丁超
(甘肅省蘭州公路管理局,甘肅 蘭州 730000)
隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,道路通車?yán)锍膛c日俱增,甘肅省道路建設(shè)迅猛發(fā)展。截至到2018年初,甘肅省道路通車?yán)锍桃堰_(dá)14.23萬公里,其中高速公路通車?yán)锍坛^4016公里。即使按照15年的設(shè)計(jì)使用年限(高速公路為15年,低等級(jí)道路設(shè)計(jì)年限要短),每年約有1萬公里的道路需要進(jìn)行大、中修。以機(jī)場路、樹徐路、白蘭路、蘭海路、柳忠路、蘭臨路、巉柳路等高速公路為例,這幾條高速公路均已進(jìn)入大修、中修期,每年就有幾十萬平的路面需要返修,產(chǎn)生數(shù)萬噸的廢舊瀝青混合料,養(yǎng)護(hù)任務(wù)十分艱巨。
若養(yǎng)護(hù)維修過程中按照傳統(tǒng)方式進(jìn)行處理,不僅需要大量的砂石、瀝青等材料,經(jīng)濟(jì)成本較高,而且?guī)憝h(huán)境污染問題、浪費(fèi)資源[1]。瀝青路面再生技術(shù)是將廢舊瀝青混合料破碎、篩分并加以利用的技術(shù),包括廠拌熱再生、就地?zé)嵩偕S拌冷再生、就地冷再生[2]。乳化瀝青廠拌冷再生技術(shù)是廠拌冷再生技術(shù)的一種,是指常溫下在銑刨、破碎、篩分的廢舊瀝青混合料中摻入乳化瀝青、活性材料(石灰、水泥等)、新集料、水等拌和,常溫下鋪筑、壓實(shí)的瀝青路面的再生技術(shù)[3]。該技術(shù)具有廢料利用率高、常溫下可拌和、環(huán)境污染少、經(jīng)濟(jì)效益高等特點(diǎn),具有明顯的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。論文在級(jí)配設(shè)計(jì)和最佳瀝青用量分析的基礎(chǔ)上,進(jìn)行乳化瀝青冷再生混料性能試驗(yàn),圍繞乳化瀝青冷再生技術(shù)展開研究,以期推進(jìn)該技術(shù)在甘肅省的應(yīng)用。
配合比設(shè)計(jì)時(shí),參考《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》[4],具體性能指標(biāo)要求見表1。
表1 乳化瀝青瀝青冷再生混合料性能指標(biāo)要求
1)基質(zhì)瀝青
基質(zhì)瀝青采用殼牌90#A級(jí)瀝青,其各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足規(guī)范要求,滿足瀝青路面再生技術(shù)的應(yīng)用。
2)銑刨料及水泥
參考相應(yīng)文獻(xiàn)[5,6],試驗(yàn)前對(duì)水泥、1#(9.5~31.5mm)、2#(4.75~9.5mm)和3#(0~4.75mm)銑刨料進(jìn)行篩分,結(jié)果見表2。
3)細(xì)集料
對(duì)細(xì)集料進(jìn)行了砂當(dāng)量試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果為70,滿足規(guī)范(>60)的要求。
4)乳化瀝青
用A、B兩種乳化劑制備乳化瀝青,其技術(shù)指標(biāo)滿足規(guī)范要求,且可施工性和裹附性良好。
5)水泥
采用的水泥為普通硅酸鹽水泥,標(biāo)號(hào)為PO42.5。
表2 廢舊瀝青混料和水泥篩分試驗(yàn)結(jié)果
6)水
試驗(yàn)用水為蘭州市供應(yīng)自來水。
根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn),級(jí)配設(shè)計(jì)時(shí)初定乳化瀝青用量為4%,水摻量為3.5%。級(jí)配設(shè)計(jì)時(shí),初選三種級(jí)配,1#、2#、3#銑刨料、新集料和水泥的摻量比例見表3,具體級(jí)配設(shè)計(jì)見圖1。利用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)法成型試件,進(jìn)行體積指標(biāo)及強(qiáng)度試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果見表4。由表4可知,級(jí)配3強(qiáng)度較低,級(jí)配1和2滿足要求,綜合對(duì)比分析,選擇級(jí)配2作為設(shè)計(jì)級(jí)配。
表3 1#、2#、3#銑刨料、新集料、水泥的摻量
圖1 級(jí)配設(shè)計(jì)圖
選用5種乳化瀝青摻量,按照設(shè)計(jì)級(jí)配配制混合料,利用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)法成型試件,進(jìn)行體積指標(biāo)及強(qiáng)度試驗(yàn),結(jié)果見表5。由表5可結(jié)合相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn),確定的最佳瀝青用量為4.0%。
表5 五種瀝青摻量下的體積指標(biāo)和強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果
根據(jù)最佳級(jí)配、最佳含水率和最佳瀝青摻量制備試件,成型方法為旋轉(zhuǎn)壓實(shí)方法。對(duì)成型試件進(jìn)行凍融劈裂試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果見表6;制備試件,進(jìn)行干濕劈裂試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果見表7;制備試件,將其放在60℃條件下養(yǎng)生5h,進(jìn)行車轍試驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表8。由表6、表7和表8可知,設(shè)計(jì)的乳化瀝青冷再生混合料水穩(wěn)、高溫性能滿足使用要求。
表6 凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果
表7 干濕劈裂試驗(yàn)結(jié)果
表8 車轍試驗(yàn)結(jié)果
乳化瀝青冷再生技術(shù)具有良好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保效益,其推廣應(yīng)用價(jià)值巨大。為推進(jìn)該技術(shù)在甘肅省的應(yīng)用,論文基于原材料性能分析和室內(nèi)試驗(yàn),確定了瀝青的最佳用量,優(yōu)化了路面回收材料、新集料、水泥的摻配比例,確定了最佳級(jí)配。通過室內(nèi)試驗(yàn),對(duì)再生后的瀝青混合料進(jìn)行水穩(wěn)定性、高溫穩(wěn)定性進(jìn)行研究,研究結(jié)果在設(shè)計(jì)級(jí)配和瀝青摻量下其水穩(wěn)、高溫性能良好,滿足甘肅省路面使用性能要求,在甘肅省其應(yīng)當(dāng)作為一種有效的再生技術(shù)被大力推廣應(yīng)用。