目前我国乳化沥青冷再生混合料设计方法对第一遍击实后，试件在模内养生条件是采用第一遍双面击实后，60℃模内养生40h后第二次击实，该击实次数的确定主要是为了避免养生过程试件膨胀对试验结果的影响，同时在一定程度上模拟了施工现场摊铺面层沥青混合料时的二次碾压作用。但亦有研究成果提出，马歇尔设计方法中的二次击实破坏了水泥的凝结和乳化沥青的黏结状态导致强度降低，且二次击实过程可能会造成集料破损。WIRTGEN沥青路面再生技术规范配合比设计时采用正反各击实75次成型马歇尔试件中国沥青网sinoasphalt.com。南非基于剪切性能的三阶段配合比设计方法采用振动压实成型试件，尽管国内许多学者提倡在有条件的情况下使用旋转压实成型方式设计乳化沥青冷再生混合料，但目前应用马歇尔击实方法还很普遍，现行《公路沥青路面再生技术规范》(乳化沥青冷再生混合料试件击实方法的选择主要是基于工程经验和借鉴国外相关技术规范，尤其缺乏击实方式对再生混合料细微观形态的影响研究，要进一步完善乳化沥青冷再生混合料设计方法，有必要从细微观角度解释击实方法对乳化沥青冷再生混合料强度的影响机理，本文研究结果可为沥青路面冷再生混合料配合比设计选择合理的马歇尔击实方式提供理论依据。

试验方案

原材料性能及配合比设计

试验研究采用陕西某高速公路下面层沥青混凝土路面铣刨料，RAP由冷铣刨法获取，RAP以“黑色集料”对待。采用A级AH-90盘锦基质沥青，乳化沥青由试验室自制而成。选用PO.32.5普通硅酸盐水泥，采用西安地区自来水，水泥和水的各项指标均满足质量要求。根据料厂供应情况和RAP筛分试验结果，确定掺加10~20mm石灰岩碎石和0~5mm机制砂以使合成级配满足中粒式泡沫沥青冷再生混合料工程级配范围要求。根据JTGF41-2008和国内外大量工程实践要求，用于乳化沥青冷再生混合料的水泥剂量通常为1%~2%，研究选用水泥掺量为1.5%，水泥不参与合成级配。采用JTGE40-2007重型击实试验确定乳化沥青冷再生最大干密度对应的拌和用水量为4.4%，采用“修正马歇尔法”进行泡沫沥青冷再生混合料配合比设计，确定最佳乳化沥青用量为4.0%。

试验方案

参考文献研究成果，本文室内加速养生温度采用40℃。以现行《公路沥青路面再生技术规范》(JTGF41-2008)采用的“50+25”马歇尔击实方法为基准，为避免击实功差异对乳化沥青冷再生混合料强度特性的影响，控制总击实次数为75次。鼓风烘箱加速养生3d后进行第二次击实，考虑到第一次仅击实20次，试件仍比较松散，进行第二次中翻模出现破损、松散等现象，确定第一次最小击实次数为30次，I、II、III、IV、V具体养生方案如下，待所有试件完成养生后，采用劈裂强度试验评价不同击实方法对乳化沥青冷再生混合料强度特性的影响。

方案I：第一遍双面各击实30次，不脱模40℃养生3d后接着第二遍双面各击实35次，“30+45”。方案II：第一遍双面击实40次，不脱模40℃养生3d后接着双面各击实25次，“40+35”。方案III：第一遍双面击实50次，不脱模40℃养生3d后接着双面各击实25次，“50+25”。方案IV：第一遍双面击实60次，不脱模40℃养生3d后接着双面各击实25次，“60+15”。方案V：一次性完成双面各击实75次，不脱模40℃养生3d备用，“75+0”。

不同击实方法乳化沥青冷再生混合料强度特性

劈裂强度是确定最佳泡沫沥青用量及计算路面结构弯拉强度和层底拉应力检验的重要力学参数。每种击实方法下各成型16个试件，量取二次击实前后试件的高度，用于计算击实高度比(二次击实前试件高度与试件最终高度的比值)，以试件15℃干、湿劈裂强度、击实前后空隙率作为评价指标，空隙率及劈裂强度测试方法严格按照JTGE20-2011执行，对照组试样由现场钻芯按照马歇尔试件尺寸切割而成。

(1)养生前第一遍击实，随着击实次数的增多，乳化沥青冷再生混合料的空隙率减小，双面击实50次后空隙率趋于稳定，可见在一定范围内提高击实次数有利于提高乳化沥青冷再生混合料的密实度，进而劈裂强度提高。

(2)总击实次数相同，相比“75+0”一次击实成型法，二次击实后“50+25”、“60+15”两种击实方法所成型的马歇尔试件空隙率显著减小，干、湿劈裂强度明显提高，而“30+45”、“40+35”两种击实方法空隙率分别达到了12.27%、11.34%，空隙率也略大于“75+0”，同时干、湿劈裂强度也略小于“75+0”。

