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        RAP外摻比例對(duì)廠拌熱再生混合料性能的影響分析

        2019-11-02 01:35:18
        北方交通 2019年10期
        關(guān)鍵詞:抗壓穩(wěn)定度模量

        高 源

        (新疆維吾爾自治區(qū)交通運(yùn)輸工程質(zhì)量監(jiān)督局 烏魯木齊市 830000)

        0 引言

        當(dāng)瀝青路面出現(xiàn)老化情形時(shí),為了延長路面使用壽命同時(shí)節(jié)約施工成本,再生瀝青技術(shù)常被應(yīng)用[1-2]。高廢舊料(簡稱RAP)的外摻比例與再生瀝青混合料的路用性能具體關(guān)系尚不明確[3-5]。研究RAP外摻比例對(duì)再生瀝青混合料各性能的影響,可指導(dǎo)工程項(xiàng)目中選擇合理的RAP外摻比例,使得再生瀝青混合料的路用性能最佳。

        主要研究RAP外摻比例對(duì)廠拌熱再生混合料性能的影響。首先分析新瀝青和原瀝青的性能指標(biāo),然后確定RAP外摻比例與最佳油石比等參數(shù)。對(duì)各RAP外摻比例的再生瀝青混合料進(jìn)行高溫抗車轍性能、抗水損害性能、低溫抗裂性能、抗壓回彈模量等試驗(yàn)并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,最后得到有用結(jié)論用于指導(dǎo)實(shí)踐。

        1 試驗(yàn)所用材料介紹

        1.1 新集料介紹

        試驗(yàn)選擇石灰?guī)r作為新集料,共設(shè)置0~2.36mm、2.36~4.75mm、4.75~9.5mm、9.5~19.0mm等4級(jí),各技術(shù)指標(biāo)實(shí)測值和篩分?jǐn)?shù)據(jù)依次如表1~表3數(shù)值。

        1.2 RAP材料性能分析

        試驗(yàn)根據(jù)RAP材料的尺寸大小,設(shè)定0~8.0mm、8.0~15.0mm、15.0~25.0mm等3級(jí),分別標(biāo)號(hào)3、2、1,避免再生混合料非均勻現(xiàn)象出現(xiàn)。RAP材料篩分情況與抽提試驗(yàn)數(shù)據(jù)情況分別如表4與表5。

        表1 粗集料技術(shù)指標(biāo)實(shí)測數(shù)值

        表2 細(xì)集料技術(shù)指標(biāo)實(shí)測數(shù)值

        表3 試驗(yàn)所用集料篩分?jǐn)?shù)據(jù)

        表4 RAP材料抽提試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表

        表5 RAP礦料技術(shù)指標(biāo)實(shí)測數(shù)據(jù)表

        1.3 新瀝青

        瀝青選擇70#A級(jí)新瀝青,技術(shù)指標(biāo)實(shí)測數(shù)據(jù)如表6數(shù)值。

        表6 70#A級(jí)新瀝青技術(shù)指標(biāo)實(shí)測數(shù)據(jù)表

        1.4 原瀝青再生試驗(yàn)設(shè)計(jì)

        檢測回收RAP材料內(nèi)的原瀝青各指標(biāo)數(shù)值,針入度21(0.1mm),雖老化嚴(yán)重,但依然達(dá)到規(guī)范中標(biāo)準(zhǔn)值(最小值大于15)[6],即RAP材料能夠再生。選取完成原瀝青再生,再生瀝青等級(jí)達(dá)到50#瀝青標(biāo)準(zhǔn),試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理在表7中。再生劑外摻比例為原瀝青的9.0%情形下可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。

        表7 原瀝青與再生瀝青指標(biāo)實(shí)測值

        2 再生瀝青混合料配合比確定

        2.1 各RAP外摻比例瀝青配合比

        試驗(yàn)選擇AC-16的粗型級(jí)配,其級(jí)配范圍情況如表8所示。根據(jù)表4與表5數(shù)據(jù)完成混合料級(jí)配設(shè)置,并設(shè)定RAP材料的外摻比例依次為10%、20%、30%、40%、50%,級(jí)配合成情況見表8中的數(shù)據(jù)。

        表8 AC-16級(jí)配規(guī)定范圍及合成級(jí)配情況

        2.2 最佳油石比設(shè)定

        通過馬歇爾試驗(yàn)來確定各RAP材料外摻比例AC-16混合料的最佳油石比,再生瀝青混合料的空隙率控制在4.5%以內(nèi)。馬歇爾試驗(yàn)數(shù)據(jù)情況記錄在表9中。從表9內(nèi)數(shù)據(jù)能夠看出,各RAP外摻比例的再生瀝青混合料馬歇爾體積指標(biāo)全部達(dá)到規(guī)范內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)值[7-8]。

