城市道路舊瀝青路面銑刨料冷再生利用技術(shù)研究

許 寶 明

(重慶公用工程建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司，重慶　400000)

0　引言

我國城市道路路面大部分采用的是瀝青路面，在瀝青路面的維修和改擴(kuò)建工程中會產(chǎn)生大量的舊瀝青路面銑刨料。這些銑刨料的存放會占用大量土地資源，如果能夠通過完全地再生利用，這些銑刨料將會創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)價值。舊瀝青路面銑刨料的應(yīng)用大致分為熱再生和冷再生兩類，熱再生需要專用的瀝青混合料拌和站，工程裝備的購置和安裝運營費用比較大，對于投資較小的工程項目不太適用。將舊瀝青路面銑刨料進(jìn)行冷再生利用，可以作為改擴(kuò)建道路的基層，也可以用于等級較低的郊區(qū)道路面層，是目前城市道路再生利用的一種經(jīng)濟(jì)有效、技術(shù)可靠的方法。

1　原材料實驗

1.1　石灰

試驗采用生石灰實驗室檢測結(jié)果見表1。

表1　石灰試驗結(jié)果　%

1.2　粉煤灰

研究采用的粉煤灰實驗室試驗結(jié)果見表2。

表2　粉煤灰試驗結(jié)果

1.3　水泥

試驗和施工均使用32.5水泥，實驗室檢測結(jié)果見表3。

表3　水泥試驗結(jié)果

2　城市道路舊瀝青路面銑刨回收材料(RAP)的篩分

城市道路經(jīng)過銑刨作業(yè)后得到的RAP材料，是由破碎的粗集料、細(xì)集料以及成團(tuán)的顆粒組成，冷再生中需對其級配組成進(jìn)行檢測。RAP在高溫下會軟化粘連形成塊，影響篩分結(jié)果，試驗中采用自然風(fēng)干，不用烘箱加熱。RAP篩分實驗中采用0.075 mm～37.5 mm的標(biāo)準(zhǔn)方孔篩，按四分法均勻取樣，篩分試驗結(jié)果見表4，級配符合《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》[1]要求。

表4　RAP篩分結(jié)果

3　RAP冷再生混合料力學(xué)性能研究

RAP冷再生后室內(nèi)力學(xué)性能試驗，采用選擇兩種結(jié)合料，第一種方案是采用6%石灰+12%粉煤灰作為結(jié)合料；第二種方案是采用2%水泥+6%石灰+12%粉煤灰作為結(jié)合料。這兩種冷再生混合料都是完全采用RAP為集料，不添加新石料，試驗研究中分別稱為二灰冷再生方案和三灰冷再生方案。

3.1　劈裂強(qiáng)度試驗研究

路面材料的劈裂強(qiáng)度試驗，可以反映出材料的抗拉破壞性能，是為了防止路面出現(xiàn)溫縮干縮開裂和車輛荷載開裂必須研究的力學(xué)性能。試驗采用150 mm×150 mm的圓柱體試件，為了研究冷再生路面材料的強(qiáng)度變化規(guī)律，試驗中測試了不同齡期試件的劈裂強(qiáng)度，試驗中劈裂強(qiáng)度按照式(1)計算：

(1)

其中，P為試件破壞時最大壓力，N；d為試件直徑，mm；h為浸水后試件高度，mm。

具體試驗結(jié)果見表5。

表5　冷再生RAP隨齡期變化的強(qiáng)度關(guān)系

從RAP冷再生材料的劈裂強(qiáng)度試驗結(jié)果可知，兩種冷再生試件的強(qiáng)度都隨齡期增加而變大；三灰冷再生材料的強(qiáng)度比同齡期的二灰冷再生高；其中三灰冷再生90 d的強(qiáng)度是7 d的372%，180 d強(qiáng)度是7 d的406%，這說明三灰冷再生RAP強(qiáng)度形成較快，90 d的齡期就能充分反映其最終強(qiáng)度。

