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        RAP摻量對Sasobit 溫拌再生瀝青混合料性能的影響分析

        2020-03-01 05:34:17林榮團鄧國忠
        西部交通科技 2020年6期
        關(guān)鍵詞:路用性能溫拌

        林榮團 鄧國忠

        摘要:為研究RAP摻量對Sasobit溫拌再生瀝青混合料路用性能的影響,文章在Sasobit摻量為3%,RAP摻量分別為20%、30%、40%的條件下成型瀝青混合料試件,測定了各項路用性能參數(shù),對溫拌再生瀝青混合料的路用性能進行研究,并將不同的RAP摻量視為不同維度,采用各路用性能指標(biāo)與RAP摻量為0時的歐幾里得距離評價了Sasobit溫拌再生瀝青混合料性能對RAP摻量敏感性,提出了基于歐幾里得距離的Sasobit溫拌再生瀝青混合料極限RAP摻量確定方法。結(jié)果表明:RAP的摻入增強了混合料的高溫性能,降低了混合料的低溫性能和水穩(wěn)定性能,且當(dāng)RAP摻量>20%時,混合料的動穩(wěn)定度指標(biāo)顯著增大;當(dāng)RAP摻量>30%時,浸水殘留穩(wěn)定度比衰減較大。由此,提出了采用歐幾里得距離確定極限RAP摻量的方法,且當(dāng)Sasobit用量為3%時,RAP的最大摻量宜≤24%。

        關(guān)鍵詞:溫拌;再生瀝青;路用性能;RAP摻量

        0 引言

        瀝青路面再生技術(shù)可以實現(xiàn)對廢棄瀝青路面材料(RAP)的重復(fù)利用,減少了新道路建筑材料的使用量,減少了因石料開采對環(huán)境的破壞,同時也節(jié)約了道路建設(shè)成本[1-2]。對于瀝青路面的再生方式,可根據(jù)拌和溫度分為熱再生和冷再生,而用作瀝青面層,尤其是上面層材料多采用熱再生技術(shù)[3-4]。然而,在熱再生過程中,往往要求混合料具有更高的拌和溫度,以保證新舊瀝青材料的充分混合,而更高的拌和溫度一方面易造成瀝青在拌和過程中的過度老化,同時從安全和環(huán)保的角度也是不利的[5]。Sasobit溫拌劑是一種瀝青降粘劑,可以通過降低瀝青的高溫黏度的方法降低混合料的拌和溫度,從而解決熱再生技術(shù)拌和溫度較高的問題[6]。

        本文通過在Sasobit摻量為3%,RAP摻量為20%、30%、40%的條件下成型瀝青混合料馬歇爾試件、小梁試件和車轍試件,測定混合料試件的動穩(wěn)定度、低溫破壞應(yīng)變、浸水殘留穩(wěn)定度比和凍融劈裂強度比,對溫拌再生瀝青混合料的性能進行研究,并提出采用歐幾里得距離確定RAP摻量的方法對Sasobit溫拌再生瀝青混合料性能進行綜合評價,也基于此提出了Sasobit溫拌再生瀝青混合料的極限RAP摻量確定方法。

        1 原材料和混合料設(shè)計

        實驗所用瀝青路面回收材料(RAP)由某高速公路瀝青路面銑刨得到,通過燃燒法測得RAP中的油石比為4.1%,RAP中的集料顆粒組成如表1所示。試驗用新瀝青為KLMY90#瀝青,技術(shù)指標(biāo)如表2所示。粗集料為玄武巖,技術(shù)指標(biāo)如表3所示。

        2 RAP摻量對混合料性能的影響

        在Sasobit摻量為3%,RAP摻配率分別為20%、30%和40%的條件下成型瀝青混合料車轍試件、馬歇爾試件和小梁試件,對不同RAP摻配率下溫拌再生瀝青混合料的路用性能進行了測定。

        采用瀝青混合料車轍試驗儀對不同RAP摻配率下的溫拌再生瀝青混合料的動穩(wěn)定度進行了測定,并以此對其高溫性能進行評價。實驗結(jié)果如表5和圖1所示。

        從表5和圖1可以看出,當(dāng)不摻RAP時,溫拌瀝青混合料的各項性能均能滿足技術(shù)規(guī)范要求,而隨著RAP摻量的增加,溫拌再生瀝青混合料出現(xiàn)動穩(wěn)定度增大,浸水殘留穩(wěn)定度比、凍融劈裂強度比和低溫破壞應(yīng)變均出現(xiàn)下降,即RAP的摻入增強了混合料的高溫性能,降低了混合料的低溫性能和水穩(wěn)定性能,且當(dāng)RAP摻量超過20%時,混合料的動穩(wěn)定度指標(biāo)顯著增大;當(dāng)RAP摻量超過30%時,浸水殘留穩(wěn)定度比衰減較大。同時可以看出,溫拌再生瀝青混合料的高溫性能和水穩(wěn)定性能仍能滿足規(guī)范要求,而低溫性能則難以滿足規(guī)范要求。

