城市道路舊瀝青路面銑刨料冷再生利用技術研究

許 寶 明

(重慶公用工程建設監理有限責任公司，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建工程中會產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，這些銑刨料將會創造巨大的經濟價值。舊瀝青路面銑刨料的應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行冷再生利用，可以作為改擴建道路的基層，也可以用于等級較低的郊區道路面層，是目前城市道路再生利用的一種經濟有效、技術可靠的方法。

1　原材料實驗

1.1　石灰

試驗采用生石灰實驗室檢測結果見表1。

表1　石灰試驗結果　%

1.2　粉煤灰

研究采用的粉煤灰實驗室試驗結果見表2。

表2　粉煤灰試驗結果

1.3　水泥

試驗和施工均使用32.5水泥，實驗室檢測結果見表3。

表3　水泥試驗結果

2　城市道路舊瀝青路面銑刨回收材料(RAP)的篩分

城市道路經過銑刨作業后得到的RAP材料，是由破碎的粗集料、細集料以及成團的顆粒組成，冷再生中需對其級配組成進行檢測。RAP在高溫下會軟化粘連形成塊，影響篩分結果，試驗中采用自然風干，不用烘箱加熱。RAP篩分實驗中采用0.075 mm～37.5 mm的標準方孔篩，按四分法均勻取樣，篩分試驗結果見表4，級配符合《公路瀝青路面再生技術規范》[1]要求。

表4　RAP篩分結果

3　RAP冷再生混合料力學性能研究

RAP冷再生后室內力學性能試驗，采用選擇兩種結合料，第一種方案是采用6%石灰+12%粉煤灰作為結合料；第二種方案是采用2%水泥+6%石灰+12%粉煤灰作為結合料。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　劈裂強度試驗研究

路面材料的劈裂強度試驗，可以反映出材料的抗拉破壞性能，是為了防止路面出現溫縮干縮開裂和車輛荷載開裂必須研究的力學性能。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度變化規律，試驗中測試了不同齡期試件的劈裂強度，試驗中劈裂強度按照式(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。

具體試驗結果見表5。

表5　冷再生RAP隨齡期變化的強度關系

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

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，是路面材料應用于路面結構中必須的一個設計和力學驗算參數，有必要加以實驗研究。試驗按照《公路工程無機結合料穩定材料試驗規程》的規范實驗方法，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。

計算結果見表6。

表6　冷再生RAP抗壓回彈模量值

從試驗結果可以看出，二灰冷再生RAP強度、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冷再生混合料的穩定性試驗研究

4.1　水穩定性

RAP冷再生后作為路面結構層，必須經過實驗證明其具有較好的水穩定性。試件成型后在標準條件下分別養生7 d，28 d和180 d，然后試驗對比干濕循環與非干濕循環試件的抗壓強度，實驗方法根據規范進行。RAP冷再生材料的水穩定性系數按式(3)進行計算，實驗結果見表7。

(3)

其中，S為水穩定性；P1為試件干濕循環后的飽水強度，MPa；P2為未經干濕循環后試件的飽水強度，MPa。

表7　冷再生RAP水穩定試驗結果

從試驗結果可以看出，兩種冷再生RAP材料7 d齡期試件水穩性系數都大于1，原因是干濕循環過程相當于延長了試件養生齡期，試件的強度增長比因干濕循環而降低數值要大。因此，試驗證明二灰和三灰冷再生RAP的水穩性都很好。

4.2　凍穩定性

研究中采用凍融循環試驗評價冷再生RAP的抗凍穩定性，試驗依據《公路工程無機結合料穩定材料試驗規程》進行，試件的質量損失率和凍穩定系數按照式(4)和式(5)計算：

(4)

(5)

其中，Wn為N次凍融循環后試件的質量損失率；m0為凍融前試件的質量,g；mn為N次凍融循環后試件的質量,g；K為凍穩定系數；R1為試件凍融循環后的飽水強度,MPa；R2為未經凍融循環后的飽水強度,MPa。

表8為不同配合比的冷再生材料凍融循環強度試驗結果。

表8　冷再生混合料凍融試驗結果

從試驗結果可以看出，兩種冷再生混合料的抗凍穩定性都較好。

5　結語

1)從RAP冷再生混合料的劈裂強度試驗結果可知，各種配比強度都隨齡期增加而增大，同一配比隨齡期的增加強度增長率有減少的趨勢，而且三灰配比再生材料的強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果可以看出，二灰冷再生的強度、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度、剛度值較大，后期的增長率也比較大。

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

4)凍融循環試驗證明兩種冷再生RAP混合料均具有良好的抗凍穩定性。

參考文獻：

[1]JTJ F41—2008，公路瀝青路面再生技術規范[S].

[2]JTG E51—2009，公路工程無機結合料穩定材料試驗規程[S].

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[4]王軍龍，肖建莊.二灰穩定再生集料的抗壓回彈模量試驗研究[J].路基工程，2007(1):48-50.

[5]馬君毅.冷再生舊瀝青路面材料在基層中的應用研究[D].西安：長安大學碩士學位論文，2005.