廢舊瀝青混合料在路面基層中的強度試驗研究

李鵬飛，張文治，徐文遠

(1.黑龍江省公路工程造價管理總站，黑龍江 哈爾濱 150001；2.東北林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040)

1 原材料及其技術(shù)性能

試驗采用的水泥為P.O42.5普通硅酸鹽水泥、0～5 mm、5～10 mm、10～20 mm、20～30 mm四檔集料以及廢舊瀝青混合料。各檔原材料的性能指標如表1～表6所示。

表1 水泥技術(shù)指標

表2 廢舊瀝青混合料級配組成狀況

表3 19～26.5 mm集料性質(zhì)

表4 9.5～19mm集料性質(zhì)

表5 4.75～9.5 mm集料性質(zhì)

表6 0～4.75 mm石屑性質(zhì)

經(jīng)測定水泥的技術(shù)指標均滿足規(guī)范要求。通過對廢舊瀝青混合料進行篩分可知，2.36 mm及2.36 mm以下的比重較小，粗集料比重較大。通過對集料的性質(zhì)進行測定，集料的表觀密度、堆積密度、壓碎值含泥量等物理力學(xué)指標測定均滿足要求，可作為路面基層材料使用。

2 混合料級配組成設(shè)計及試驗方法

2.1 級配組成設(shè)計

查閱大量相關(guān)文獻，最終取廢舊瀝青混合料摻量為30%，40%，50%。級配的設(shè)計要求要滿足在級配區(qū)間，并盡量在級配中值附近。摻廢舊瀝青混合料水泥穩(wěn)定碎石的級配如表7所示。

表7 摻廢舊瀝青混合料水泥穩(wěn)定碎石級配

根據(jù)JTG D50-2017《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》中的要求水泥穩(wěn)定材料的水泥劑量一般在3%-5.5%之間。當強度達不到要求時應(yīng)調(diào)整混合料級配，水泥的最大劑量不宜超過6%，本文選用水泥的劑量為3.5%，4.5%，5.5%。

本文選用的廢舊瀝青混合料摻量為30%，40%，50%，水泥的摻量為3.5%，4.5%，5.5%。進行9種組合分別為FJL30-S3.5(廢舊瀝青混合料摻量30%，水泥摻量3.5%)、FJL40-S3.5(廢舊瀝青混合料摻量40%，水泥摻量3.5%)、FJL50-S3.5(廢舊瀝青混合料摻量50%，水泥摻量3.5%)……一共進行9種組合，擊實試驗結(jié)果如表8所示。

表8 擊實試驗結(jié)果

2.2 試驗方法

工程中一般將7 d無側(cè)限抗壓強度作為強度設(shè)計的標準，因此進行摻廢舊瀝青混合料水泥穩(wěn)定碎石的7 d抗壓強度試驗。無側(cè)限抗壓強度試驗按照《公路工程無機結(jié)合料穩(wěn)定材料實驗規(guī)程》(JTG E51-2009)中的T0843-2009以及T0845-2009進行試件的制作和養(yǎng)生。將制作好的試件放入到標準養(yǎng)生室，養(yǎng)護到第6 d浸入水中24 h，浸入水中的高度應(yīng)使水面在試件頂上2.5 cm。按照T0805-1994進行試驗，試驗開始前將試件放在萬能試驗機上，加載時將萬能試驗機加載的速率調(diào)整到1 mm/min，記錄試件在破壞時的最大荷載，按照下面的公式計算抗壓強度：

式中：Rc—試件的無側(cè)限抗壓強度(MPa)；P—時間破壞時的最大壓力(N)；A—試件的橫截面積(mm)；D—試件的直徑(mm)。

3 試驗結(jié)果及分析

7 d無側(cè)限抗壓強度試驗結(jié)果如表9及圖1所示。

表9 摻廢舊瀝青混合料水泥穩(wěn)定碎石無側(cè)限抗壓強度(MPa)

圖1 7 d無側(cè)限抗壓強度趨勢變化柱狀圖

通過無側(cè)限抗壓強度試驗可知：

(1)摻廢舊瀝青混合料水泥穩(wěn)定碎石的7 d無側(cè)限抗壓強度的偏差系數(shù)均小于15%，說明混合料的質(zhì)量分布比較均勻，符合骨架-密實型結(jié)構(gòu)特點。

(2)水泥劑量不變，隨著廢舊瀝青混合料摻量的增加，無側(cè)限抗壓強度先增加后減小。形成這種情況可能是廢舊瀝青混合料是一種憎水性材料，不參與水泥的水化反應(yīng)。隨著廢舊瀝青混合料含量的增加，用水量減少，無側(cè)限抗壓強度增大；當廢舊瀝青混合料繼續(xù)增加，減少的用水量不足以參與水化反應(yīng)，不能夠形成足夠的強度，導(dǎo)致無側(cè)限抗壓強度下降。因此，隨著廢舊瀝青混合料的增加，無側(cè)限抗壓強度先增大后減小。說明一定摻量的廢舊料對無側(cè)限抗壓強度具有增強作用。

(3)當廢舊瀝青混合料摻量不變時，無側(cè)限抗壓強度隨著水泥劑量的增加而增大。并且隨著水泥劑量的增加，無側(cè)限抗壓強度的增長較小。對于水泥穩(wěn)定碎石基層而言，水泥的劑量影響基層的收縮性能。因此，要選擇適當?shù)乃鄤┝孔鼋Y(jié)合料。

4 結(jié) 論

(1)經(jīng)測定水泥的技術(shù)指標均滿足規(guī)范要求；通過對廢舊瀝青混合料篩分可知廢舊瀝青混合料的級配組成不均勻。對集料的性質(zhì)進行測定，集料的物理力學(xué)指標均滿足要求，可作為路面基層材料使用。

(2)通過對摻廢舊瀝青混合料水泥穩(wěn)定碎石進行7 d無側(cè)限抗壓強度試驗可知混合料的質(zhì)量分布比較均勻，符合骨架-密實型結(jié)構(gòu)特點；水泥劑量不變，隨著廢舊瀝青混合料摻量的增加，無側(cè)限抗壓強度先增加后減小，一定摻量的廢舊料對無側(cè)限抗壓強度具有增強作用；當廢舊瀝青混合料摻量不變時，無側(cè)限抗壓強度隨著水泥劑量的增加而增大。并且水泥的劑量影響基層的收縮性能。因此，選擇適宜的水泥劑量用于路面基層使用。