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        基于室內(nèi)試驗(yàn)分析的泡沫瀝青冷再生試驗(yàn)段性能研究

        2020-02-27 11:04:44
        江西建材 2020年1期
        關(guān)鍵詞:試驗(yàn)段泡沫試件

        高 峰

        平頂山市市政工程公司,河南 平頂山 467000

        0 引言

        泡沫瀝青冷再生二灰碎石因其充分利用銑刨料,節(jié)能環(huán)保,被廣泛用于道路基層。由于再生混合料早期強(qiáng)度低,經(jīng)過壓實(shí)后空隙率較高,吸水率較大,因此,水穩(wěn)定性好壞是評價(jià)再生混合料的關(guān)鍵指標(biāo)。水穩(wěn)定性主要通過干、濕劈裂強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)行評價(jià)。而影響再生混合料水穩(wěn)定的主要為瀝青用量、拌和用水量和水泥劑量。但現(xiàn)有設(shè)計(jì)指標(biāo)無法分析再生混合料的參數(shù)敏感性,因此,需要對再生混合料設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行研究和改進(jìn)。

        1 試驗(yàn)方案

        表1 正交試驗(yàn)試件編號

        本文選擇瀝青用量、拌和用水量、水泥用量及級配方案為正交設(shè)計(jì)指標(biāo)因子。根據(jù)銑刨料級配特征,參照室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果,選擇瀝青用量2.5%±0.5%,拌和用水量10%±2%,水泥劑量2%±0.5%,0.075mm 篩孔通過率12%±3%,作為正交試驗(yàn)因素水平,制備試件進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)[1]。

        按照每個(gè)編號成型兩組馬歇爾試件,在40℃烘箱養(yǎng)生72h 后,分別測試干、濕劈裂強(qiáng)度。以0.4MPa 的干劈裂強(qiáng)度和70%的干濕劈裂強(qiáng)度比為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。通過正交試驗(yàn)分析各試件室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果,試件編號如表1 所示。

        2 室內(nèi)試驗(yàn)分析

        2.1 干劈裂強(qiáng)度

        泡沫瀝青再生混合料干劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2 所示。通過正交試驗(yàn)結(jié)果[2-4],分析各因素的自由度,偏離試驗(yàn)指標(biāo)平均值最小的即為該因素的最優(yōu)值,從而得到各因素水平最優(yōu)組合。

        表2 干劈裂強(qiáng)度正交試驗(yàn)結(jié)果

        圖1 各因素水平穩(wěn)定度方差趨勢圖

        根據(jù)圖1 可知,瀝青用量和水泥劑量因素水平對泡沫瀝青冷再生混合料干劈裂強(qiáng)度影響最大,而拌和用水量和級配對干劈裂強(qiáng)度幾乎無影響。通過各因素水平最優(yōu)組合可知,當(dāng)瀝青用量為2.5%,水泥劑量為2.5%時(shí),試件5 的水穩(wěn)定性干劈裂強(qiáng)度最好。

        2.2 濕劈裂強(qiáng)度

        干劈裂強(qiáng)度僅反映再生混合料最終強(qiáng)度。而實(shí)際路面由于水的進(jìn)入,勢必會降低混合料強(qiáng)度[5]。因此,本節(jié)對泡沫瀝青再生混合料濕劈裂強(qiáng)度進(jìn)行試驗(yàn),見下表3 所示。

        表3 濕劈裂強(qiáng)度正交試驗(yàn)結(jié)果

        圖2 各因素水平穩(wěn)定度方差趨勢圖

        由圖2 可知,各因素水平正交試驗(yàn)分析結(jié)果中,瀝青用量和水泥劑量對試件濕劈裂強(qiáng)度影響顯著。而根據(jù)各試件最優(yōu)組合分析結(jié)果可知,當(dāng)瀝青用量為2.5%,水泥劑量為2.5%時(shí),試件5 的水穩(wěn)定性濕劈裂強(qiáng)度最好。

