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摘 要以某高速公路沥青路面大修工程为例,通过对旧沥青混合料和再生沥青混合料的试验,确定再生沥青混合料的旧料掺配率、再生剂比例以及最佳沥青用量,此外还就再生沥青混合料的水稳性和温度稳定性进行分析。实践表明:再生混合料各项性能指标均能达到普通沥青混合料的水平,可以广泛应用于路面施工中。
关键词沥青路面;热再生技术;试验分析
中图分类号U4文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)102-0124-01
1工程概况
某高速公路原路面的面层结构分为3层:上面层为5cm的AC-13PE改性沥青混凝土;中面层为6 cm 的AC-20橡胶沥青混凝土;下面层则为8 cm的沥青混凝土。现路面的表面局部有一些纵横向裂缝,局部还有龟裂、网裂,出现轻微车辙现象。经研究决定,对该路段拟路面沥青进行热再生处理,处理深度设为5cm,再生面积为180 000 m2。通过对公路现场取回的大量面层旧料,我们进行了旧沥青混合料和再生沥青混合料的相关试验,并对再生沥青混合料的性能进行综合研究。
2旧沥青混合料的试验分析
1)旧沥青混合料级配和油石比。首先,在该高速公路的2号标段出现车辙、泛油等病害,先用铣刨机铣刨路面,铣刨深度为5cm左右,尽量选取路面上层的旧料。在实验室里采用离心抽提法和溶剂分离法相结合的方法对沥青进行回收。具体方案为:选取的部分旧料过4.75mm筛孔,从筛后将上剩余的旧料选取3份作为试样,加热破碎后就进行了抽提试验。确定通过各筛孔的通过率为3次试验的平均值。分析表明,旧料的级配曲线呈现S形,部分则已超出下限,这说明旧料已经严重细化,无法达到设计的级配要求,因此需掺入新的沥青混合料才可以满足要求。旧料油石比的大小直接影响再生沥青混合料的最佳沥青用量,抽提了10组混合料的油石比,结果依次为:4.21、3.53、3.75、3.40、4.29、3.85、3.34、4.28、3.09、4.44。
根据计算后得到油石比的均值为3.83%,方差则为0.0043,这说明油石比的偏差是非常小的,因此,可以直接用旧料油石比的均值取代油石比的代表值。
2)旧沥青的三大指标。对回收的旧沥青就行了脱三氯乙烯、脱水过滤处理,经测定其三大指标:针入度为25℃的值;延度为15℃的值;软化点则为环球法测定的值。试验结果如下:实测值依次为37.6mm、6.6cm、57.8℃;AH-90标准值依次为80～100 mm、≥100 cm、42℃～52℃。
可以看出,回收的瀝青与当年修路所用的沥青相比,针入度、延度明显减小,软化点则明显升高,这表明旧沥青已经严重老化,并且变硬了,回收的沥青物理力学性质已经不能满足路面施工要求,因此须要对沥青进行再处理后才能应用于工程。
3再生沥青混合料的试验分析
3.1再生沥青试验
要恢复旧沥青路用性能有两种比较常用方法,一种是用低标号新沥青与旧沥青相互混合;另一种则是用再生剂与旧沥青相互混合。通过试验对比,我们选取加入再生剂的方法来恢复沥青的性能。同时要求再生沥青性能须达到AH-90型沥青的性能。试验时分别加入2%至5%比例的再生剂,再生沥青的三大指标(针入度为25℃的值;延度为15℃的值;软化点为环球法测定的值)试验结果如表1所示。
从表1可以看出,再生剂加入越多,老化沥青的性能就越好。当再生剂的含量为4%时,旧沥青混合料中的沥青物理性能就能达到AH-90型沥青的要求。由此可见,用添加再生剂的方法是恢复路用沥青性能是一种非常可行的一项技术。
3.2再生沥青混合料的级配
根据过往的经验和研究成果,结合该高速公路的实际情况,采用旧料掺和率为50%,同时掺入10～20 mm的碎石16%,石屑18%,中砂14%。分析表明,新料的级配曲线处于在规定值内,比较接近规范曲线的上下限中值,由此可证明旧料掺和率为50%时,级配能满足路面要求。
3.3再生沥青混合料的最佳沥青用量
在加入了再生剂的情况下,对掺和旧料的比例为50%,再生剂的比例为4‰时,分5组不同的沥青用量下,对AC-13PE的混合料进行马歇尔试验。
试验表明,当掺和旧料的比例为50%时,最佳沥青用量为4.95%。再生剂用量为旧料用量的4‰时,最佳沥青用量下测得的再生沥青混合料马歇尔指标如下:旧料掺和率/%:10、20、30、40、50;最佳沥青用量/%:4.95、4.90、5.00、5.00、4.95;马歇尔稳定度/kN:14.7、15.4、14.8、15.3、15.6。
