乳化沥青厂拌冷再生配合比设计

35 期
张世龙 : 乳化沥青厂拌冷再 生配合比设计 表 4 矿料筛分结果和合成级配 (通过率 /% )
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筛孔 尺寸 /mm 铣刨料 ( 0~ 5) mm 石屑 水泥 目标级配 规范上限 规范下限
37 .5 100 100 100 100 100 100
26. 5 84. 1 100 100 86. 2 100 80
13. 2 63. 8 100 100 68. 5 80 60
4. 75 26. 3 98. 4 100 35. 7 60 25
2 . 36 13 70 . 9 100 20 . 5 45 15
0 . 3 1 . 6 27 . 6 100 5 . 0 20 3
0 . 075 设计含水量 /% 0 .1 16. 5 95 2 .2 7 1 干密度 / g∃ cm
检测项目 1. 18 mm 筛上残留物 ( % ) 不大于 技术要求 0. 1 阳离子带正电荷 慢裂或中裂 2~ 30 不小于 2 /3 均匀 62 50~ 300 40 97 . 5 ! 1 ! 5
2 材料分析、 选定与检测
2 . 1 旧料的分析 结合工程的实际情况 , 旧沥青路面厚度只有 10 cm 左右, 因此采用冷铣刨方式处理。首先将旧沥青 路面冷铣 刨后的 旧料集 中运 到拌 和场地 , 对 大于 31. 5 mm 的旧料进行二次破碎, 用装载机运至堆料 场。回收料堆应尽量 避免在高温和重 力作用下使 材料重新 粘接 在一起 , 注 意堆 料高 度, 注意 防水。 然后在料堆上多次进行表 2 中检测项目 , 并满足技 术要求。
表 1 各种再生技术的性能比较
沥青路面厂 拌热再生 应用范围 旧料利用率 添加新集料 较广 较低 较多 沥青路面 就地热再生 一般 较高 较少 沥青路面厂 沥青路面就 拌冷再生 较广 较高 较少 乳化沥青、 泡沫沥青 不需加热 一般 容易 较多 较低 地冷再生 较广 一般 一般 乳化沥青、 泡沫沥青、 石灰、 水泥 不需加热 较高 一般 较少 较低
随着我国 2009 年新修通了 4 719 公里的高速 公路, 到 2009 年底, 我国高速公路的通车总里程达 6 . 5 万公里, 我国高速公路通车总里程居世界第二 位。其中有大 量一、 二级 公路改建成的 高速公路 , 在改建过程中产生的废料污染环境日趋严重 , 促使 我国加速再生技术的研 究。目前高等 级沥青混凝 土路面寿命一般 7 年左右 15
3 乳化沥青冷再生混合料配合比设计
2 . 2 再生结合料选定 改性乳化沥青是一种新材料、 新工艺、 新技术 , 乳化沥青中沥青微粒带有电荷, 与带有相反电荷的 骨料微粒能牢固、 均匀地吸 附在骨料表面 , 而且乳 化沥青与骨料拌 和后, 在骨 料上形成沥青 膜, 矿料 之间保持了足够的结构沥青和适量的自由沥青 , 粘 接牢固 , 可提高路面的稳定性、 耐磨性, 在冬季和夏 由表 4 和 图 1 可见 , 根据 旧料 铣刨 的筛 分结 果, 结合石屑进行配合比设计 , 经计算后旧沥青铣 刨料使用掺量为 87 % , ( 0 ~ 5) mm 石屑使用掺量 为 13 % , 水泥掺量 1 . 5 % ( 水泥不计入矿料级配 ) , 其合成级配符合乳化沥青冷 再生混合料工程设计 级配范围。
第 10 卷 第 35 期 2010 年 12 月 1671 1815( 2010) 35 8887 05
科
学
技
术 与
工
程
Sc ience T echno logy and Eng inee ring
V o l 10 N o 35 D ec 2010 2010 Sci T ech Engng
交通运输
1 目前沥青混凝土再生技术有以下几种
( 1) 厂拌热再生: 适用于各等级公路回收沥青 路面材料 ( RAP )进行热拌再生利用, 再生后的沥青 混合料根据其性能和工程情况, 可用于各等级公路 的沥青面层及柔性基层, 但旧料的利用率较低。 ( 2) 就地热再生: 适用于仅存浅轻微病害的高 速公路及一、 二级公路沥青路面表面层的就地再生
图 1 冷再生混合料设计级配曲线图
泡 1h , 然后取出试件立即进行 15
的劈裂试验; 另 恒温水 的
4 击实试验确定最佳含水率
把经过 60 烘干 RAP 料和石屑 ( 0~ 5) mm 以
一组在常温自然条件下养生 23 h, 再在 15
浴中完全浸泡 1 h , 然后取出试件立即进行 15 87 % 和 13 % 进行配料, 假定使用一定的乳化沥青 ( 以 2 % 纯沥青计算 ), 分别添加 5 %, 6 %, 7 %, 8 %, 9 % (包 括乳化沥青中的水 )纯净水进行土工重型击实试验, 获 得最大干密度 (试验结果见表 5和图 2), 其最大干密度 对应含水率为最佳含水率, 最佳含水率 OWC 为 7 % (包括乳化沥青中的水、 外加水、 矿料中的水 )。
放在 60
的鼓风烘箱中养生至恒重, 养生时间一般
