乳化沥青冷再生沥青混合料性能及参数研究

田国富

乳化沥青冷再生沥青混合料性能及参数研究

田国富

针对乳化沥青冷再生混合料的路用性能和设计参数进行了试验研究,得出乳化沥青冷再生混合料与热拌沥青混合料的路用性能相当、设计参数与热拌沥青下面层混合料基本相等的结论。

乳化沥青冷再生混合料,性能,设计参数

0 引言

目前,我国在 20世纪 90年代建成的高速公路,陆续进入大、中修期,每年有 12%的沥青路面需要翻修,旧沥青废弃量将达到每年 220万t之上,如能采用再生技术加以利用,将会产生显著的经济效益和社会效益。

乳化沥青冷再生沥青混合料具有广泛的应用前景,近几年来随着研究水平的继续深入以及实践应用的不断推广,冷再生技术正逐步趋于成熟,但有些问题仍需进一步展开有针对性的深入研究,如乳化沥青冷再生的沥青混合料用于面层效果如何、其各项设计参数和力学性能能否满足相关要求等等。

1 试验方案

1.1 试验材料

本试验所使用的集料包括铣刨料、水泥、矿粉,经筛分试验,得到铣刨料、水泥、矿粉级配组成(见表 1),沥青采用非改性乳化沥青。

表1 集料筛分试验结果

1.2 配合比

对表 1铣刨料的筛分级配进行调整并掺加适量的水泥、矿粉后得到级配,各料掺量比例如表 2所示。

表2 掺料调整后级配

经试验验证,非改性乳化沥青的用量为(3.2±0.2)%、预掺水量(2.5±0.5)%(沥青和水的用量均为外掺比例)。

2 冷再生沥青混合料性能研究

为了充分说明乳化沥青冷再生混合料的性能优良情况,列举了部分泡沫沥青再生混合料、道路石油沥青 AC-25Ⅰ和 SUP-25型混合料的试验指标进行比较。

2.1 水稳定性能

采用冻融劈裂试验和浸水马歇尔试验对乳化沥青冷再生沥青混合料的水稳定性进行评价。试件为采用旋转压实仪成型的标准马歇尔试件,旋转次数为 30。冻融劈裂试验温度为 25℃,加载速率为 50mm/min,具体试验方法参照现行规范T 0729-2000,试验结果见表 3。

为了便于比较,表 3中同时列出了泡沫沥青再生混合料的试验结果。

表3 冻融劈裂试验结果

由表 3试验结果可知,乳化沥青冷再生混合料的劈裂强度试验的TSR平均值为 81.9%,泡沫沥青再生混合料的TSR平均值为81.1%,均满足沥青路面下面层混合料的技术要求,说明乳化沥青冷再生混合料和泡沫沥青混合料都具有良好的抗水损害性能。

马歇尔稳定度仪加载速率为 50mm/min,具体试验方法参照现行规范 T 0709-2000,试验结果如表 4所示。

表4 浸水马歇尔试验结果

表4中同时也列出了几种常用沥青混合料的浸水马歇尔试验结果。

由试验结果可知,乳化沥青冷再生混合料浸水马歇尔残留稳定度MS0的平均值为89.3%,残留稳定度满足沥青路面下面层沥青混合料指标要求,且与下面层沥青混合料 Sup 25相当,乳化沥青再生混合料与泡沫沥青再生混合料残留稳定度均能满足现行再生规范的要求。

2.2 高温稳定性能

采用高温蠕变试验进行乳化沥青冷再生混合料的高温稳定性能评价,拟定高温蠕变试验温度为 40℃,主荷载压力 700 kPa、围压 138 kPa,SPT性能试验机主要通过气压施加围压。重复荷载每次循环时间 1.0 s,其中加载 0.1 s,间歇 0.9 s。当施加重复荷载达 10 000次(2.8 h)或者试件已发生过量变形而破坏时即可停止加载,结束试验。

加载期间,记录施加的荷载大小、围压,通过记录数据可获得系统测得的轴向和径向变形。

采用道路石油沥青AC-25型热拌沥青混合料进行比较,试验结果如图 1所示。

由图 1可见,乳化沥青冷再生沥青混合料的高温蠕变性能基本与传统的道路石油沥青混合料相当,即说明本课题研究所设计的乳化沥青冷再生混合料具有良好的高温稳定性能。

2.3 低温性能

采用 T 0715-1993试验方法,试验温度(-10±0.5)℃,加载速率 50mm/min,试件尺寸同热拌沥青混合料,采用轮碾成型后切制成长(250±2.0)mm,宽(30±2.0)mm,高(35±2.0)mm的棱柱体小梁,试验结果如表 5所示。

表5 低温性能试验结果

表5中同时列出了道路石油沥青 AC-25Ⅰ沥青混合料的试验结果。

由表 5低温性能试验结果可知,乳化沥青冷再生混合料的低温破坏应变为 1 848.8με,基本相当于现行技术规范规定的普通热拌沥青混合料在冬冷区和冬温区的破坏应变不宜低于 2 000με的要求。

3 冷再生沥青路面性能设计参数研究

通过室内试验,对非改性乳化沥青冷再生沥青路面性能设计参数进行了研究,包括劈裂强度、抗压强度、抗压回弹模量等,为冷再生沥青路面的设计提供依据。

3.1 劈裂强度

参照热拌沥青混合料劈裂强度试验方法,试验温度(15±0.5)℃,加载速率 50mm/min,试验结果见表 6。

表6 劈裂强度试验结果

由表 6试验结果可知,再生混合料(15℃)劈裂强度最低值为 0.76MPa,平均值为 0.81MPa,均满足 JTG F41-2008沥青路面再生技术规范劈裂强度值要求,且与JTG D 50-2006公路沥青路面设计规范(以下简称设计规范)所推荐的密级配粗粒式沥青混凝土(AC-25)的劈裂强度中值基本相当,说明本课题研究所设计的乳化沥青冷再生混合料抗弯拉性能与热拌下面层沥青混合料基本相当。

3.2 抗压强度、抗压回弹模量

参照热拌沥青混合料单轴压缩试验方法,试验温度分别为(15±0.5)℃和(20±0.5)℃,加载速率 2 mm/min,试件高度为(100±2.0)mm,试验结果见表 7。

表7 抗压强度、抗压回弹模量试验结果

由表 7试验结果可知,再生混合料 15℃抗压回弹模量最小值为 1 467.2MPa,平均值为 1 501.9MPa,20℃抗压回弹模量平均值为 1 276.0MPa,均满足JTG F41-2008公路沥青路面再生技术规范要求。

与JTG D 50-2006公路沥青路面设计规范设计参数比较,表明乳化沥青冷再生混合料的抗压回弹模量(15℃和 20℃)与下面层热拌沥青混合料基本相当。

4 结语

通过对乳化沥青冷再生混合料性能试验、设计参数研究及结合公路路面结构力学分析确定疲劳试验参数,得出如下的结论：

1)乳化沥青冷再生混合料具有良好的水稳定性、高温稳定性、低温抗裂性能等,满足再生规范的要求,且与热拌道路石油沥青混合料性能基本相当。

2)由冷再生沥青路面性能设计参数研究结果可知,非改性乳化沥青冷再生混合料路面性能设计参数与热拌沥青下面层混合料基本相等。

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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

田国富(1983-),男,助理工程师,四川省汶川卧龙特别行政区交通局,四川汶川 623006

水暖电