通过分析看出,在加入再生剂用量不变的情况下,只要再生混合料的最佳沥青用量不发生改变,不同掺和料比例的再生沥青混合料的马歇尔稳定度变化也不大,且都大于规定(7.5/kN)值。
3.4再生沥青混合料性能分析
路用沥青混合料的性能,除应需确定混合料级配外,还必须进行高温稳定性和水稳定性能的检测。
1)高温稳定性分析。沥青混合料的高温稳定性能是指在荷载的作用下抵抗变形的能力,主要表现形式有车辙及鼓包等,本文采用车辙试验来检测与评定。
①保持旧料掺和率(50%)不变,改变再生剂的比例时,随着再生剂含量的不断增加,再生混合料的动稳定度逐渐下降;②保持再生剂含量(4‰)不变,改变旧料的掺和比例时,随着旧料掺和率的增加,再生沥青混合料的动稳定度总体呈上升的趋势。
从车辙试验的结果看出,再生剂的加入降低了沥青的黏度,相当于降低了沥青混合料的抗剪能力,抗车辙能力也相应的降低。但是再生沥青混合料的性能不只是由再生剂的含量决定的,有些老化沥青的动稳定度虽然很高,但其低温性能可能很差。
2)水稳性分析。再生沥青混合料的水稳性能是指抵抗由于浸水而产生破坏的能力。本文采用浸水马歇尔试验的方法检测和评定。保持再生剂含量(4‰)不变,改变旧料的掺和比例时,马歇尔模数随着掺和旧料比例的改变,没有明显的变化规律。但在旧料掺和率为10%～50%时,马歇尔模数均大于规定(75%)值,这说明再生沥青混合料的水稳性能良好,能满足要求。
4结束语
1)通过对该沥青路面旧沥青混合料的试验分析可知,旧沥青混合料已老化,骨料己细化。沥青混合料的路用性能已达不到要求,必须进行再生后方能使用。
2)试验表明,在老化沥青中加入再生剂可使旧沥青的路用性能得到明显改善,针入度及延度提高,软化点降低。
3)再生混合料中添加不同比例的旧料与再生剂后,级配曲线、油石比,最佳沥青用量均有明显变化,当旧料含量为50%,再生剂占旧料含量4‰时,再生沥青混合料能较好地满足路用性能要求。
4)沥青混合料的热再生技术是解决高速公路沥青路面大修的有效方法,老化沥青混合料通过再生后,其各项指标均可达到普通沥青混合料性能,可作为一种新的混合料在路面施工中应用。
参考文献
[1]穆岩,徐明军.沥青路面热再生技术研究[J].黑龙江科技信息,2006,21(3):23-29.
[2]沈金安.沥青及沥青混合料路用性能[M].北京:人民交通出版社,2001:113-119.
关键词沥青路面;热再生技术;试验分析
中图分类号U4文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)102-0124-01
1工程概况
某高速公路原路面的面层结构分为3层:上面层为5cm的AC-13PE改性沥青混凝土;中面层为6 cm 的AC-20橡胶沥青混凝土;下面层则为8 cm的沥青混凝土。现路面的表面局部有一些纵横向裂缝,局部还有龟裂、网裂,出现轻微车辙现象。经研究决定,对该路段拟路面沥青进行热再生处理,处理深度设为5cm,再生面积为180 000 m2。通过对公路现场取回的大量面层旧料,我们进行了旧沥青混合料和再生沥青混合料的相关试验,并对再生沥青混合料的性能进行综合研究。
2旧沥青混合料的试验分析
1)旧沥青混合料级配和油石比。首先,在该高速公路的2号标段出现车辙、泛油等病害,先用铣刨机铣刨路面,铣刨深度为5cm左右,尽量选取路面上层的旧料。在实验室里采用离心抽提法和溶剂分离法相结合的方法对沥青进行回收。具体方案为:选取的部分旧料过4.75mm筛孔,从筛后将上剩余的旧料选取3份作为试样,加热破碎后就进行了抽提试验。确定通过各筛孔的通过率为3次试验的平均值。分析表明,旧料的级配曲线呈现S形,部分则已超出下限,这说明旧料已经严重细化,无法达到设计的级配要求,因此需掺入新的沥青混合料才可以满足要求。旧料油石比的大小直接影响再生沥青混合料的最佳沥青用量,抽提了10组混合料的油石比,结果依次为:4.21、3.53、3.75、3.40、4.29、3.85、3.34、4.28、3.09、4.44。
根据计算后得到油石比的均值为3.83%,方差则为0.0043,这说明油石比的偏差是非常小的,因此,可以直接用旧料油石比的均值取代油石比的代表值。
2)旧沥青的三大指标。对回收的旧沥青就行了脱三氯乙烯、脱水过滤处理,经测定其三大指标:针入度为25℃的值;延度为15℃的值;软化点则为环球法测定的值。试验结果如下:实测值依次为37.6mm、6.6cm、57.8℃;AH-90标准值依次为80～100 mm、≥100 cm、42℃～52℃。