        2.3 干濕劈裂強(qiáng)度比

        通過對泡沫瀝青再生混合料干濕劈裂強(qiáng)度比試驗(yàn)分析見下表4 所示。

        表4 干濕劈裂強(qiáng)度比正交試驗(yàn)結(jié)果

        圖3 各因素水平穩(wěn)定度方差趨勢圖

        根據(jù)圖3 可知,因子 A(瀝青用量)、因子 C(水泥劑量)對干濕劈裂強(qiáng)度比有顯著影響。而拌和用水量和級配對試件干濕劈裂強(qiáng)度比無明顯影響。各組試件干濕劈裂強(qiáng)度比最滿足要求,差別較小。當(dāng)瀝青用量為2.5%,水泥劑量為2%時(shí),試件干濕劈裂強(qiáng)度比最優(yōu)。

        綜上正交試驗(yàn)結(jié)果,各因素水平中,瀝青用量對泡沫瀝青水穩(wěn)定性影響最大,其次為水泥劑量,而拌和用水量和0.075mm 篩孔通過率對再生混合料水穩(wěn)定性影響較小。各組試件最優(yōu)組合分析表明,試件瀝青用量2.5%,水泥劑量2.5%時(shí),水穩(wěn)定性干、濕劈裂強(qiáng)度性能最優(yōu)。

        3 試驗(yàn)段性能分析

        本文針對某省道路面大中修工程,進(jìn)行了基層二灰碎石泡沫瀝青冷再生混合料試驗(yàn)段鋪筑[6-8]。試驗(yàn)段施工水泥劑量為2.5%,瀝青用量為2.5%。試驗(yàn)段原材料技術(shù)參數(shù)見下表5 所示。

        表5 試驗(yàn)段原材料技術(shù)參數(shù)

        3.1 配合比試驗(yàn)

        試驗(yàn)段瀝青發(fā)泡條件及再生混合料檢測結(jié)果見下表所示。

        表6 瀝青發(fā)泡條件

        表7 泡沫瀝青再生二灰碎石混合料性能

        由表7 可知,試驗(yàn)段水穩(wěn)定性均滿足要求,與室內(nèi)試驗(yàn)各試件相比,水泥劑量為2.5%,瀝青用量為2.5%的試驗(yàn)段水穩(wěn)定性干濕劈裂強(qiáng)度指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)組合。

        3.2 泡沫瀝青再生混合料強(qiáng)度試驗(yàn)

        試驗(yàn)段取芯后室內(nèi)分析抗壓強(qiáng)度及劈裂強(qiáng)度見下表8所示[9-10]。

        表8 泡沫瀝青再生二灰碎石混合料強(qiáng)度

        由表7 可知,泡沫瀝青再生二灰碎石混合料7d 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度代表值均大于3.5MPa,滿足技術(shù)要求。馬歇爾劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)代表值均大于0.4MPa,滿足技術(shù)要求。

        3.3 彎沉檢測

        對試驗(yàn)段再生后瀝青頂面以及普通路段水泥再生二灰碎石基層進(jìn)行檢測分析,試驗(yàn)結(jié)果見下表9 所示。

        現(xiàn)場試驗(yàn)段碾壓整體狀況較好,無明顯推移和離析現(xiàn)場。由表8 可知,從10d 現(xiàn)場彎沉檢測看,與相鄰水泥再生二灰碎石基層相比,泡沫瀝青冷再生試驗(yàn)段平均彎沉大致相同,兩者均具有良好彎沉性能。

        表9 試驗(yàn)段彎沉檢測結(jié)果

        4 結(jié)論

        (1)瀝青用量對泡沫瀝青水穩(wěn)定性影響最大,其次為水泥劑量,而拌和用水量和0.075mm 篩孔通過率對再生混合料水穩(wěn)定性影響較小。

        (2)各組試件最優(yōu)組合分析表明,試件瀝青用量2.5%,水泥劑量2.5%時(shí),水穩(wěn)定性干、濕劈裂強(qiáng)度性能最優(yōu)。

        (3)試驗(yàn)段檢測數(shù)據(jù)表明泡沫瀝青冷再生試驗(yàn)段與水泥再生二灰碎石基層相比,10d 現(xiàn)場平均彎沉大致相同。7d 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度和馬歇爾劈裂強(qiáng)度均滿足規(guī)范要求,試驗(yàn)段整體狀況較好。

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