不少于 40 h , 再将试样从烘箱中取出, 然后侧放在地 面上 , 在室温下冷却至少 12 h , 然后脱模; 采用表干 法测定试件的毛体积相 对密度; 将试样分成两组 , 第一组放入 - 18 的冰 箱中保 温 16 h , 然后放 在 60 恒温水浴箱中保温 24 h, 最后将第一组与第二 恒温水浴中 2 h 以上 , 组试件全部浸入温度为 25
劈裂强度大于 0. 4 M Pa, 强度比大于 75 %
图 2 最佳含水率
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10 卷
击实 50 次成型马歇尔试件 , 将试样连同试模一起侧
6 乳化沥青混合料的技术指标验证
6 . 1 空隙率指标 、 稳定度指标验证 取经 60 烘干的 RAP 料, 按 RAP 料和石屑 ( 0 ~ 5) mm 以 87 % 和 13 % 配 料, 掺 加 1 . 5 % 水 泥, 2 5 % 的纯沥青用量, 最佳含水率为 7 % , 常温下拌和 后双面击实 50 次成型马歇尔试件, 将试样连同试模 一起侧放在 60 的鼓风烘箱中养生至恒重, 养生时 间一般不少于 40 h , 再将试样从烘箱中取出, 立即放 置到马歇尔击实仪上, 双面各击实 25 次 , 然后侧放 在地面上, 在室温下冷却至少 12 h , 然后脱模 ; 采用 表干法测定试件的毛体积相对密度; 将试样分成两 组 , 一组放入 40 恒温水浴箱中保温 48 h 后进行 稳定度试验 ; 另一组在常温下放置 48 h 后放入 40 恒温水浴箱中保温 45 m in 进行稳定度试验。从试 验结果 7 可知, 该配合比的空隙率指标、 稳定度指标 和浸水马歇尔残留稳定度指标均符合规范要求。
- 3
表 5 标准击实试验结果
5 1 . 986 6 2 . 004 7 2 . 041 8 2. 020 9 2. 002
5 最佳乳化沥青用量
考虑施工中 原材料乳化沥 青蒸发残留物 含量 的波动性较大 ,因此以纯沥青用量换算成乳沥青进 行最佳乳化沥青用量 OEC 试验, 分别以 1 . 5% 、 2 %、 2 . 5 %、 3 %、 3 . 5 % ( 纯沥青用量 ) 、 最佳含水率 7 %进 行配料, 常温下拌和后双面击实 50 次成型马歇尔试 件, 将试样连同试模一起侧放在 60 的鼓风烘箱中 养生至恒重, 养生时间一般不少于 40 h, 再将试样从 烘箱中取出, 立即放 置到马歇尔击实 仪上, 双 面各 击实 25 次 , 然后侧放在地面上 , 在室温下冷却至少 12 h , 然后脱模; 采用表干法测定试件的毛体积相对 密度 ; 将每组油石比 的试件分为两组 , 一组浸 泡在 25 恒温水浴中 23 h , 再在 15 恒温水浴中完全浸
电荷 破乳速度 恩格拉粘度 E 25 与粗集料的黏附性 , 裹覆面积
与粗、 细粒式集料拌和试验 蒸发残留物含量 ( % ) 不小于
针入度 ( 100 g, 25 , 5 s) ( 0. 1 mm ) 蒸发残留 延度 ( 15 ) / cm 不小于 物性质 溶解度 ( % ) 不小于 常温储 存稳定性 1d , /% 5d , /%
表 2 厂拌冷再生 RAP 检测项目与技术要求
材料 检测项目 含水量 RA P 级配 RAP 沥青含量 砂当量 /% 针入度 RAP 中的沥青 60 黏度 软化点 15 延度 RAP 中的粗集料 RAP 中的细集料 针片状颗粒含量、 压碎值 棱角性 技术要求 实测 实测 实测 > 50 实测 实测 实测 实测 实测 实测
[ 1 3]
利用 , 再生层可用作 上面层或者中面 层, 是一 种浅 层预防性养护技术。 ( 3) 厂拌冷再生 : 适用于高速公路和一、 二级公 路沥青路面的下面层及基层、 底基层, 三、 四级公路 沥青路面的面层。 ( 4) 就地冷再生 : 适用于一、 二级公路的 下面 层、 基层, 三级公路面层、 基层, 用于高速公路 时应 进行论证。
最佳油石比 /% ( 纯沥青 ) 劈裂强度 /M Pa 浸水劈裂强度 /M pa 干湿劈裂强 度比 /% 规范要求
劈裂试验。根据表 6 和图 3 的劈裂强度和浸水劈裂 强度 , 结合工程经验 , 确定本工 程最佳沥青用 量为 2 . 5 % ( 纯沥青油石比 ) 。
表 6 劈裂试验结果
1 . 5 0 . 51 0 . 40 78 . 4 2 0 . 56 0 . 43 76 .8 2 .5 0 . 60 0 . 51 85. 0 3 0. 58 0. 49 84. 5 3 . 5 0. 56 0. 46 82 . 1
季都能保持良好的路况, 用改性乳化沥青进行冷再 生具有高温稳定性、 低温抗开裂性、 耐磨以及 防水 等优良性能, 提高路面强度 , 减缓沥青的早期老化 , 延长路面的使用寿命, 因此本工程选用改性乳化沥 青作为再生结合料 , 检测的乳化沥青质量必须满足 表 3 的技术要求。
表 3 乳化沥青冷再生沥青混合料基层乳化沥青 ( BC 1 型 )技术要求