废旧沥青混合料在路面基层中的强度试验研究

李鹏飞，张文治，徐文远

(1.黑龙江省公路工程造价管理总站，黑龙江 哈尔滨 150001；2.东北林业大学土木工程学院，黑龙江 哈尔滨 150040)

1 原材料及其技术性能

试验采用的水泥为P.O42.5普通硅酸盐水泥、0～5 mm、5～10 mm、10～20 mm、20～30 mm四档集料以及废旧沥青混合料。各档原材料的性能指标如表1～表6所示。

表1 水泥技术指标

表2 废旧沥青混合料级配组成状况

表3 19～26.5 mm集料性质

表4 9.5～19mm集料性质

表5 4.75～9.5 mm集料性质

表6 0～4.75 mm石屑性质

经测定水泥的技术指标均满足规范要求。通过对废旧沥青混合料进行筛分可知，2.36 mm及2.36 mm以下的比重较小，粗集料比重较大。通过对集料的性质进行测定，集料的表观密度、堆积密度、压碎值含泥量等物理力学指标测定均满足要求，可作为路面基层材料使用。

2 混合料级配组成设计及试验方法

2.1 级配组成设计

查阅大量相关文献，最终取废旧沥青混合料掺量为30%，40%，50%。级配的设计要求要满足在级配区间，并尽量在级配中值附近。掺废旧沥青混合料水泥稳定碎石的级配如表7所示。

表7 掺废旧沥青混合料水泥稳定碎石级配

根据JTG D50-2017《公路沥青路面设计规范》中的要求水泥稳定材料的水泥剂量一般在3%-5.5%之间。当强度达不到要求时应调整混合料级配，水泥的最大剂量不宜超过6%，本文选用水泥的剂量为3.5%，4.5%，5.5%。

本文选用的废旧沥青混合料掺量为30%，40%，50%，水泥的掺量为3.5%，4.5%，5.5%。进行9种组合分别为FJL30-S3.5(废旧沥青混合料掺量30%，水泥掺量3.5%)、FJL40-S3.5(废旧沥青混合料掺量40%，水泥掺量3.5%)、FJL50-S3.5(废旧沥青混合料掺量50%，水泥掺量3.5%)……一共进行9种组合，击实试验结果如表8所示。

表8 击实试验结果

2.2 试验方法

工程中一般将7 d无侧限抗压强度作为强度设计的标准，因此进行掺废旧沥青混合料水泥稳定碎石的7 d抗压强度试验。无侧限抗压强度试验按照《公路工程无机结合料稳定材料实验规程》(JTG E51-2009)中的T0843-2009以及T0845-2009进行试件的制作和养生。将制作好的试件放入到标准养生室，养护到第6 d浸入水中24 h，浸入水中的高度应使水面在试件顶上2.5 cm。按照T0805-1994进行试验，试验开始前将试件放在万能试验机上，加载时将万能试验机加载的速率调整到1 mm/min，记录试件在破坏时的最大荷载，按照下面的公式计算抗压强度：

式中：Rc—试件的无侧限抗压强度(MPa)；P—时间破坏时的最大压力(N)；A—试件的横截面积(mm)；D—试件的直径(mm)。

3 试验结果及分析

7 d无侧限抗压强度试验结果如表9及图1所示。

表9 掺废旧沥青混合料水泥稳定碎石无侧限抗压强度(MPa)

图1 7 d无侧限抗压强度趋势变化柱状图

通过无侧限抗压强度试验可知：

(1)掺废旧沥青混合料水泥稳定碎石的7 d无侧限抗压强度的偏差系数均小于15%，说明混合料的质量分布比较均匀，符合骨架-密实型结构特点。

(2)水泥剂量不变，随着废旧沥青混合料掺量的增加，无侧限抗压强度先增加后减小。形成这种情况可能是废旧沥青混合料是一种憎水性材料，不参与水泥的水化反应。随着废旧沥青混合料含量的增加，用水量减少，无侧限抗压强度增大；当废旧沥青混合料继续增加，减少的用水量不足以参与水化反应，不能够形成足够的强度，导致无侧限抗压强度下降。因此，随着废旧沥青混合料的增加，无侧限抗压强度先增大后减小。说明一定掺量的废旧料对无侧限抗压强度具有增强作用。

(3)当废旧沥青混合料掺量不变时，无侧限抗压强度随着水泥剂量的增加而增大。并且随着水泥剂量的增加，无侧限抗压强度的增长较小。对于水泥稳定碎石基层而言，水泥的剂量影响基层的收缩性能。因此，要选择适当的水泥剂量做结合料。

4 结 论

(1)经测定水泥的技术指标均满足规范要求；通过对废旧沥青混合料筛分可知废旧沥青混合料的级配组成不均匀。对集料的性质进行测定，集料的物理力学指标均满足要求，可作为路面基层材料使用。

(2)通过对掺废旧沥青混合料水泥稳定碎石进行7 d无侧限抗压强度试验可知混合料的质量分布比较均匀，符合骨架-密实型结构特点；水泥剂量不变，随着废旧沥青混合料掺量的增加，无侧限抗压强度先增加后减小，一定掺量的废旧料对无侧限抗压强度具有增强作用；当废旧沥青混合料掺量不变时，无侧限抗压强度随着水泥剂量的增加而增大。并且水泥的剂量影响基层的收缩性能。因此，选择适宜的水泥剂量用于路面基层使用。