乳化沥青混合料能够减少污染，改善施工条件，但施工后需要较长时间才能达到强度要求，不能尽早开放交通，因此，希望提供措施来提高乳化沥青混合料的早期强度，而在其中掺加水泥就是一种有效途径。水泥乳化沥青混合料是在普通乳化沥青混合料中用水泥代替部分矿粉，经冷拌、冷铺、碾压后形成的一种新型路面材料，加入到乳化沥青混合料中的水泥，与乳化沥青破乳产生的水以及外加水发生水化反应，生成水化产物，可以改善乳化沥青混合料早期强度低等缺点。作为公路路面环保材料，它能够在对施工污染要求严格、抗车辙性能要求高的长纵坡公路以及路面养护工程中推广应用。近几年，国内外学者非常重视水泥乳化沥青混合料的研究。
由于水泥乳化沥青混合料含有的水泥、乳化沥青这2种结合料的性能差异较大，在一定条件下会相互作用，从而影响混合料性能。另外，由于水泥和乳化沥青的相互作用、成型方式也影响着混合料的力学性能。因此，本文研究了水泥掺量、水灰比和沥青用量对水泥乳化沥青混合料性能的影响。
原材料与试验方案
原材料
乳化沥青由课题组实验室制备，其它指标均符合JTGE20—2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》和JC/T975—2005《道桥用防水涂料》技术要求。固化剂由普通硅酸盐水泥和某低温熟料按1∶9质量比复配而成(简称固化剂S)。集料采用玄武岩，技术指标符合JTGE42—2005《公路工程集料试验规程》的技术要求。水为自来水。
试验方案
采用合成的集料级配进行配合比设计。按照JTGE20—2011中T0702—2011试验方法击实制样，然后分别采用T0705—2011、T0709—2011、T0719—2011、T0729—2011试验方法进行性能测试。
试验结果与分析
力学性能
固化剂S和P·O42.5水泥掺量均为5%，水灰比(水与固化剂S或P·O42.5水泥的质量比，下同)为0.5，沥青用量为4.75%，测试各组混合料的4h、1d、3d、7d的抗折和抗压强度，从而评价固化剂S对混合料力学性能的影响。
可知，掺固化剂S的混合料4h抗压、抗折强度分别是掺P·O42.5水泥的2.0倍、1.6倍。说明固化剂S掺入乳化沥青混合料中具有快凝早强的效果。掺固化剂S的混合料3d、7d抗折和抗压强度也高于掺P·O42.5水泥的。掺固化剂S的混合料7d抗压强度达到近7MPa，抗折强度为1.92MPa。
马歇尔稳定度
马歇尔稳定度是乳化沥青混合料的一项重要指标。通过改变固化剂S掺量和水灰比，研究其对混合料马歇尔稳定度的影响。
可知，当水灰比固定时，马歇尔稳定度随固化剂S掺量的増加而增大，当水灰比为0.5，固化剂S掺量大于4%时，马歇尔稳定度大于10kN，且高于其它各组。当固化剂掺量不大于4%时，虽然马歇尔稳定度随着水灰比的增大而变大，但增长幅度小，稳定度整体小于10kN；当固化剂掺量大于4%时，马歇尔稳定度随水灰比的增大先上升后降低，在水灰比为0.5时达到最大值。
试验结果表明，固化剂S的掺入可显著提高混合料的马歇尔稳定度，当其掺量不低于5％时，马歇尔稳定度大于9kN；过大或过小的水灰比都不利于混合料的马歇尔稳定度，水灰比过小一方面使固化剂S的水化不充分，另一方面会导致混合料拌合不均匀，从而影响混合料的主体网络结构。水灰比过大，多余水分的蒸发会造成空隙率变大，密实度不够；水灰比为0.5时效果最好。
取水灰比为0.5，固化剂S掺量为5%，研究乳化沥青用量(通过折算乳化沥青用量所得的实际沥青含量，下同)对混合料马歇尔稳定度的影响。
可知，在试验范围内，混合料的马歇尔稳定度在14kN以上，随沥青用量的增加，混合料的马歇尔稳定度先增大后减小，当沥青用量为4.75%时，马歇尔稳定度达到最大值，为15.95kN。
流值
