舊瀝青混合料冷再生試驗研究

郝 蕾

(保定市交通局)

1 舊瀝青混合料性能試驗

1.1 含水率

根據(jù)烘干前后舊瀝青混合料質(zhì)量的變化,計算其含水率,試驗方法參照《公路工程集料試驗規(guī)程》(JTGE42) T0305,由于瀝青的存在,為了防止舊料中的團塊在高溫下會發(fā)生軟化、松散,烘箱的加熱溫度調(diào)整為 60℃恒溫。經(jīng)測試舊料含水率為2.0%。

1.2 原樣篩分試驗

經(jīng)過銑刨破碎的舊瀝青混合料成分相當(dāng)復(fù)雜,包括粗集料、細(xì)集料和老化的瀝青塊等,還有部分未被破碎完全的大團塊顆粒(某些集料被瀝青裹覆粘結(jié)而成),在冷再生應(yīng)用時,舊瀝青混合料是作為骨料被重新利用的,因此有必要對其原始狀態(tài)的表觀級配組成狀況進行分析。銑刨后的舊瀝青混合料最大粒徑一般不超過 31.5mm,對于未被破碎完全的大團塊顆粒需要剔除或人工進行破碎,為了保證篩分結(jié)果更準(zhǔn)確的代表實際情況,從料堆的不同部位均勻取料進行多次篩分,并且建議采用自然風(fēng)干而非烘干的方法得到干燥的樣品。篩分結(jié)果和級配曲線見表 1和圖 1。

表1 舊瀝青混合料篩分試驗結(jié)果

圖1 舊瀝青混合料篩分試驗結(jié)果

1.3 原樣瀝青含量

用燃燒法將舊瀝青混合料中的集料與瀝青分離,稱量分離出來的集料質(zhì)量,由此可以確定瀝青含量。舊瀝青含量為5.32%,如表 2所示。為精確測定舊瀝青混合料中的瀝青含量,進行平行試驗。

表2 舊瀝青混合料瀝青含量

1.4 抽提后篩分

采用離心分離法(三氯乙烯)對舊瀝青混合料進行抽提試驗,對瀝青混合料抽提后的回收礦料進行篩分試驗(為了與原樣篩分區(qū)別,稱為抽提后篩分),由此可以確定舊集料的級配組成,見表 1和圖 1。從試驗結(jié)果可知,原樣舊瀝青混合料中細(xì)料含量偏少,這主要是由于細(xì)料被瀝青裹覆粘結(jié)成大團塊顆粒造成的;而經(jīng)過抽提的混合料中細(xì)料含量明顯增多,其中0.075mm以下的顆粒含量達(dá)到15.4%,說明路面經(jīng)過車輛荷載的長期反復(fù)作用以及冷再生機械銑刨過程,舊瀝青混合料中的集料已經(jīng)發(fā)生破碎細(xì)化。

2 拌和用水量的確定

拌和及壓實過程中的含水量是泡沫瀝青及乳化瀝青混合料設(shè)計中最重要的一個指標(biāo),采用《公路工程無機結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》JTJ057-94試驗確定再生舊面層材料的最佳含水量和最大干密度。試驗拌和用水量采用經(jīng)驗公式來確定,如下式所示

式中:Wadd為需要加入試樣中的含水量,%;WOMC為最佳含水量,%;Wair-dry為風(fēng)干試樣的含水量,%。

水泥含量分別為1%,1.5%,2%,2.5%的 4種穩(wěn)定材料的擊實試驗結(jié)果和計算最佳拌合用水量如表 3所示。

3 試驗結(jié)果分析

按設(shè)計的礦料比例配料,以所加水泥含量的不同分為4組成份不同的混合料將其拌合均勻,每組成型 9個試件。試件成型采用馬歇爾方法,每面各擊 75次,脫模后,在 40℃通風(fēng)烘箱中養(yǎng)生72h,瀝青含量選用 1.5%、2.0%、2.5%和 3.0%共4個用量,試件分為兩組,一組做常溫 25℃劈裂試驗;另一組養(yǎng)生后在 25℃水中飽水 48h后。然后按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》中的劈裂強度實驗方法(T0716-2002)進行試驗。試驗結(jié)果見表 2～表 5所示。用內(nèi)插法計算得到最佳瀝青用量為 2.81%。

表3 擊實試驗結(jié)果與拌和用水量

表4 水泥含量為1.0%時劈裂強度試驗結(jié)果

表5 水泥含量為1.5%時劈裂強度試驗結(jié)果

圖2 劈裂強度隨瀝青劑量變化關(guān)系

圖3 劈裂強度隨瀝青劑量變化關(guān)系

表6 水泥含量為2.0%時劈裂強度試驗結(jié)果

表7 水泥含量為 2.5%時劈裂強度試驗結(jié)果

圖4 劈裂強度隨瀝青劑量變化關(guān)系

圖5 劈裂強度隨瀝青劑量變化關(guān)系

從試驗結(jié)果可知,在瀝青用量為2.5%水泥用量為 2%時,馬歇爾試件的劈裂強度最高,達(dá)到了0.574MPa,浸水劈裂強度達(dá)到0.437MPa滿足高速公路基層的強度要求(一般泡沫瀝青冷再生棍合料的浸水劈裂強度應(yīng)大于0.35MPa)。瀝青用量為2.5%時,試件的劈裂強度比為75.68%,表明所設(shè)計的泡沫瀝青冷再生混合料具有良好的水穩(wěn)定性。

4 結(jié)束語

利用保定市某一級公路擴建工程銑刨舊料為原材料,經(jīng)過抽提的舊瀝青混合料中細(xì)料含量明顯增多,說明路面經(jīng)過車輛荷載的長期反復(fù)作用以及冷再生機械銑刨過程,舊瀝青混合料中的集料已經(jīng)發(fā)生破碎細(xì)化。對原樣加入 1%, 1.5%,2%,2.5%含量的水泥,水泥選擇32.5級普通硅酸鹽水泥,在 B品牌 70#瀝青最佳發(fā)泡性能條件下進行泡沫瀝青冷再生棍合料的配合比設(shè)計,設(shè)計結(jié)果表明最佳含水量為5.5%,最佳瀝青用量為 2.5%,混合料的浸水劈裂強度為0.4347MPa,殘留劈裂強度比為75.68%,具有較高的強度和較好的水穩(wěn)定性。

[1] 德國維特根公司.維特根冷再生技術(shù)手冊[M].北京:德國維特根公司辦事處,2004.

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[3] 凌天清,何亮,馬育.泡沫瀝青混合料冷再生技術(shù)[J].土木建筑與環(huán)境工程,2009,(1).

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