隨著我國公路逐漸進入養護維修時期, 面臨大量的廢舊道路材料處治問題, 若不合理利用不僅造成經濟浪費, 而且嚴重污染環境。全深式就地冷再生技術可以充分的利用原有的廢舊材料, 有巨大的社會經濟效益, 全深式就地冷再生技術既包括瀝青材料層又包括非瀝青材料層, 這種手段是目前利用廢舊料數量較大的再生技術。由于全深式就地冷再生技術是將原瀝青路面的面層和基層一同再生, 因此再生層中有一定含量的瀝青, 雖然瀝青比例很小, 但是卻會對再生結構層的材料參數產生極大的影響。本文通過摻加不同量的新集料和水泥膠結材料進行冷再生級配確定, 采用室內試驗對再生結構層的無側限抗壓強度進行測試。
1 舊路面材料分析
1.1 舊路面材料特性分析
舊瀝青路面材料的性能直接影響再生粒料的性能, 銑刨破碎的舊路面材料組成很復雜, 在實際應用中舊路面材料中瀝青不同程度的老化, 其瀝青的內部組分發生了復雜的物理和化學變化, 或者導致瀝青內部組分發生“移行”現象, 致使瀝青中的輕質油分持續揮發, 因此, 瀝青中的重組分瀝青膠質和瀝青質含量不斷增加, 瀝青變硬變脆, 混合料穩定性變差, 在級配設計時可一定程度上將舊瀝青看作黑集料。瀝青路面在行車荷載和自然因素作如圖1明確地顯示了瀝青在使用過程中技術性能的演變趨勢, 隨時間的增長, 瀝青技術性能下降幅度明顯, 其路用性能逐漸降低, 出現各種早期病害。原路面結構中的礦質集料, 在車輛荷載的長期作用下, 礦質集料被壓碎, 因此, 瀝青路面再生面臨的一個重要問題是對級配深入研究, 選用一組標準方孔套篩分對回收的舊瀝青面層和舊基層混合料進行篩分試驗, 按照基層與面層不同比例多次試驗確定摻和比例, 舊瀝青路面材料的原樣篩分結果如圖1所示。
由圖1可以看出:舊混合料最大粒徑偏小, 均小于31.5mm, 經計算可知僅僅4.75mm以上尺寸的粒料占總料比例的70%以上, 而0.075mm以下顆粒含量僅為2%左右, 舊瀝青路面材料的篩分曲線接近規范規定基層上限級配范圍, 其中粗集料含量較少。
2 級配調整
2.1 新集料及合成級配
從舊瀝青混合料和水泥穩定混合料的篩分情況來看, 粗粒徑的骨料含量較少, 需要添加一定新料, 特別是粗骨料, 用以改善再生瀝青混合料的骨架結構性能。根據舊路面材料在級配、針片狀顆粒、細料砂當量等方面的差別綜合考慮, 對配合比進行調整。新舊材料質量比例取0%, 15%, 30%, 50%, 最終的級配曲線如圖2所示。
混合篩分后的試驗結果, 其級配組成基本滿足規范要求其中, 摻加15%新骨料后的混合料級配接近規范級配中值, 但仍與骨架密實型的級配有一定差別。摻加30%新骨料后的混合料級配接近規范級配的下限, 摻加50%新骨料后的混合料級配超出了規范的級配范圍, 即摻入的粗集料過多。
2.2 最佳含水率與最大干密度試驗
為了研究不同級配下再生材料的性能, 根據經驗設定一定的含水率及瀝青含量成型試件, 測試混合料的最佳含水率和最大干密度, 最終采用以上三種新集料摻配比例進行試驗。水泥劑量取值分別為3%, 4%, 5%進行擊實試驗, 試驗結果如圖3所示。
由圖4可以看出, 隨水泥含量的增加最佳含水率增加, 在同一水泥劑量下, 摻入新料比列越大最佳含水率降低。也就是說水泥含量越多水化時需水越多, 其釋熱量也越大, 全部是舊料時由于集料整體偏細, 需水量增加。由圖4可以看出, 隨水泥劑量增加最大干密度會出現峰值, 在相同水泥劑量下, 摻入新料越多, 對應的最大干密度越大, 說明新摻入的碎石的密度大于舊混合料的密度。
2.3 強度試驗及材料組成設計
2.3.1 無側限抗壓強度及劈裂試驗
無結合料7d無側限飽水抗壓強度是公路路面基層施工技術規范對水泥穩定類材料的唯一控制指標, 為了更全面的考慮無機結合料的力學特性, 文章采用7d無側限抗壓強度和劈裂強度試驗來確定水泥冷再生混合料的組成設計。
2.3.2 材料組成設計
由于舊路面材料中基層材料和面層瀝青混合料的摻和比例對冷再生混合料的強度有一定影響。因此, 采用較多的舊基層水泥穩定材料對強度有利。而本文采用的回收材料中, 舊瀝青面層較薄, 僅有3-5cm左右, 所以瀝青混合料所占的比例較小, 這以來再生混合料基層有利于獲得較高的強度值。
3 結語
為了將更多的廢舊瀝青混合料應用于再生路面工程, 采用全深式再生瀝青路面基層技術, 對就瀝青路面才材料進行特性分析, 確定舊料級配狀況, 再此基礎上摻加新集料和水泥穩定劑, 研究不同摻入量對混合料強度的影響, 最終確定全深式瀝青路面材料組成, 對全深式就地冷再生級配設計提供理論依據。
摘要：在滿足冷再生基層強度要求的基礎上, 利用全深式就地冷再生技術, 對廢舊瀝青混合料的組成特性進行了闡述, 摻入一定量的新集料和水泥穩定材料, 通過重型擊實試驗確定了不同新料摻量和水泥劑量下混合料的最佳含水率和最大干密度, 采用無側限抗壓強度試驗確定了新料摻量和推薦水泥用量。
關鍵詞：瀝青路面,全深式冷再生,舊料特性,新料摻量,強度
參考文獻
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