流值体现混合料试件在马歇尔试验中受最大荷载破坏时的形变。流值偏小，则混合料偏刚性；流值偏大，则混合料偏柔性。本试验试图通过调整固化剂S掺量、水灰比以及沥青用量，来使混合料能达到半刚半柔、刚柔并进的效果。
可知，流值随着固化剂S掺量的增加有明显减小的趋势。固化剂S掺量固定时，水灰比为0.7的混合料流值高于其它各组，但流值偏大。当水灰比为0.3、固化剂S掺量为6%时，流值最小，约为2mm。固化剂S掺量为2%时，流值随水灰比变化上下波动显著；当水灰比为0.7时，流值随S掺量变化的波动大。
试验结果表明，过小的固化剂S掺量和过大的水灰比都不利于控制混合料的流值，影响混合料的稳定性。故选用水灰比为0.5、固化剂S掺量为5%，研究乳化沥青用量对混合料流值的影响。
可知，随着沥青用量的增加，流值增大。当沥青用量为4.25%～5.25%，流值为3.1～3.5mm，在马歇尔试验指标范围内，故单看沥青用量对流值的影响不足以确定最佳的配比，还需综合考虑其它因素。
毛体积密度
采用表干法测试混合料的毛体积密度，来评价固化剂S掺量和水灰比对混合料密实度的影响。
可知，毛体积密度随固化剂S掺量增加先增大后减小，在固化剂S掺量为3％时，毛体积密度最大。毛体积密度随水灰比的增大而减小。固化剂S掺量较低时，固化剂不足以填补集料之间的空隙，随着固化剂S掺量增大，固化剂水化产物能充分填充在集料之间；当固化剂S掺量过大时，过多的固化剂使混合料不能拌合均匀，空隙率增大，毛体积密度减小。固化剂S掺量一定时，水灰比越大，水含量越高，多余的水分在养护过程中蒸发，在试件内部留下空隙。水灰比过大，击实过程中产生泌水现象。虽然水灰比为0.3时，毛体积密度较大，但综合考虑到马歇尔稳定度和流值，选水灰比0.5为最佳。水灰比为0.5、固化剂S掺量为5％时。
可以看出，混合料的毛体积密度随乳化沥青用量的增加先增大后减小，在乳化沥青用量为4.75％时达到最大。分析其原因，当沥青用量较低时，沥青不能均匀裹覆在集料表面，拌合和易性较差，凝聚性不强，导致空隙较多，密实度不好，密度低。随着乳化沥青的增加，乳化沥青裹覆集料，其中润滑的乳液能够提高击实效果，并且可以填充部分空隙。当乳化沥青用量过大时，混合料的流动性过高，甚至击实过程中出现泌油现象。
综合上述各项指标，掺5%的固化剂S、水灰比为0.5、沥青用量为4.75%时，混合料的综合性能最优。
路用性能试验
通过常规浸水马歇尔试验、常规冻融劈裂试验和车辙试验，对掺5%的固化剂S、水灰比为0.5、沥青用量为4.75%的混合料进行路用性能试验。
可见，当固化剂S掺量为5%、水灰比为0.5、沥青用量为4.75%时，混合料的水稳定性、低温性能及高温性能均符合JTGD50—2006《公路沥青路面设计规范》的要求(S0≥80，TSR≥75%，动稳定度≥3000次/mm)。
结语
(1)固化剂S对乳化沥青混合料具有快凝早强的效果，4h抗压、抗折强度分别为掺P·O42.5水泥混合料的2.0倍、1.6倍。掺固化剂S的混合料7d抗压强度达到近7MPa，抗折强度为1.92MPa。
(2)固化剂S的掺入对混合料的马歇尔稳定度有显著提高，随掺量增加而增大，掺量不低于5%时，马歇尔稳定度大于9kN；而在固化剂S掺量大于3%时，流值和毛体积密度随固化剂S掺量的增加而减小。综合考虑，取固化剂掺量为5%较好。
(3)水灰比对混合料的马歇尔稳定度、流值和毛体积密度有明显影响，过小或过大的水灰比都不能满足技术要求。综合考虑，选取最佳水灰比为0.5。
(4)固化剂S掺量为5%、水灰比为0.5、沥青用量为4.75%时，混合料的力学性能和路用性能相对较好，可以铺筑试验路2.5mm厚面层进行验证此生产配合比。
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