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復雜,包括粗集料、細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料含量偏少,這主要是由于細料被瀝青裹覆粘結(jié)成大團塊顆粒造成的;而經(jīng)過抽提的混合料中細料含量明顯增多,其中0.075mm以下的顆粒含量達到15.4%,說明路面經(jīng)過車輛荷載的長期反復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計中最重要的一個指標,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系

圖3 劈裂強度隨瀝青劑量變化關系

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系

圖5 劈裂強度隨瀝青劑量變化關系

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,達到了0.574MPa,浸水劈裂強度達到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料含量明顯增多,說明路面經(jīng)過車輛荷載的長期反復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計,設計結(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.

[2] 拾方治.瀝青路面泡沫瀝青再生基層的研究[M].上海:同濟大學,2006.

[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).

[4] 杭州市公路管理局,同濟大學 .泡沫瀝青冷再生技術(shù)的應用研究[J].2007,(8).