        3 RAP適宜摻量的確定

        在任意RAP摻量下,溫拌再生瀝青混合料的各項路用性能可視為不同維度,即此時混合料的性能是由多個維度共同決定的,任意維度都只能反映混合料性能的一個方面,所有維度的指標(biāo)共同反映了混合料在該摻量下的路用性能。因此,為綜合評價RAP摻量對各項性能的影響程度,本文采用了歐幾里得距離對其RAP摻量對溫拌再生瀝青混合料路用性能的影響進行評定。

        在數(shù)學(xué)中,歐幾里得距離是一個通常采用的距離定義,它是在m維空間中兩個點之間的真實距離,可用式(1)進行計算:

        采用式(1)對不同RAP摻量下混合料性能與不摻RAP時混合料性能的歐幾里得距離進行計算,結(jié)果如表6和圖2所示。

        從表6和圖2可以看出,隨著RAP摻量P的增加,混合料路用性能距離初始狀態(tài)(P=0)的歐幾里得距離D逐漸增大,即混合料的綜合路用性能發(fā)生連續(xù)衰減,這與上節(jié)的結(jié)論一致。同時,歐幾里得距離D與RAP的摻量P近似滿足二次函數(shù),如式(2)所示。

        若將滿足施工規(guī)范要求的路用性能臨界值作為一個單獨的點,則動穩(wěn)定度、殘留穩(wěn)定度比、凍融劈裂強度比和低溫破壞應(yīng)變共同組成該點的四個維度。本文以夏炎熱、冬冷、潮濕區(qū)為例,取氣候分區(qū)為夏熱,該點的四個維度分別為:動穩(wěn)定度為800次/mm,浸水馬歇爾試驗殘留穩(wěn)定度比為80%,凍融劈裂強度比為75%,低溫破壞應(yīng)變?yōu)?000με,則該點到RAP摻量為0點的歐幾里得距離D0通過計算為633,則將D0=633代入式(2)可得RAP的臨界摻量為P0=24%。因此可以認為,從綜合路用性能上講,Sasobit溫拌再生瀝青混合料的RAP摻量應(yīng)≤24%。

        綜上所述,本文給出了基于綜合路用性能的再生瀝青混合料RAP摻量控制方法,其步驟如下:

        步驟1:通過室內(nèi)試驗得出不同RAP摻量下的混合料路用性能指標(biāo)值,試驗中RAP摻量應(yīng)覆蓋可能使用摻量的最高值;

        步驟2:計算各RAP摻量時混合料路用性能與不摻加RAP時路用性能的歐幾里得距離D;

        步驟3:通過數(shù)據(jù)擬合得出歐幾里得距離D與RAP摻量P的關(guān)系模型;

        步驟4:計算道路所在地所對應(yīng)瀝青路面分區(qū)所要求的路用性能極限值與RAP摻量為0時混合料性能間的歐幾里得距離D0;

        步驟5:將D0代入步驟3所建立的關(guān)系模型中,求解所處臨界的RAP摻量P0。

        該方法綜合表述了瀝青混合料的各項性能,為RAP的最大摻量確定提供了新的依據(jù)。

        此外,對該二次函數(shù)進行求導(dǎo),可獲得歐幾里得距離D隨RAP摻量P的衰減速度,如式(3)。

        可以看出,歐幾里得距離的衰減速度dD/dP與RAP摻量近似呈線性相關(guān)關(guān)系,在一定范圍內(nèi),RAP摻量越大,混合料性能降低越快。

        4 結(jié)語

        (1)RAP的摻入增強了混合料的高溫性能,降低了混合料的低溫性能和水穩(wěn)定性能,且當(dāng)RAP摻量>20%時,混合料的動穩(wěn)定度指標(biāo)顯著增大;當(dāng)RAP摻量>30%時,浸水殘留穩(wěn)定度比衰減較大。

        (2)本文提出了采用歐幾里得距離確定極限RAP摻量的方法。

        (3)當(dāng)Sasobit用量為3%時,RAP的最大摻量宜≤24%。

        參考文獻:

        [1]拾方治,馬衛(wèi)民.瀝青路面再生技術(shù)手冊[M].北京:人民交通出版社,2006.

        [2]李振海,王國峰,魏建明.再生劑制備技術(shù)及再生瀝青的評價[J].中國石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版):2011(5):152-156.

        [3]于 玲,刁家棟,楊彥海,等.瀝青路面廠拌熱再生技術(shù)的使用性能評價與研究[J].中外公路,2014,34(2):263-268.

        [4]薛彥卿,黃曉明.廠拌熱再生瀝青混合料在含LSPM路面結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用及評價[J].湖南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2011,38(10):26-33.

        [5]耿九光.瀝青老化機理及再生技術(shù)研究[D].西安:長安大學(xué),2009.

        [6]肖燕武.Sasobit溫拌瀝青混合料的路用性能及節(jié)能減排效果[J].公路,2013(10):208-211.

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