(3)比较各击实方法二次击实前试件高度与试件最终高度的比值，第一次击实次数越多，击实高度比越小，可见第二次击实对进一步提高试件密实度有一定的效果，第一次压实功越小，二次压实作用对试件的密实度改善效果越显著。

(4)对于“50+25”击实法，第一遍击实后试件高度可大致按照63.5±1.3mm除于1.03来进行预估，此外本次试验发现“75+0”法40℃模内养生后试件并未膨胀，这可能有三方面原因：一是近年来我国乳化沥青的质量得到极大提高，远高于10多年前的沥青质量标准；二是水泥的性能可能存在差异；三是本次试验养生温度为40℃，养生过程中水分的迁移速度和迁移路径与60℃有所不同。

(5)相比现场芯样，以空隙率和劈裂强度作为评价标准，“50+25”和“60+15”法所成型的马歇尔试件空隙率最小，劈裂强度最大，不仅更符合目前的施工机械水平，更有利于提高乳化沥青冷再生混合料的最终强度，而“50+25”实测空隙率与现场芯样最为接近，击实效果最为理想。

不同击实方法乳化沥青冷再生混合料粗集料分布状态

粗集料是沥青混合料形成骨架的基础，集料之间的空隙为容纳乳化沥青砂浆和细集料提供了载体，以2.36mm筛孔为粗细集料分界点，乳化沥青冷再生混合料中粗集料约占集料质量分数的50%~80%。室内设计和工程质量检验时国内外普遍采用压实度来评价乳化沥青冷再生混合料的压实效果，而压实度是一个宏观指标，无法用来精确地判别混合料内部集料颗粒的排列状况，研究表明，若集料在荷载和环境稳定、水等作用后一旦发生“转动”或“迁移”，路面就易于产生车辙等结构性破坏，压实后集料只有达到“平躺”状态，其性能才能达到最稳定。参考文献研究成果，采用X-rAyCT技术和数字图像处理技术研究5种击实方法乳化沥青冷再生混合料马歇尔试件的内部粗集料分布特征，针对不同击实方法二次击实前后的粗集料取向角进行分析，每个击实方式共获取2540张图像，经室内初步统计拟合，粗颗粒主轴方向基本符合洛伦兹函数分布，本文以洛伦兹函数拟合峰值概率对应的径向角表征集料颗粒最可能的分布取向。

(1)马歇尔击实方式下乳化沥青冷再生混合料粗集料取向角基本符合洛伦兹分布，主要表现在样本概率分布曲线的规律性和偏峰性，击实方法对乳化沥青冷再生混合料颗粒取向有显著影响。

(2)相同击实次数，“30+45”、“40+35”、“50+25”、“60+15”、“75+0”等5种击实方法经二次击实后粗集料取向角代表值依次为22.23°、22.13°、21.47°、20.96°、20.28°，取向角越小，粗集料越趋于“平躺”状态，可见“75+0”击实方法最为理想。

(3)第一次击实次数越少，粗集料取向角代表值越大，随着第一次击实次数的增加，粗集料颗粒取向角呈线性关系减小，且拟合关系良好，可见压实功不足不仅影响乳化沥青冷再生混合料的密实状态，也会对粗集料之间的相互嵌挤和骨架承载结构有一定的影响。

(4)总击实次数相同条件下，第一次击实后粗集料取向角偏大的“30+40”法，二次击实后粗集料取向角仍最大，一般而言，第一次击实后粗集料取向角越大经二次击实后粗集料取向角也越大，第二遍击实次数越多，粗集料取向角减小幅度越大，“30+45”、“40+35”、“50+25”、“60+15”4种击实方法，第二次击实功分别为第一次击实功的150%、87.5%、50%、25%，经二次击实后粗集料取向角分别减小了18%、12.9%、5.1%、4.1%，可见增大二次击实功虽然可改善乳化沥青冷再生混合料的颗粒分布结构，但远没有增大第一次击实功效果明显。

不同击实方法乳化沥青冷再生混合料空隙分布特征

乳化沥青冷再生混合料细微观空隙获取

乳化沥青冷再生混合料属于半松散体系，空隙率大且微孔数量多是其最显著的特征之一。研究表明，车辆荷载和环境温度综合作用对泡沫沥青冷再生混合料造成的疲劳损伤作用不仅与乳化沥青冷再生混合料的空隙率有关，而且与混合料内部空隙的细微观分布特征有关。参考已有研究成果，以室内工业CT的无损检测技术和VG软件的三维重构功能为载体，定量分析了马歇尔击实成型方法对泡沫沥青冷再生混合料细微观空隙特征的影响。工业CT测算泡沫沥青冷再生混合料空隙率试验方法按照文献进行，对不用养生温度条件下的马歇尔试件进行CT扫描，借助公司研发的大型商务软件VGStudioMAX2.0的三维重构功能，经图像对比增强、去噪、阈值分割、三维表示与分区、边缘检测步骤后倒入VGStudioMAX2.0缺陷检测模块，设置上限空隙体积为1000mm3，下限空隙体积为0mm3，以表干法实测空隙率为基准，调整空隙图像阈值，以CT实测空隙率最大限度接近表干法实测空隙率为原则，待计算完成后输出excel计算表单。

