSH、Ca（OH）2、C4AFH13），而水化产物的体积一般为水泥体积的2.2倍，所以水泥的水化有利于降低混合料的空隙率，提高再生混合料的强度。同时水泥的水化使得混合料的含水量降低，乳化沥青破乳速度加快，提高乳化沥青与新料、乳化沥青与旧料之间的粘聚力，提高再生混合料的抗剥落性能。
三、水泥—乳化沥青再生混合料的强度形成机理
通过对水泥和乳化沥青在冷再生混合料的作用机理分析，冷再生混合料的强度形成主要是通过一系列复杂的作用过程，主要包括：
（1）物理作用过程：乳化沥青混合料在拌和和压实过程中乳化沥青、水泥与集料间的粘附作用，水泥充当矿粉的填充作用下的强度形成；
（2）化学作用过程：乳化沥青的聚合反应，水泥的水化和水解作用等有关的其他化学反应；
（3）物理—化学作用过程：旧料中的微小颗粒与化学产物中个别组分的交换吸附作用，颗粒的凝聚作用以及随后多种结构的生成。
四、结论
通过对乳化沥青、水泥在冷再生混合料的作用机理分析，分别从物理反应作用过程、化学反应过程等来介绍了乳化沥青冷再生混合料的强度形成机理，从理论上可以说明乳化沥青稳定剂和水泥稳定剂应用在沥青路面再生是可行的。