3.2　回彈模量試驗研究

回彈模量是路面材料研究中的一個重要指標(biāo)，是路面材料應(yīng)用于路面結(jié)構(gòu)中必須的一個設(shè)計和力學(xué)驗算參數(shù)，有必要加以實驗研究。試驗按照《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》的規(guī)范實驗方法，采用頂面法測定三灰再生和二灰再生材料的抗壓回彈模量。

試件的抗壓回彈模量按照式(2)計算。

(2)

其中，P為單位壓力，MPa；h為試件高度，mm；l為試件回彈變形，mm。

計算結(jié)果見表6。

表6　冷再生RAP抗壓回彈模量值

從試驗結(jié)果可以看出，二灰冷再生RAP強(qiáng)度、剛度值在早期齡期較小，后期的增長率較大；三灰冷再生RAP早期強(qiáng)度、剛度值較大，后期的增長率也比較大。

4　RAP冷再生混合料的穩(wěn)定性試驗研究

4.1　水穩(wěn)定性

RAP冷再生后作為路面結(jié)構(gòu)層，必須經(jīng)過實驗證明其具有較好的水穩(wěn)定性。試件成型后在標(biāo)準(zhǔn)條件下分別養(yǎng)生7 d，28 d和180 d，然后試驗對比干濕循環(huán)與非干濕循環(huán)試件的抗壓強(qiáng)度，實驗方法根據(jù)規(guī)范進(jìn)行。RAP冷再生材料的水穩(wěn)定性系數(shù)按式(3)進(jìn)行計算，實驗結(jié)果見表7。

(3)

其中，S為水穩(wěn)定性；P1為試件干濕循環(huán)后的飽水強(qiáng)度，MPa；P2為未經(jīng)干濕循環(huán)后試件的飽水強(qiáng)度，MPa。

表7　冷再生RAP水穩(wěn)定試驗結(jié)果

從試驗結(jié)果可以看出，兩種冷再生RAP材料7 d齡期試件水穩(wěn)性系數(shù)都大于1，原因是干濕循環(huán)過程相當(dāng)于延長了試件養(yǎng)生齡期，試件的強(qiáng)度增長比因干濕循環(huán)而降低數(shù)值要大。因此，試驗證明二灰和三灰冷再生RAP的水穩(wěn)性都很好。

4.2　凍穩(wěn)定性

研究中采用凍融循環(huán)試驗評價冷再生RAP的抗凍穩(wěn)定性，試驗依據(jù)《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》進(jìn)行，試件的質(zhì)量損失率和凍穩(wěn)定系數(shù)按照式(4)和式(5)計算：

(4)

(5)

其中，Wn為N次凍融循環(huán)后試件的質(zhì)量損失率；m0為凍融前試件的質(zhì)量,g；mn為N次凍融循環(huán)后試件的質(zhì)量,g；K為凍穩(wěn)定系數(shù)；R1為試件凍融循環(huán)后的飽水強(qiáng)度,MPa；R2為未經(jīng)凍融循環(huán)后的飽水強(qiáng)度,MPa。

表8為不同配合比的冷再生材料凍融循環(huán)強(qiáng)度試驗結(jié)果。

表8　冷再生混合料凍融試驗結(jié)果

從試驗結(jié)果可以看出，兩種冷再生混合料的抗凍穩(wěn)定性都較好。

5　結(jié)語

1)從RAP冷再生混合料的劈裂強(qiáng)度試驗結(jié)果可知，各種配比強(qiáng)度都隨齡期增加而增大，同一配比隨齡期的增加強(qiáng)度增長率有減少的趨勢，而且三灰配比再生材料的強(qiáng)度和增長率均比二灰配比大。

2)從RAP冷再生混合料回彈模量試驗結(jié)果可以看出，二灰冷再生的強(qiáng)度、剛度值在早期齡期較小，后期的增長率較大；三灰冷再生的早期強(qiáng)度、剛度值較大，后期的增長率也比較大。

3)試件強(qiáng)度因齡期增長而增長的值比因干濕循環(huán)而降低的值要大，7 d的二灰和三灰冷再生RAP混合料的水穩(wěn)性系數(shù)都大于1，這兩種冷再生混合料都具有較好的水穩(wěn)性。

4)凍融循環(huán)試驗證明兩種冷再生RAP混合料均具有良好的抗凍穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

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