赵志帅

(中铁十二局集团股份有限公司一公司，陕西 西安　710038)



改性水库淤泥对多孔沥青混合料水稳定性的影响

赵志帅

(中铁十二局集团股份有限公司一公司，陕西 西安710038)

摘要：对水库淤泥进行改性，通过改性水库淤泥的憎水特性，改善排水级配受水分侵害的影响。将其作为填充料添加于排水性沥青混凝土中，并分别与石粉、水泥等填充料制作成的马歇尔试件进行性能试验与分析。

关键词：改性水库淤泥；多孔沥青混合料；水稳定性；资源利用

1材料及研究方法

1.1水库淤泥

本研究试验所采用的水库淤泥来自三峡水库。由三峡水库淤泥砂的特性分析得知，其平均含水量约在35%至100%之间，孔隙比则介于0.9%至2.5%间。其物理特性及土壤成分组成如表1。

表1　水库淤泥的物理特性

1.2水库淤泥改性方法

于常温下在水库淤泥中加水稀释，根据水库淤泥的阳离子当量加入阳离子界面活性剂(正十二胺)进行阳离子交换取代。去除改性后的水库淤泥中的水分并进行研磨，将去除水分后的水库淤泥研磨成较小粒径从而制成具有憎水特性的防水粒料。

1.3水库淤泥改性原理

1.4研究方法

本研究所采用的级配为日本排水性铺装技术指针(案)中最大公称粒径19 mm的级配，搭配高黏度改性沥青与0.4%的木质纤维含量，添加不同填充料(石粉、改性水库淤泥、水泥)于排水性沥青混凝土中，依据所建议的配比设计法求出排水性沥青混凝土最佳沥青含量，制作试件进行相关试验。

2试验结果与讨论

2.1排水性沥青混凝土配比设计结果

研究采用日本道路协会《排水性铺装技术指针(案)》所建议的配比设计方法，求出最佳沥青含量为5.1%，并依据最佳沥青含量制作成马歇尔试件进行配比设计结果检验，判定是否合乎规范要求，结果如表2所示。

表2　排水性沥青混凝土的结果检验

2.2动态模量试验结果

参考Baoshan Huang等人的研究方法采用浸水前后动态模量比试验评价水敏感性。图1和图2分别显示了25 ℃下的动态模量及浸水前后含不同矿物填料的HMA混合料动态模量之比。从图1可以看出，水泥与石粉的试验值大于改性水库淤泥，显示此两种材料在抗变形与强度上比改性水库淤泥佳，但改性水库淤泥的动态模量在强度上仍可接受。水泥的动态模量大于石粉，这是因为它与沥青胶浆形成的“结构沥青”沥青膜厚度略薄，使得“结构沥青”与矿质颗粒之间粘结更加牢固，强度也较高。至于改性水库淤泥在此试验结果上较差的原因，推测为改性淤泥强度较弱，在内聚力上已低于其他两种填充料，即便其亲油性能与沥青契合度提高，但在强度上比起水泥与石粉则表现稍差。从图2可以看出，采用水库淤泥及水泥的混合料的动态模量比明显高于采用石粉的动态模量比，表明这些试样经水作用后受到的损害较小。根据动态模量比，混合料的水稳定性的排序为：水库淤泥混合料>水泥混合料>石粉混合料。

图1　25 ℃下的动态模量

图2　在25 ℃下的动态模量比

2.3不同天数残余强度试验结果

(1)不同浸泡天数的间接抗拉强度影响

如图3试验结果所示，石粉比起其他两种填充料在第0 d未受水侵害的间接抗拉强度值最大。经过一天浸泡后，三种填充料的数值反而趋近于0.6 MPa左右，此时改性水库淤泥与水泥的间接抗拉强度相似，而石粉降低的强度值最多，约减少0.16 MPa，但改性水库淤泥的衰减程度已慢慢降低，而石粉则与水泥以相似的衰弱程度持续减少强度，直至第3 d后两者才渐渐趋于平缓。然而随着浸泡时间至5~10 d之后，石粉又降低约0.12 MPa，其强度值经由长时间的水侵害后呈现最低，为抵抗力较差的填充料。而改性水库淤泥与水泥在3~10 d的水侵害状况，呈现平缓的趋势，代表水侵害的影响已逐渐降低。比较结果之后，得知石粉虽然在未浸泡受水影响之前的间接抗拉强度最佳，但经过长期的水侵害影响后，性能则无法持续维持，而以改性水库淤泥及水泥呈现较优的抗水侵害能力。

图3　不同浸泡天数的间接抗拉强度试验结果

(2)不同浸泡天数的残余强度影响

本节所探讨的残余强度值(TSR)是借由试件经过不同天数浸泡后与未浸泡前的间接抗拉强度作为比值，得知沥青混凝土因水侵害所造成的强度变化影响。由图4可发现，三种填充料在第1 d的趋势与上一节相同，除了符合规范值之外，数据上几乎没有差异，可视为相同的抗水侵害能力。但在第3 d时，改性水库淤泥下降到75.68%，明显优于其他两者，在结果上仍保有一定的强度。至3~5 d时，石粉则几乎没有任何减弱，维持在66%左右，而改性水库淤泥与水泥虽然持续降低，但趋势已经渐渐平缓。直至第10 d，水分的影响力对改性水库淤

桥梁工程

泥与水泥已经减弱，但石粉的强度却减低至52.40%，可以明显看出弱化程度最大。

结果显示，三种填充料在浸泡一天后都呈现较大的变化，水泥则至第3 d才呈现平缓趋势。就TSR值而言，随着浸泡天数越长，改性水库淤泥与其他两者的差异越显著，在第10 d仍保有60%以上的强度值，抗水侵害的能力最佳。

图4　不同浸泡天数的残余强度试验结果

3结论

(1)填充料种类的不同对透水能力没有造成显著影响，石粉、改性水库淤泥与水泥于相同试验条件下，并无随着填充料种类的改变而产生透水能力上的差异，影响透水性能好坏主要因素还是由设计的级配所决定。

(2)根据浸水前后动态模量比，混合料的水稳定性的排序为：水库淤泥混合料>水泥混合料>石粉混合料。改性水库淤泥于残余强度试验中，除了第1 d与石粉、水泥抗水损害能力相同之外，随着浸泡天数渐渐拉长，与其他两者的差异也越来越大，不但性能较佳且受水侵害的影响已趋于缓和，于试验第10 d仍维持强度60%以上，显示其在抗水侵害能力上优于其他两者。

(3)将水库淤泥用于沥青混合料具有显著的经济效益。

参考文献：

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Effect of modified reservoir silt on the water sensitivity of porous asphalt mixture

ZHAO Zhi-shuai

(The Twelveth Bureau of China Railway Group Co., Ltd.,the First Company，Xi′an,Shanxi 710038,China)

Abstract:This article is about modifying reservoir silt and decreasing the infringement of water to grading of drainage water through modifying hydrophobic properties of reservoir silt .Specimen strength of the modified reservoir silt is slightly weaker than which adding specimens strength of mineral powder and cement.

Keywords:modified reservoir silt; porous asphalt mixture; water sensitivity; resource utilization

中图分类号：U416.217

文献标识码：C

文章编号：1008-3383(2016)01-0061-02

作者简介：赵志帅(1982-)，男，河北唐山人，工程师，主要从事路基路面施工研究。

收稿日期：2015-10-25