在我国己建成的高级和次高级路面中, 沥青路面的数量占了很大的比重。按照这些沥青路面的设计寿命和实际使用情况, 从现在起, 每年有10%左右的沥青路面需要翻修[1、2], 废旧路面材料再生利用已成为亟待解决的问题[3]。本文提出将从高等级公路路面上铣刨下来旧沥青混合料加入适当的集料调整级配, 选用合适的无机材料作为稳定剂, 制成无机稳定废旧沥青混合料, 在节约空间、减少污染的同时还能够降低成本, 具有良好的经济效益和社会效益。
1 混合料的原材料特征和组成设计
本文选用的废旧沥青混合料采自京沪高速淮江段路面面层的铣刨料。经过测试, 测试结果见表1, 同种结构的沥青路面, 夏季的铣刨料较之春秋两季偏粗, 这是由于夏季气温高, 沥青相互粘连的情况与春秋两季相比较多。废旧沥青混合料, 无论夏季与春秋季铣刨, 其原有的级配都超出规范要求之外, 尤其突出的是夏季的铣刨料, 9.5mm粒径以下的部分明显偏少, 见图1。而春秋季的铣刨料, 虽然大多数粒径能满足要求, 但都处于规范要求的下限。
在春秋季废旧沥青混合料加入适量填料调整废旧沥青混合料的级配见图2。添加10%或20%石屑的春秋季铣刨料在级配要求范围内, 而添加30%的则高于级配上限。因此, 对于春秋季铣刨料添加20%的石屑, 可改善其级配至要求范围。
选用的水泥为扬州产绿杨牌32.5普通硅酸盐水泥, 选定3%、4%、5%三个水泥剂量进行研究。
2 水泥稳定废旧沥青混合料技术性能试验
由于废旧沥青混合料中包裹于骨料上的相当量沥青的存在, 使无机稳定废旧沥青混合料有别于传统无机稳定材料, 因而, 运用无机结合料稳定材料试验方法测试得到的材料技术性能结果可能并不能反映其真实性能。为考察沥青的存在对无机稳定废旧沥青混合料性能的影响, 本课题决定采用沥青混合料的试验方法同时对其进行技术性能试验。试验项目同样包括力学性能中的强度、刚度及耐久性中的水稳定性。
2.1 强度特性
2.1.1 马歇尔稳定度
静压法成型的Φ101.6mm×63.5mm圆柱体试件标准养生6d, 浸水24h, 再放入60℃恒温水箱中30min~40min后进行马歇尔试验, 马歇尔试验结果如表2。表2列出试验结果表明, 相同水泥掺量无机稳定废旧沥青混合料不同龄期稳定度没有表现出一定的相关关系, 且90d与7d稳定度比值的差异性明显大于28d与7d的。
随水泥掺量增加, 空隙率降低, 相同龄期下材料马歇尔稳定度提高, 而流值下降。5%水泥掺量的稳定度均有明显提高。水泥掺量越高, 随龄期增长, 流值降低越明显。
2.1.2 劈裂强度
静压法成型的Φ101.6mm×63.5mm圆柱体试件标准养生6d, 浸水24h, 根据沥青混合料试验规程, 再放入15℃恒温水箱中浸水1.5h, 然后以50mm/min的加载速率进行试验, 记录试件高度h和破坏荷载TP。按式RT=.0006287PT/h计算劈裂强度TR。从表3可以看出, 随着水泥掺量增加, 利用沥青混合料试验方法得到的水泥稳定废旧沥青混合料劈裂强度逐渐增大。
2.2 刚度特性
Φ10cm×10cm的试件标准养生90d, 养护期结束前一天浸水24h, 然后分别放入15℃和20℃的恒温水箱中浸水2.5h以上, 在加载速率2mm/min下进行试验, 分7级加载。对不同水泥掺量的水泥稳定废旧沥青混合料在两个不同温度下进行抗压回弹模量试验, 试验结果见表4。
表4列出的抗压回弹模量试验结果中各水泥掺量该材料用于计算弯沉的20℃抗压回弹模量与各种沥青混合料设计参数范围相比, 具有较高的值;用于验算弯拉应力的15℃抗压回弹模量与各种沥青混合料设计参数相比, 则稍低。不同温度条件下水泥稳定废旧沥青混合料的抗压回弹模量随水泥掺量增大而提高。
2.3 水稳定性
沥青混合料的水稳定性性能通常通过浸水马歇尔试验进行。因此本课题首先用7d龄期的Φ101.6mm×63.5mm圆柱体试件进行浸水马歇尔试验, 得到水泥稳定废旧沥青混合料浸水马歇尔稳定度与未浸水马歇尔稳定度对比结果如表5。
由上显然可见, 水泥稳定废旧沥青混合料的浸水马歇尔稳定度高于马歇尔稳定度。这是因为水泥稳定材料, 养生龄期较短时, 水和温度的增加促进水泥水化速度。因此, 沥青混合料的浸水马歇尔试验并不适合用于评价水泥稳定废旧沥青混合料的水稳定性。
静压法成型Φ101.6mm×63.5mm圆柱体试件在标准条件下养生28天, 然后进行干湿循环, 饱水24小时后进行马歇尔试验并按式计算水稳定系数。
干湿循环的马歇尔试验结果表明, 水泥稳定废旧沥青混合料具有较好的水稳定性, 水稳定系数都在90%以上。
3 结语
(1) 试验表明, 水泥掺量越高, 随着龄期的增长, 流值降低越明显。
(2) 不同温度条件下水泥稳定废旧沥青混合料的抗压回弹模量随水泥掺量增加而提高。
(3) 水泥稳定废旧沥青混合料具有较好的水稳定性。
(4) 基于沥青混合料试验方法检测水泥稳定废旧沥青混合料的技术特性可以更全面地反映该种沥青混合料的路用性能。
摘要：从减少环境污染、发展可持续经济和减轻地方政府负担等角度出发, 本文提出将从高等级公路路面上铣刨下来旧沥青混合料加入适当的集料调整级配, 用水泥稳定后运用基于沥青混合料试验方法检测水泥稳定废旧沥青混合料的技术特性。
关键词：废旧沥青混合料,级配调整,干湿循环,试验研究
参考文献
[1] 刘广环, 杨林.水泥、石灰稳定废旧沥青混合料收缩特性试验[J].低温建筑技术, 2009 (3) .
[2] 黄晓明, 赵永利, 江臣.沥青路面再生利用试验分析[J].岩土工程学报, 2001, 23 (4) :468～471.
[3] 吴晓春.掺废旧沥青混合料的水泥稳定基层路用性能研究石[D].长安大学硕士论文, 2009, 5.