不同击实方法乳化沥青冷再生混合料空级配

对VG计算得到的excel表单进行统计分析，取4个平行试件的平均值作为统计结果。

(1)“50+25”、“60+15”、“75+0”法呈现出了良好的压实效果，主要表现在小于0.1mm3空隙百分比大，大孔数量百分比小，“30+45”、“40+35”、“50+25”、“60+15”、“75+0”5种击实方法，大于10mm3空隙百分比分别为1.498%、1.266%、0.921%、0.944%、1.125%，小于0.1mm3的空隙百分比依次为68.207%、69.527%、70.933%、69.897%、69.775%。

(2)与“75+0”法相比，相同击实次数，“50+25”、“60+15”法空级配中大孔百分比明显减小，而小孔百分比显著增大，为了直观反映二次击实作用对乳化沥青冷再生混合料内部大孔的影响，给出了不同击实方法乳化沥青冷再生混合料内部大于100mm3空隙的平均空隙体积，可见通过二次击实可减少乳化沥青冷再生混合料内部的大孔，减少有害空隙，改善混合料内部的空级配，这对于提高乳化沥青冷再生混合料的水稳定性和力学强度有重要意义。

(3)与“50+25”法相比，总击实次数相同，击实方法不同，“30+45”和“40+35”两种击实方法所成型的试件，不仅大于100mm3的空隙数量多，空隙体积大，且小于0.1mm3百分比小，分析其原因，主要是第一次击实次数过少，混合料内部残留的空隙率较大，二次击实作用虽然可以提高乳化沥青冷再生混合料的密实度，但经室内加速养生后乳化沥青破乳、水泥水化反应完成，二次击实时混合料强度已经基本完成，二次击实作用对集料的空间取向角和乳化沥青胶浆密实度的改善并不显著。

不同击实方法乳化沥青冷再生混合料平均孔径

定义平均空隙直径为沥青混合料内部所有平均空隙直径的平均值，将每个独立的孔隙等效为球体，是一个等效概念。

结果表明，相同击实次数，随着二次击实次数的减小乳化沥青冷再生混合料平均孔径呈先减小后增大的变化趋势，其中“50+25”击实法成型的马歇尔试件平均孔径最小，“30+45”法平均孔径最大。与“75+0”相比，“50+25”、“60+15”法平均孔径分别减小了11.7%和8.7%，可见二次击实对进一步提高马歇尔试件密实度有一定的效果。与“50+25”相比，“30+45”和“40+35”两种击实方法的平均孔径分别增大了26.45%和19.5%，可见提高第一遍击实次数可减小乳化沥青冷再生混合料平均孔径，第一遍压实次数对混合料细微观空隙特征的影响比二次压实次数更为显著。图8建立了细微观平均孔径分布特征与劈裂强度之间的关系，二者线性拟合关系良好，这也可以解释不同击实方法乳化沥青冷再生混合料强度差异的原因。

结语

(1)总击实次数相同，二次击实后“50+25”、“60+15”两种击实方法所成型的马歇尔试件空隙率显著减小，干、湿劈裂强度明显提高，第二遍击实对进一步提高马歇尔试件密实度有一定的效果，第一次压实功越小，二次压实作用对试件的密实度改善效果越显著。

(2)击实方法对乳化沥青冷再生混合料颗粒取向有显著影响，马歇尔击实方式下乳化沥青冷再生混合料粗集料取向角基本符合洛伦兹分布。相同击实次数，第一遍击实后粗集料取向角越大，经养生后第二遍击实粗集料取向角也越大，可见增大二次击实功虽然可改善乳化沥青冷再生混合料的颗粒分布结构，但远没有增大第一次击实功效果明显。

(3)相同击实次数，“50+25”、“60+15”法空级配中大孔百分比明显减小，而小孔百分比显著增大，通过二次击实减小乳化沥青冷再生混合料内部的大孔，减少有害空隙，改善混合料内部的空级配，“30+45”和“40+35”两种击实方法所成型的试件，不仅大于100mm3的空隙数量多，空隙体积大，且小于0.1mm3百分比小。

(4)相同击实次数，随着二次击实次数的减小乳化沥青冷再生混合料平均孔径呈先减小后增大的变化趋势，“50+25”法所成型的马歇尔试件平均孔径最小，击实效果最为理想，平均孔径与干、湿劈裂强度之间具有良好的线性拟合关系。