        表9 各RAP外摻比例時(shí)再生混合料馬歇爾各指標(biāo)數(shù)據(jù)情況

        3 再生瀝青混合料路用性能分析

        各RAP外摻比例的AC-16再生瀝青混合料完成高溫抗車轍性能、抗水損害性能、低溫抗裂性能、抗壓回彈模量等試驗(yàn),并進(jìn)行分析。

        3.1 高溫穩(wěn)定性分析

        在恒溫60℃條件下對(duì)再生混合料進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)探究其高溫抗車轍性能,試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理在表10中。通過表10數(shù)值可得:再生瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度全部達(dá)標(biāo),且其值與RAP外摻比例呈正相關(guān)關(guān)系,即表明外摻RAP可有效提升再生瀝青混合料高溫抗車轍能力。

        表10 動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表

        3.2 水穩(wěn)定性分析

        借助浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強(qiáng)度比值兩個(gè)指標(biāo)表征再生瀝青混合料水穩(wěn)定性,試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在表11中。

        表11 水穩(wěn)定性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表

        從表11中數(shù)據(jù)能夠得到:再生瀝青混合料馬歇爾穩(wěn)定度和劈裂強(qiáng)度均與RAP外摻比例呈正相關(guān)關(guān)系,并且當(dāng)RAP外摻比例為50%情形下凍融和未經(jīng)凍融劈裂強(qiáng)度增長幅度最大。同樣殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強(qiáng)度比值均與RAP外摻比例呈正相關(guān)關(guān)系,全部達(dá)標(biāo),并且當(dāng)RAP外摻比例為50%情形下凍融劈裂強(qiáng)度比值增長最大,即可推出外摻RAP材料可有效增強(qiáng)再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性。

        3.3 低溫性能分析

        制作再生瀝青混合料試件(規(guī)格300mm×40mm×40mm),設(shè)置溫度為-10℃恒定進(jìn)行低溫彎曲試驗(yàn),各試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理在表12中。

        表12 低溫抗裂性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表

        通過表12中數(shù)據(jù)能夠看出:RAP外摻比例為20%時(shí)再生瀝青混合料彎拉應(yīng)變最高值達(dá)到冬寒地區(qū)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn),RAP外摻比例為30%、40%、50%時(shí)再生瀝青混合料彎拉應(yīng)變最高值均達(dá)到冬冷地區(qū)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)[9]。在實(shí)際工程應(yīng)用中要充分結(jié)合當(dāng)?shù)囟練鉁剡x擇合適的RAP外摻比例。

        3.4 抗壓回彈模量分析

        制作再生瀝青混合料試件(規(guī)格:半徑50mm,高為120mm的圓柱體),設(shè)定15℃與20℃兩種試驗(yàn)溫度進(jìn)行單軸壓縮試驗(yàn)和回彈試驗(yàn),各試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總于表13中。

        表13 抗壓強(qiáng)度和抗壓回彈模量試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表

        通過表13中數(shù)據(jù)能夠看出:15℃和20℃條件下的抗壓強(qiáng)度和抗壓回彈模量值全部與RAP外摻比例呈正相關(guān)關(guān)系。RAP外摻比例在20%~40%范圍內(nèi)變化時(shí),抗壓強(qiáng)度值和抗壓回彈模量值全部上升較快,抗壓強(qiáng)度值上升均值達(dá)到16%,抗壓回彈模量值上升均值達(dá)到36.0%。當(dāng)RAP外摻比例超過該范圍后,抗壓強(qiáng)度值和抗壓回彈模量值全部增幅較小。

        4 總結(jié)

        主要研究RAP外摻比例對(duì)廠伴熱再生混合料性能的影響。首先分析新瀝青和原瀝青的性能指標(biāo),然后確定再生劑比例與最佳油石比等參數(shù)。對(duì)各RAP外摻比例的再生瀝青混合料進(jìn)行高溫抗車轍性能、抗水損害性能、低溫抗裂性能、抗壓回彈模量等試驗(yàn)并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,最后得到如下三個(gè)結(jié)論:

        (1)通過再生劑可恢復(fù)RAP材料性能,合理的RAP材料分級(jí)可避免再生瀝青混合料不均勻現(xiàn)象發(fā)生。

        (2)外摻RAP可有效提升再生瀝青混合料的高溫抗車轍性能、抗水損害性能,且與RAP外摻比例呈正相關(guān)關(guān)系。

        (3)在試驗(yàn)溫度15℃和20℃條件時(shí)再生瀝青混合料的抗壓強(qiáng)度值和抗壓回彈模量值與RAP外摻比例呈正相關(guān)關(guān)系。

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