乳化瀝青廠拌冷再生在寧夏京藏改擴(kuò)建應(yīng)用研究

王金國(guó)

(寧夏交通投資集團(tuán)有限公司，寧夏 銀川 750000)

1 引 言

隨著我國(guó)公路建設(shè)逐步進(jìn)入大面積養(yǎng)護(hù)時(shí)代，瀝青路面回收用迫在眉睫，乳化瀝青冷再生作為瀝青路面回收利用方案之一，不僅可以降低修路的成本，還可以充分利用資源，變廢為寶，消除“黑色污染”，對(duì)我國(guó)構(gòu)建“資源節(jié)約型”、“環(huán)境友好型”交通發(fā)展模式也具有重要意義。

本研究以寧夏京藏改擴(kuò)建乳化瀝青冷再生路面工程為依托，根據(jù)寧夏交通環(huán)境和氣候特點(diǎn)，通過(guò)乳化瀝青冷再生混合料的應(yīng)用性能研究，為寧夏地區(qū)乳化瀝青冷再生路面的應(yīng)用提供基礎(chǔ)。

2 原材料性能研究

結(jié)合京藏改擴(kuò)建實(shí)際項(xiàng)目情況，所需材料如表1所示。

表1 使用材料來(lái)源

2.1 冷再生用礦料試驗(yàn)研究

按照《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E42-2005)對(duì)回收瀝青舊料RAP(0～5)mm、RAP(5～10)mm、RAP(10～30)mm、碎石(15～25)mm及礦粉進(jìn)行篩分，其中RAP篩分為干篩法試驗(yàn)，其各項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

按照《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E42-2005)確定RAP 含水率，試樣烘干溫度按照45 ℃，其各試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表2 各礦料篩分試驗(yàn)結(jié)果

表3 RAP含水率試驗(yàn)結(jié)果

本研究對(duì)再生用集料碎石進(jìn)行了試驗(yàn)研究，試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 集料驗(yàn)結(jié)果

2.2 乳化瀝青試驗(yàn)研究

根據(jù)寧夏氣候特點(diǎn)，結(jié)合京藏改擴(kuò)建對(duì)于再生瀝青路面性能要求，采用現(xiàn)場(chǎng)定制化生產(chǎn)乳化瀝青，其各項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 橡膠瀝青檢測(cè)結(jié)果

2.2 水泥試驗(yàn)研究

按照《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法》(GB/T1346-2011)對(duì)乳化瀝青冷再生用水泥進(jìn)行試驗(yàn)研究，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 水泥驗(yàn)結(jié)果

3 再生混合料級(jí)配確定

結(jié)合回收料、礦粉的篩分結(jié)果，按照《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》(JTG F41-2008)，采用粗粒式乳化瀝青再生混合料工程設(shè)計(jì)級(jí)配范圍，確定再生混合料各檔礦料比例，根據(jù)本項(xiàng)目工程情況，選定級(jí)配進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)研究，見(jiàn)表7、表8所示。

表7 再生混合料配合比

備注：水泥不計(jì)入礦料級(jí)配，外摻1.5%水泥質(zhì)量與礦料混合料干質(zhì)量比。

表8 再生混合料合成級(jí)配

圖1 再生混合料級(jí)配合成圖

4 再生混合料試驗(yàn)研究

4.1 最佳預(yù)拌水量確定

為接近工程實(shí)際，本研究采用擊實(shí)試驗(yàn)，分3層，每層擊實(shí)98次，固定乳化瀝青的外摻量為3.5%，水泥外摻1.5%，外加預(yù)拌水量分別為礦料混合料干質(zhì)量2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表9，干密度與總含水率的關(guān)系如圖2所示，根據(jù)圖2確定混合料最佳含水率為4.3%。

表9 不同外加預(yù)拌水量下的干密度、總含水率

圖2 干密度和含水率關(guān)系圖

4.2 最佳乳化瀝青含量確定

本研究通過(guò)馬歇爾試驗(yàn)、劈裂試驗(yàn)、孔隙率與乳化瀝青摻量的關(guān)系綜合確定乳化瀝青最佳摻量，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表10和圖3、圖4、圖5所示。

表10 不同乳化瀝青用量再生混合料性能研究

圖3 毛體積相對(duì)密度與乳化瀝青用量關(guān)系圖

圖4 毛孔隙率與乳化瀝青用量關(guān)系圖

圖5 馬歇爾穩(wěn)定度與乳化瀝青用量關(guān)系圖

按照孔隙率要求7%～12%范圍要求，綜合以上研究結(jié)果確定最佳乳化瀝青摻量為3.6%。

4.3 乳化瀝青再生混合料路用性能檢驗(yàn)

根據(jù)以上設(shè)計(jì)結(jié)果，按照最佳乳化瀝青摻量為3.6%，外加預(yù)拌水量2.6%，外摻水泥用量1.5%的配合比成型馬歇爾試件，對(duì)混合料孔隙率、劈裂強(qiáng)度、凍融劈裂抗拉強(qiáng)度比、動(dòng)穩(wěn)定度等路用性能進(jìn)行檢驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果均滿足規(guī)范要求，見(jiàn)表11所示。

表11 混合料路用性能試驗(yàn)結(jié)果

5 再生混合料現(xiàn)場(chǎng)鋪裝性能檢測(cè)

按照以上混合料進(jìn)行拌和，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行施工，施工完后對(duì)壓實(shí)度進(jìn)行檢測(cè)，指標(biāo)滿足要求。壓實(shí)度隨機(jī)取樣結(jié)構(gòu)為91.8%、90.6%、92.8%(要求≥90%)。

圖6 冷再生碾壓有序 圖7 標(biāo)冷再生芯樣切割

6 乳化瀝青再生路面經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益分析

通過(guò)研究，采用乳化瀝青再生的瀝青混合料路用性能滿足規(guī)范要求，同時(shí)，通過(guò)將廢舊瀝青路面用于路面施工，可以有效消除“黑色污染”，對(duì)我國(guó)構(gòu)建“資源節(jié)約型”、“環(huán)境友好型”交通發(fā)展模式也具有重要意義。

7 結(jié) 語(yǔ)

本文結(jié)合成京藏改擴(kuò)建實(shí)體路面再生工程，對(duì)乳化瀝青再生混合料原材料、級(jí)配選取、混合料設(shè)計(jì)、性能驗(yàn)證及現(xiàn)場(chǎng)鋪裝性能研究，得出以下結(jié)論。

(1)通過(guò)配合比設(shè)計(jì)及相關(guān)路用性能研究，表明乳化瀝青再生混合料高溫性能、抗水損害性能及低溫性能等均滿足要求。此外，乳化瀝青再生混合料的應(yīng)用，可以有效消除“黑色污染”，對(duì)我國(guó)構(gòu)建“資源節(jié)約型”、“環(huán)境友好型”交通發(fā)展模式也具有重要意義。具有較大推廣價(jià)值。

(2)通過(guò)研究給出了乳化瀝青再生配合比設(shè)計(jì)及性能檢驗(yàn)過(guò)程，明確了乳化瀝青再生混合料檢驗(yàn)控制要點(diǎn)，為寧夏地區(qū)乳化瀝青再生應(yīng)用提供技術(shù)支持及實(shí)體參考。