可以看出,回收的瀝青与当年修路所用的沥青相比,针入度、延度明显减小,软化点则明显升高,这表明旧沥青已经严重老化,并且变硬了,回收的沥青物理力学性质已经不能满足路面施工要求,因此须要对沥青进行再处理后才能应用于工程。
3再生沥青混合料的试验分析
3.1再生沥青试验
要恢复旧沥青路用性能有两种比较常用方法,一种是用低标号新沥青与旧沥青相互混合;另一种则是用再生剂与旧沥青相互混合。通过试验对比,我们选取加入再生剂的方法来恢复沥青的性能。同时要求再生沥青性能须达到AH-90型沥青的性能。试验时分别加入2%至5%比例的再生剂,再生沥青的三大指标(针入度为25℃的值;延度为15℃的值;软化点为环球法测定的值)试验结果如表1所示。
从表1可以看出,再生剂加入越多,老化沥青的性能就越好。当再生剂的含量为4%时,旧沥青混合料中的沥青物理性能就能达到AH-90型沥青的要求。由此可见,用添加再生剂的方法是恢复路用沥青性能是一种非常可行的一项技术。
3.2再生沥青混合料的级配
根据过往的经验和研究成果,结合该高速公路的实际情况,采用旧料掺和率为50%,同时掺入10～20 mm的碎石16%,石屑18%,中砂14%。分析表明,新料的级配曲线处于在规定值内,比较接近规范曲线的上下限中值,由此可证明旧料掺和率为50%时,级配能满足路面要求。
3.3再生沥青混合料的最佳沥青用量
在加入了再生剂的情况下,对掺和旧料的比例为50%,再生剂的比例为4‰时,分5组不同的沥青用量下,对AC-13PE的混合料进行马歇尔试验。
试验表明,当掺和旧料的比例为50%时,最佳沥青用量为4.95%。再生剂用量为旧料用量的4‰时,最佳沥青用量下测得的再生沥青混合料马歇尔指标如下:旧料掺和率/%:10、20、30、40、50;最佳沥青用量/%:4.95、4.90、5.00、5.00、4.95;马歇尔稳定度/kN:14.7、15.4、14.8、15.3、15.6。
通过分析看出,在加入再生剂用量不变的情况下,只要再生混合料的最佳沥青用量不发生改变,不同掺和料比例的再生沥青混合料的马歇尔稳定度变化也不大,且都大于规定(7.5/kN)值。
3.4再生沥青混合料性能分析
路用沥青混合料的性能,除应需确定混合料级配外,还必须进行高温稳定性和水稳定性能的检测。
1)高温稳定性分析。沥青混合料的高温稳定性能是指在荷载的作用下抵抗变形的能力,主要表现形式有车辙及鼓包等,本文采用车辙试验来检测与评定。
①保持旧料掺和率(50%)不变,改变再生剂的比例时,随着再生剂含量的不断增加,再生混合料的动稳定度逐渐下降;②保持再生剂含量(4‰)不变,改变旧料的掺和比例时,随着旧料掺和率的增加,再生沥青混合料的动稳定度总体呈上升的趋势。
从车辙试验的结果看出,再生剂的加入降低了沥青的黏度,相当于降低了沥青混合料的抗剪能力,抗车辙能力也相应的降低。但是再生沥青混合料的性能不只是由再生剂的含量决定的,有些老化沥青的动稳定度虽然很高,但其低温性能可能很差。
2)水稳性分析。再生沥青混合料的水稳性能是指抵抗由于浸水而产生破坏的能力。本文采用浸水马歇尔试验的方法检测和评定。保持再生剂含量(4‰)不变,改变旧料的掺和比例时,马歇尔模数随着掺和旧料比例的改变,没有明显的变化规律。但在旧料掺和率为10%～50%时,马歇尔模数均大于规定(75%)值,这说明再生沥青混合料的水稳性能良好,能满足要求。
4结束语
1)通过对该沥青路面旧沥青混合料的试验分析可知,旧沥青混合料已老化,骨料己细化。沥青混合料的路用性能已达不到要求,必须进行再生后方能使用。
2)试验表明,在老化沥青中加入再生剂可使旧沥青的路用性能得到明显改善,针入度及延度提高,软化点降低。
3)再生混合料中添加不同比例的旧料与再生剂后,级配曲线、油石比,最佳沥青用量均有明显变化,当旧料含量为50%,再生剂占旧料含量4‰时,再生沥青混合料能较好地满足路用性能要求。
4)沥青混合料的热再生技术是解决高速公路沥青路面大修的有效方法,老化沥青混合料通过再生后,其各项指标均可达到普通沥青混合料性能,可作为一种新的混合料在路面施工中应用。
参考文献
[1]穆岩,徐明军.沥青路面热再生技术研究[J].黑龙江科技信息,2006,21(3):23-29.
[2]沈金安.沥青及沥青混合料路用性能[M].北京:人民交通出版社,2001:113-119.