浅析国内轻质沥青混合料研究现状

2017-03-27陆婷

城市道桥与防洪 2017年7期

关键词：陶粒轻质木质

陆婷

（上海浦东工程建设管理有限公司,上海市 201210）

浅析国内轻质沥青混合料研究现状

陆婷

（上海浦东工程建设管理有限公司,上海市 201210）

轻质沥青混合料具有质轻、降噪、耐磨等特点。介绍国内以木质、陶粒和废弃资源等为代表的几种主要类型轻质沥青混合料研究现状,为沥青混合料领域从事人员提供一定参考。

轻质；沥青混合料；木质；陶粒；废弃资源

0 引言

轻质沥青混合料是指用轻质集料代替传统石灰岩、辉绿岩、玄武岩等天然高密度矿料拌制而成的混合料。相比传统采用天然矿料拌制的沥青混合料,轻质沥青混合料具有密度小、节省材料、环保、能适用于特殊区域（如桥面、钢桥面）等特点,是沥青混合料技术应用的一个重要发展方向。从轻质集料的主要类型出发,如木质、陶粒、废弃资源,本文介绍了国内轻质沥青混合料技术的研究现状,为我国沥青混合料研究与工程应用提供一定参考。

1 木质沥青混合料研究现状

木质型轻质沥青混合料是指用废旧木料完全或部分取代石料,以降低混合料密度,如100%取代石料的AC-16废木料沥青混合料的毛体积密度为0.3～0.6 g/cm3。

近几年来,国内对木质沥青混合料进行了相关研究并取得一定成果。李蕊等人[1]选择最大粒径为16 mm和13 mm级配,采用废旧松木、杨木和刨花板组成不同粒径的集料来制备沥青混合料,发现在最佳材料组成下,木质集料混合料的路用性能可以满足干旱和半干旱气候分区的要求。此外,木质沥青混合料和石质沥青混合料的弹性性能和降噪性能比较研究表明[2],木质沥青混合料的弹性恢复能力突出,同时具有良好的吸声性能。郭经纬[3]对木质沥青混合料进行了系统性的研究,不仅提出了木质集料混合料的设计方法、木质集料预处理工艺、路用混合料材料组成、路用性能评价及改善技术,还研究了对应的施工技术。

国内研究取得了以下两方面成果:

（1）CBR试验和逐级填充结合方法可获得良好体积参数的木质集料配比；

（2）依次经酚醛树脂、Na2SO3、Ca(OH)2等处理的废木料集料不仅力学强度显著提高,而且其尺寸稳定、密水性、防腐性、阻燃性、表面活性等性能均大幅改善,采用静压加稳压一定时间方法成型的木质集料混合料具有较好的体积指标和路用性能。

2 陶粒沥青混合料研究现状

用陶粒取代石料拌制的沥青混合料其综合性能突出,如抗拉强度高、黏附性强、水稳性好、耐磨性强等。

较早以前,于淑敏等[4]用硅藻土陶砂取矿粉拌制的沥青混合料表现出抗拉强度高、与沥青的黏附性强以及水稳定性好等特点。近年来,不少学者做了更为深入的研究。周亚东[5]通过用陶粒替代碎石研究沥青混合料的施工和易性和抵抗永久变形能力,发现随着陶粒提代率的增加,其施工和易性和抵抗变形能力呈现出先增大后减小的趋势,其中掺量10%为最优。吴正光等[6]对陶粒掺量分别为0%、30%和40%的3种透水沥青混合料进行了高温稳定性和水稳定性等性能试验研究,发现掺入陶粒会使透水沥青混合料的路用性能有所下降,如动稳定度指标,陶粒掺量增加到40%时,动稳定次数减少了25%,但远高于规范要求。钱振东[7]对以不同质量替代率替代玄武岩集料的碎石型陶粒和圆型陶粒轻质环氧沥青混合料使用性能进行了研究,基于强度、抗车辙性能和水稳定性等试验结果,认为替代率为70%的圆型陶粒轻质环氧沥青混合料能够作为超长跨径桥梁和特殊结构桥梁钢桥面铺装的材料。

