乳化瀝青冷再生瀝青混合料性能及參數研究

田國富

乳化瀝青冷再生瀝青混合料性能及參數研究

田國富

針對乳化瀝青冷再生混合料的路用性能和設計參數進行了試驗研究,得出乳化瀝青冷再生混合料與熱拌瀝青混合料的路用性能相當、設計參數與熱拌瀝青下面層混合料基本相等的結論。

乳化瀝青冷再生混合料,性能,設計參數

0 引言

目前,我國在 20世紀 90年代建成的高速公路,陸續進入大、中修期,每年有 12%的瀝青路面需要翻修,舊瀝青廢棄量將達到每年 220萬t之上,如能采用再生技術加以利用,將會產生顯著的經濟效益和社會效益。

乳化瀝青冷再生瀝青混合料具有廣泛的應用前景,近幾年來隨著研究水平的繼續深入以及實踐應用的不斷推廣,冷再生技術正逐步趨于成熟,但有些問題仍需進一步展開有針對性的深入研究,如乳化瀝青冷再生的瀝青混合料用于面層效果如何、其各項設計參數和力學性能能否滿足相關要求等等。

1 試驗方案

1.1 試驗材料

本試驗所使用的集料包括銑刨料、水泥、礦粉,經篩分試驗,得到銑刨料、水泥、礦粉級配組成(見表 1),瀝青采用非改性乳化瀝青。

表1 集料篩分試驗結果

1.2 配合比

對表 1銑刨料的篩分級配進行調整并摻加適量的水泥、礦粉后得到級配,各料摻量比例如表 2所示。

表2 摻料調整后級配

經試驗驗證,非改性乳化瀝青的用量為(3.2±0.2)%、預摻水量(2.5±0.5)%(瀝青和水的用量均為外摻比例)。

2 冷再生瀝青混合料性能研究

為了充分說明乳化瀝青冷再生混合料的性能優良情況,列舉了部分泡沫瀝青再生混合料、道路石油瀝青 AC-25Ⅰ和 SUP-25型混合料的試驗指標進行比較。

2.1 水穩定性能

采用凍融劈裂試驗和浸水馬歇爾試驗對乳化瀝青冷再生瀝青混合料的水穩定性進行評價。試件為采用旋轉壓實儀成型的標準馬歇爾試件,旋轉次數為 30。凍融劈裂試驗溫度為 25℃,加載速率為 50mm/min,具體試驗方法參照現行規范T 0729-2000,試驗結果見表 3。

為了便于比較,表 3中同時列出了泡沫瀝青再生混合料的試驗結果。

表3 凍融劈裂試驗結果

由表 3試驗結果可知,乳化瀝青冷再生混合料的劈裂強度試驗的TSR平均值為 81.9%,泡沫瀝青再生混合料的TSR平均值為81.1%,均滿足瀝青路面下面層混合料的技術要求,說明乳化瀝青冷再生混合料和泡沫瀝青混合料都具有良好的抗水損害性能。

馬歇爾穩定度儀加載速率為 50mm/min,具體試驗方法參照現行規范 T 0709-2000,試驗結果如表 4所示。

表4 浸水馬歇爾試驗結果

表4中同時也列出了幾種常用瀝青混合料的浸水馬歇爾試驗結果。

由試驗結果可知,乳化瀝青冷再生混合料浸水馬歇爾殘留穩定度MS0的平均值為89.3%,殘留穩定度滿足瀝青路面下面層瀝青混合料指標要求,且與下面層瀝青混合料 Sup 25相當,乳化瀝青再生混合料與泡沫瀝青再生混合料殘留穩定度均能滿足現行再生規范的要求。

2.2 高溫穩定性能

采用高溫蠕變試驗進行乳化瀝青冷再生混合料的高溫穩定性能評價,擬定高溫蠕變試驗溫度為 40℃,主荷載壓力 700 kPa、圍壓 138 kPa,SPT性能試驗機主要通過氣壓施加圍壓。重復荷載每次循環時間 1.0 s,其中加載 0.1 s,間歇 0.9 s。當施加重復荷載達 10 000次(2.8 h)或者試件已發生過量變形而破壞時即可停止加載,結束試驗。

