全深式就地冷再生基层级配组成研究

2015-11-28周鑫樊丽丽李海燕吴海涛徐州徐工筑路机械有限公司徐州江苏221004

化工管理 2015年26期

周鑫樊丽丽李海燕吴海涛（徐州徐工筑路机械有限公司,徐州江苏 221004）

随着我国公路逐渐进入养护维修时期，面临大量的废旧道路材料处治问题，若不合理利用不仅造成经济浪费，而且严重污染环境。全深式就地冷再生技术可以充分的利用原有的废旧材料，有巨大的社会经济效益，全深式就地冷再生技术既包括沥青材料层又包括非沥青材料层，这种手段是目前利用废旧料数量较大的再生技术。由于全深式就地冷再生技术是将原沥青路面的面层和基层一同再生，因此再生层中有一定含量的沥青，虽然沥青比例很小，但是却会对再生结构层的材料参数产生极大的影响。本文通过掺加不同量的新集料和水泥胶结材料进行冷再生级配确定，采用室内试验对再生结构层的无侧限抗压强度进行测试。

1 旧路面材料分析

1.1 旧路面材料特性分析

图1 旧沥青路面材料原样筛分曲线

旧沥青路面材料的性能直接影响再生粒料的性能，铣刨破碎的旧路面材料组成很复杂，在实际应用中旧路面材料中沥青不同程度的老化，其沥青的内部组分发生了复杂的物理和化学变化，或者导致沥青内部组分发生“移行”现象，致使沥青中的轻质油分持续挥发，因此，沥青中的重组分沥青胶质和沥青质含量不断增加，沥青变硬变脆，混合料稳定性变差，在级配设计时可一定程度上将旧沥青看作黑集料。沥青路面在行车荷载和自然因素作如图1明确地显示了沥青在使用过程中技术性能的演变趋势，随时间的增长，沥青技术性能下降幅度明显，其路用性能逐渐降低，出现各种早期病害。原路面结构中的矿质集料，在车辆荷载的长期作用下，矿质集料被压碎，因此，沥青路面再生面临的一个重要问题是对级配深入研究，选用一组标准方孔套筛分对回收的旧沥青面层和旧基层混合料进行筛分试验，按照基层与面层不同比例多次试验确定掺和比例，旧沥青路面材料的原样筛分结果如图1所示。

由图1可以看出：旧混合料最大粒径偏小，均小于31.5mm，经计算可知仅仅4.75mm以上尺寸的粒料占总料比例的70%以上，而0.075mm以下颗粒含量仅为2%左右，旧沥青路面材料的筛分曲线接近规范规定基层上限级配范围，其中粗集料含量较少。

2 级配调整

2.1 新集料及合成级配

从旧沥青混合料和水泥稳定混合料的筛分情况来看，粗粒径的骨料含量较少，需要添加一定新料，特别是粗骨料，用以改善再生沥青混合料的骨架结构性能。根据旧路面材料在级配、针片状颗粒、细料砂当量等方面的差别综合考虑，对配合比进行调整。新旧材料质量比例取0%，15%，30%，50%，最终的级配曲线如图2所示。

图2 不同新骨料比例下混合料级配

混合筛分后的试验结果，其级配组成基本满足规范要求其中，掺加15%新骨料后的混合料级配接近规范级配中值，但仍与骨架密实型的级配有一定差别。掺加30%新骨料后的混合料级配接近规范级配的下限，掺加50%新骨料后的混合料级配超出了规范的级配范围，即掺入的粗集料过多。

2.2 最佳含水率与最大干密度试验

为了研究不同级配下再生材料的性能，根据经验设定一定的含水率及沥青含量成型试件，测试混合料的最佳含水率和最大干密度，最终采用以上三种新集料掺配比例进行试验。水泥剂量取值分别为3%，4%，5%进行击实试验，试验结果如图3所示。

图3 水泥剂量与最佳含水率关系

图4 水泥剂量与最大干密度关系

由图4可以看出，随水泥含量的增加最佳含水率增加，在同一水泥剂量下，掺入新料比列越大最佳含水率降低。也就是说水泥含量越多水化时需水越多，其释热量也越大，全部是旧料时由于集料整体偏细，需水量增加。由图4可以看出，随水泥剂量增加最大干密度会出现峰值，在相同水泥剂量下，掺入新料越多，对应的最大干密度越大，说明新掺入的碎石的密度大于旧混合料的密度。