对比其他类型轻质沥青混合料仍处于实验室研究的阶段,陶粒沥青混合料已提前进入工程应用研究阶段。宜昌市白沙路工程应用基于页岩烧胀而成轻集料拌制的陶粒沥青混合料铺筑面层试验段,施工效果良好,达到预期降噪效果[8]。王发洲[9]采用高强页岩陶粒制备了一种轻质、抗滑、降噪的新型沥青混合料,并将这种沥青混合料成功应用于路面工程。工程应用研究结果表明:不仅高强页岩陶粒沥青混合料的各项性能指标满足规范标准[10]的设计要求,比重轻（毛体积相对密度是普通沥青混合料的75%）,耐摩性能好（路面初始摩擦系数摆值为64 BPN,行车两年之后路面摩擦系数摆值为60 BPN）,而且还具有一定的降噪功能,其路面噪声指标较普通沥青混凝土路面降低3 dB。

3 废料资源沥青混合料

疏浚挖出的淤泥和垃圾焚烧炉渣是放错位置的大宗“资源”,这些废弃资源的再利用不仅环保意义突出,且经济效益也不低。研究表明[11]:用水库淤泥轻集料替代15%的石料铺筑排水性沥青路面,可有效改善沥青混合料的抗滑性能、耐久性能、抗车辙性能、抗剥落性能以及水敏感性。刘栋等人[12,13]研究了采用生活垃圾焚烧炉渣集料替代部分天然集料配制沥青混合料的可行性和耐久性,研究结果表明:当生活垃圾焚烧炉渣集料掺量为10%～20%时,沥青混合料的抗压回弹模量和高温稳定性均有所提高,水稳定性和抗疲劳性能因沥青用量增加而得到改善,掺量为10%时,AC-20和SMA-13的疲劳寿命比较高。

4 结语

国内轻质沥青混合料研究结果表明,无论是木质、陶粒,还是淤泥、炉渣,均可在减轻沥青混合料质量比重的基础上,改善传统沥青混合料的相关性能。但目前国内除陶粒沥青混合料已开展了少量工程应用研究外,其他轻质沥青混合料仍停留在试验室研究阶段。因此,轻质沥青混合料研究工作任重而道远,需要未来进一步从理论和工程应用出发,深入探索可大规模、大范围工程化应用的轻质沥青混合料原理、方法、技术和工艺。

[1]李蕊,李彦伟,石鑫,等.基于回收木质集料的沥青混合料路用性能研究[J].筑路机械与施工机械化,2012,29(3):39-42.

[2]李蕊,李彦伟,石鑫等.轻质高效能木质沥青混合料的弹性降噪性能[J].长安大学学报:自然科学版,2012,32(4):25-28,54.

[3]郭经纬.超轻木质集料路面混合料设计方法研究 [M].西安;长安大学,2011.

[4]于淑敏,罗秉礼.硅藻土陶粒与沥青路面混合料基体间的结合强度与稳定性[J].公路,1998(12):46-47.

[5]周亚东.陶粒与沥青的粘附性及陶粒沥青混凝土级配退化问题研究[M].南京:东南大学,2016.

[6]吴正光,王二飞,许珊珊,等.陶粒透水沥青混合料路用性能研究[J].筑路机械与施工机械化,2016(12):86-88.

[7]钱振东,江陈龙,陈春,等.轻质环氧沥青混合料性能试验研究[J].建筑材料学报,2011,14(1):47-51.

[8]张晓东.陶粒沥青混凝土应用探析 [J].城乡建设,2012(20): 23-25.

[9]王发洲,张运华,阎国刚,等.高强页岩陶粒沥青混合料的研究与应用[J].武汉理工大学学报,2008,30(9):9-12.

[10]JTG F40—2004,公路沥青路面施工技术规范[S].

[11]Zhang Xishun.The utilization of municipal solid waste combustion bottom ash as a paving material [D].Durham: University of New Hampshire,1994.

[12]刘栋,李立寒,崔华杰.炉渣集料对沥青混合料性能影响的试验研究[J].建筑材料学报,2015,18(2):307-311.