乳化沥青冷再生混合料性能对比研究论文_高峰1,孙文州2,杨群3

1.上海城投公路投资(集团)有限公司 上海 200335;2.上海市市政规划设计研究院 上海 200031;

3.同济大学 上海 201804

摘要:本文针对乳化沥青冷再生混合料与普通混合料路用性能的性能对比问题,对冷再生混合料与沥青稳定碎石混合料的马歇尔指标、水稳性能、高温性能进行对比分析。结果表明,两种混合料的体积技术指标均满足规范要求,但沥青稳定碎石空隙率比较难控制,不易保证压实度。两种混合料的水稳定性能相当,但乳化沥青冷再生混合料的动稳定度比沥青稳定碎石高了37.15%,高温性能优势明显。

关键词:冷再生;沥青稳定碎石;性能对比;室内试验

1.引言

道路再生的主要目的是使旧路材料得以重复利用,显著的优点是节省资源、环保和缩减投资[1]。冷再生是目前一种常用道路再生方法,与其他传统的施工方法相比,总投资一般可节省40% ~ 50%[2]。

和传统的热拌混合料一样,冷再生混合料也必须进行合理的设计,以确保可靠的使用性能[3]。国内外通过研究与施工,开发了各自的冷再生混合料设计方法[4],虽然这些方法不尽相同,但基本上都包含以下程序[5]:首先进行材料评价,包括现场采样、确定RAP料组成以及老化沥青和集料的性能,确定是否有必要加入新料;随后,选择再生剂(稳定剂)和确定最佳粘结料用量。

目前,国内外对于乳化沥青冷再生混合料与普通混合料路用性能的对比研究还不完备[6],影响了乳化沥青冷再生技术的应用与推广。面临即将到来的道路维修和养护高潮,及早展开这方面的研究已显得颇为重要[7]。

本文首先进行乳化沥青冷再生混合料的配合比设计,然后通过室内密度实验、马歇尔稳定度、流值实验、冻融劈裂实验、车辙实验,对冷再生混合料与沥青稳定碎石混合料的马歇尔指标、高温性能、水稳性能进行对比分析。

2.乳化沥青冷再生混合料配合比设计

参考《公路沥青路面再生技术规范》(JTG F41-2008),本文采用如图1所示的设计流程进行乳化沥青冷再生混合料配合比设计。

图1:乳化沥青冷再生混合料配合比设计流程图

参考《公路沥青路面再生技术规范》(JTG F41-2008),本文采用如图1所示的设计流程进行乳化沥青冷再生混合料配合比设计。

通过添加10~30档新集料和矿粉,最终确定回收沥青路面材料的掺配率为95%,各档料比例如下:0~5(RAP):5~10(RAP):10~30(RAP):10~30新集料:矿粉=36:19:40:3:2,其中水泥掺量为1.5%。确定的设计级配如图2所示。

图3:沥青稳定碎石混合料级配曲线图

4.性能对比

4.1马歇尔指标

分别采用水中重法和真空法测试乳化沥青冷再生混合料马歇尔试件和沥青稳定碎石混合料的毛体积密度和混合料的最大理论密度,计算混合料空隙率,并测试马歇尔试件的稳定度和流值,测试结果见表1。其中,乳化沥青冷再生混合料制备马歇尔试件的方法如下:

①向拌和机内加入沥青路面材料(RAP)、新集料组成的混合集料与计算所得的乳化沥青,拌和60s,拌和均匀;

②称取按照计算所得的水泥和矿粉,加入拌缸中再拌和60s;

③称取按照计算所得的水,加入拌缸中再拌和60s;

④将拌和均匀的混合料装入马歇尔试模,放到马歇尔击实仪上,双面各击实50次;

⑤将试件连同试模一起侧放在60℃的鼓风烘箱中养生至恒重,养生时间为48h;

⑥将试模从烘箱中取出,立即放置马歇尔击实仪上,双面各击实25次,然后侧放在地面上,在室温下冷却至少12h,然后脱模。

从表4中可以看出,两种混合料的动稳定度均远远高于规范设计要求,说明两者都具有非常好的高温抗车辙性能,但乳化沥青冷再生混合料动稳定度比ATB-25高了37.15%,优势明显。这主要是由于车辙试验在60℃的温度条件下进行,而且试验之前车辙板试件需在60℃的恒温烘箱中保温至少4小时,而这个温度接近或者刚刚超过老化沥青的软化点,这样会使得部分老化沥青逐渐软化成为有效沥青,从而增强沥青的粘结效果,但又不至于出现沥青流淌的现象,因此乳化沥青冷再生混合料具有非常好高温抗车辙性能。

4. 结论

本文针对乳化沥青冷再生混合料与普通混合料路用性能的性能对比问题,通过室内密度实验、马歇尔稳定度、流值实验、冻融劈裂实验、车辙实验,对冷再生混合料与沥青稳定碎石混合料的马歇尔指标、水稳性能、高温性能进行对比分析。

结果表明,两种混合料的体积技术指标均满足规范要求,但ATB-25沥青稳定碎石由于粗骨料较多,细料较少,空隙率比较难控制,尤其是当碾压厚度较小时,很难保证足够的压实度。两种混合料的水稳定性能相当。但乳化沥青冷再生混合料的高温性能明显优于沥青稳定碎石,其动稳定度比ATB-25高了37.15%,优势明显。

参考文献:

[1]马君毅.冷再生旧沥青路面材料在基层中的应用研究[D].长安大学,2005.

[2]拾方治,李秀君,孙大权,吕伟民.冷再生沥青混合料设计方法概述[J].公路,2004,11:102-107.

[3]徐剑,黄颂昌,秦永春,李峰,石小培.乳化沥青和泡沫沥青冷再生混合料性能研究[J].公路交通科技,2010,06:20-24.

[4]吴超凡,曾梦澜,赵明华,钟梦武.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,2009,07:27-32+37.

[5]严金海,倪富健,陶卓辉.改性乳化沥青-水泥就地冷再生混合料性能研究[J].公路交通科技,2009,09:41-45+58.

[6]栗关裔.泡沫沥青冷再生技术的应用研究[D].同济大学,2008.

[7]徐剑,石小培,秦永春.乳化沥青冷再生路面性能衰变规律研究[J].公路交通科技,2015,01:19-24.

论文作者:高峰1,孙文州2,杨群3

论文发表刊物:《防护工程》2017年第7期

论文发表时间:2017/7/26

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