加載期間,記錄施加的荷載大小、圍壓,通過記錄數據可獲得系統測得的軸向和徑向變形。

采用道路石油瀝青AC-25型熱拌瀝青混合料進行比較,試驗結果如圖 1所示。

由圖 1可見,乳化瀝青冷再生瀝青混合料的高溫蠕變性能基本與傳統的道路石油瀝青混合料相當,即說明本課題研究所設計的乳化瀝青冷再生混合料具有良好的高溫穩定性能。

2.3 低溫性能

采用 T 0715-1993試驗方法,試驗溫度(-10±0.5)℃,加載速率 50mm/min,試件尺寸同熱拌瀝青混合料,采用輪碾成型后切制成長(250±2.0)mm,寬(30±2.0)mm,高(35±2.0)mm的棱柱體小梁,試驗結果如表 5所示。

表5 低溫性能試驗結果

表5中同時列出了道路石油瀝青 AC-25Ⅰ瀝青混合料的試驗結果。

由表 5低溫性能試驗結果可知,乳化瀝青冷再生混合料的低溫破壞應變為 1 848.8με,基本相當于現行技術規范規定的普通熱拌瀝青混合料在冬冷區和冬溫區的破壞應變不宜低于 2 000με的要求。

3 冷再生瀝青路面性能設計參數研究

通過室內試驗,對非改性乳化瀝青冷再生瀝青路面性能設計參數進行了研究,包括劈裂強度、抗壓強度、抗壓回彈模量等,為冷再生瀝青路面的設計提供依據。

3.1 劈裂強度

參照熱拌瀝青混合料劈裂強度試驗方法,試驗溫度(15±0.5)℃,加載速率 50mm/min,試驗結果見表 6。

表6 劈裂強度試驗結果

由表 6試驗結果可知,再生混合料(15℃)劈裂強度最低值為 0.76MPa,平均值為 0.81MPa,均滿足 JTG F41-2008瀝青路面再生技術規范劈裂強度值要求,且與JTG D 50-2006公路瀝青路面設計規范(以下簡稱設計規范)所推薦的密級配粗粒式瀝青混凝土(AC-25)的劈裂強度中值基本相當,說明本課題研究所設計的乳化瀝青冷再生混合料抗彎拉性能與熱拌下面層瀝青混合料基本相當。

3.2 抗壓強度、抗壓回彈模量

參照熱拌瀝青混合料單軸壓縮試驗方法,試驗溫度分別為(15±0.5)℃和(20±0.5)℃,加載速率 2 mm/min,試件高度為(100±2.0)mm,試驗結果見表 7。

表7 抗壓強度、抗壓回彈模量試驗結果

由表 7試驗結果可知,再生混合料 15℃抗壓回彈模量最小值為 1 467.2MPa,平均值為 1 501.9MPa,20℃抗壓回彈模量平均值為 1 276.0MPa,均滿足JTG F41-2008公路瀝青路面再生技術規范要求。

與JTG D 50-2006公路瀝青路面設計規范設計參數比較,表明乳化瀝青冷再生混合料的抗壓回彈模量(15℃和 20℃)與下面層熱拌瀝青混合料基本相當。

4 結語

通過對乳化瀝青冷再生混合料性能試驗、設計參數研究及結合公路路面結構力學分析確定疲勞試驗參數,得出如下的結論：

1)乳化瀝青冷再生混合料具有良好的水穩定性、高溫穩定性、低溫抗裂性能等,滿足再生規范的要求,且與熱拌道路石油瀝青混合料性能基本相當。

2)由冷再生瀝青路面性能設計參數研究結果可知,非改性乳化瀝青冷再生混合料路面性能設計參數與熱拌瀝青下面層混合料基本相等。

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西建筑,2010,36(16)：140-141.

Research on perform ance of emulsified asphalt cold recycled asphaltm ixer and its param eter

TIAN Guo-fu

The paper undertakes the experimental research on the road performance and design parameter for emulsified asphalt cold recycled asphaltmixer,and concludes the road performance of emulsified asphalt cold recycled asphaltmixer and heatm ixingasphaltmixer is similar,and its design parameter is equivalent to the one of the heatmixing asphalt lower layermixer.

emulsified asphalt cold recyclemixer,performance,design parameter

U 414

A

1009-6825(2011)03-0116-02

2010-09-24

田國富(1983-),男,助理工程師,四川省汶川臥龍特別行政區交通局,四川汶川 623006

水暖電