郝 蕾

(保定市交通局)

1 旧沥青混合料性能试验

1.1 含水率

根据烘干前后旧沥青混合料质量的变化,计算其含水率,试验方法参照《公路工程集料试验规程》(JTGE42) T0305,由于沥青的存在,为了防止旧料中的团块在高温下会发生软化、松散,烘箱的加热温度调整为 60℃恒温。经测试旧料含水率为2.0%。

1.2 原样筛分试验

经过铣刨破碎的旧沥青混合料成分相当复杂,包括粗集料、细集料和老化的沥青块等,还有部分未被破碎完全的大团块颗粒(某些集料被沥青裹覆粘结而成),在冷再生应用时,旧沥青混合料是作为骨料被重新利用的,因此有必要对其原始状态的表观级配组成状况进行分析。铣刨后的旧沥青混合料最大粒径一般不超过 31.5mm,对于未被破碎完全的大团块颗粒需要剔除或人工进行破碎,为了保证筛分结果更准确的代表实际情况,从料堆的不同部位均匀取料进行多次筛分,并且建议采用自然风干而非烘干的方法得到干燥的样品。筛分结果和级配曲线见表 1和图 1。

表1 旧沥青混合料筛分试验结果

图1 旧沥青混合料筛分试验结果

1.3 原样沥青含量

用燃烧法将旧沥青混合料中的集料与沥青分离,称量分离出来的集料质量,由此可以确定沥青含量。旧沥青含量为5.32%,如表 2所示。为精确测定旧沥青混合料中的沥青含量,进行平行试验。

表2 旧沥青混合料沥青含量

1.4 抽提后筛分

采用离心分离法(三氯乙烯)对旧沥青混合料进行抽提试验,对沥青混合料抽提后的回收矿料进行筛分试验(为了与原样筛分区别,称为抽提后筛分),由此可以确定旧集料的级配组成,见表 1和图 1。从试验结果可知,原样旧沥青混合料中细料含量偏少,这主要是由于细料被沥青裹覆粘结成大团块颗粒造成的;而经过抽提的混合料中细料含量明显增多,其中0.075mm以下的颗粒含量达到15.4%,说明路面经过车辆荷载的长期反复作用以及冷再生机械铣刨过程,旧沥青混合料中的集料已经发生破碎细化。

2 拌和用水量的确定

拌和及压实过程中的含水量是泡沫沥青及乳化沥青混合料设计中最重要的一个指标,采用《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》JTJ057-94试验确定再生旧面层材料的最佳含水量和最大干密度。试验拌和用水量采用经验公式来确定,如下式所示

式中:Wadd为需要加入试样中的含水量,%;WOMC为最佳含水量,%;Wair-dry为风干试样的含水量,%。

水泥含量分别为1%,1.5%,2%,2.5%的 4种稳定材料的击实试验结果和计算最佳拌合用水量如表 3所示。

3 试验结果分析

按设计的矿料比例配料,以所加水泥含量的不同分为4组成份不同的混合料将其拌合均匀,每组成型 9个试件。试件成型采用马歇尔方法,每面各击 75次,脱模后,在 40℃通风烘箱中养生72h,沥青含量选用 1.5%、2.0%、2.5%和 3.0%共4个用量,试件分为两组,一组做常温 25℃劈裂试验;另一组养生后在 25℃水中饱水 48h后。然后按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中的劈裂强度实验方法(T0716-2002)进行试验。试验结果见表 2～表 5所示。用内插法计算得到最佳沥青用量为 2.81%。

表3 击实试验结果与拌和用水量

表4 水泥含量为1.0%时劈裂强度试验结果

表5 水泥含量为1.5%时劈裂强度试验结果

图2 劈裂强度随沥青剂量变化关系

图3 劈裂强度随沥青剂量变化关系

表6 水泥含量为2.0%时劈裂强度试验结果

表7 水泥含量为 2.5%时劈裂强度试验结果

图4 劈裂强度随沥青剂量变化关系

图5 劈裂强度随沥青剂量变化关系

从试验结果可知,在沥青用量为2.5%水泥用量为 2%时,马歇尔试件的劈裂强度最高,达到了0.574MPa,浸水劈裂强度达到0.437MPa满足高速公路基层的强度要求(一般泡沫沥青冷再生棍合料的浸水劈裂强度应大于0.35MPa)。沥青用量为2.5%时,试件的劈裂强度比为75.68%,表明所设计的泡沫沥青冷再生混合料具有良好的水稳定性。

4 结束语

利用保定市某一级公路扩建工程铣刨旧料为原材料,经过抽提的旧沥青混合料中细料含量明显增多,说明路面经过车辆荷载的长期反复作用以及冷再生机械铣刨过程,旧沥青混合料中的集料已经发生破碎细化。对原样加入 1%, 1.5%,2%,2.5%含量的水泥,水泥选择32.5级普通硅酸盐水泥,在 B品牌 70#沥青最佳发泡性能条件下进行泡沫沥青冷再生棍合料的配合比设计,设计结果表明最佳含水量为5.5%,最佳沥青用量为 2.5%,混合料的浸水劈裂强度为0.4347MPa,残留劈裂强度比为75.68%,具有较高的强度和较好的水稳定性。

[1] 德国维特根公司.维特根冷再生技术手册[M].北京:德国维特根公司办事处,2004.

[2] 拾方治.沥青路面泡沫沥青再生基层的研究[M].上海:同济大学,2006.

[3] 凌天清,何亮,马育.泡沫沥青混合料冷再生技术[J].土木建筑与环境工程,2009,(1).

[4] 杭州市公路管理局,同济大学 .泡沫沥青冷再生技术的应用研究[J].2007,(8).