乳化沥青冷再生沥青混合料性能及参数研究
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水泥乳化冷再生沥青混合料路用性能研究摘要:本文分析了水泥乳化冷再生沥青混合料的再生技术方法,制备了水泥和乳化沥青冷再生沥青混合料试件,并通过采用不同乳化沥青用量和一定水泥用量进行了冷再生混合料高温、低温及水稳定性试验。
试验结果表明,当水泥用量固定时,冷再生沥青混合料的路用性能随着乳化沥青的含量的提高呈现增长趋势。
关键词:道路工程;冷再生沥青混合料;乳化沥青;路用性能中图分类号:u41文献标识码: a 文章编号:前言沥青路面进行大修改造时,常常需要对基层或面层进行铣刨,随着需要维修的路面越来越多,积累的基层和面层铣刨料将是一个非常庞大的数量。
而对其铣刨料的处置成为了亟需解决的问题,目前多将其废弃,这不仅造成了环境的污染,也使得旧料浪费。
寻找良好的道路再生方法成为道路相关部门函待解决的重要难题。
基于道路养护的必然性及相关部门对道路维修养护的重视,研究者多研究路面铣刨料的再生利用。
而就地冷再生由于具有很高的重复利用率,同时在柔性基层和半刚性基层都可以应用,且在施工过程中不需要加热,最大程度的保护生态环境,减小能源消耗量,并能降低生产成本。
同时其开发交通的时间较早,冷再生的应用能对社会产生极大的社会效益,在此基础上,道路工作者在最近几年大力着手研究沥青路面冷再生技术。
本文主要在水泥一乳化沥青冷再生设计基础上,重点对其路面性能进行了评价。
并分析不同水泥用量和不同乳化沥青用量对冷再生沥青混合料的性能影响。
1水泥一乳化沥青冷再生机理研究水泥一乳化沥青冷再生料的强度形成机理和未添加水泥的乳化沥青冷再生混合料的强度形成机理有许多的不同,水泥在乳化沥青冷再生混合料中除起粘结作用外,还对混合料的结构有改善。
加入水泥后,水泥的水化需要一定的水分,而乳化沥青中含有大量的水分,因此,水泥水化作用能加快乳化沥青水分的排出,促使混合料强度尽早的形成,缩短了混合料早期强度的形成时间。
同时水泥水化反应是放热反应,放出的热量加快了乳化沥青中水分的蒸发,加速了乳化沥青的破乳及强度的形成。
- 95 -工 程 技 术1 掺生物沥青的乳化沥青冷再生混合料的概况石油沥青是之前在进行沥青道路建设最主要的沥青类型,但是近几年国家一直在寻找能够替代石油沥青的可持续材料,生物沥青就是发展的新趋势,生物沥青就是提炼生物质重油,再加以石油沥青的配合比制成。
高性价比、环保、可持续是生物质能源的主要优势。
另外,乳化沥青冷再生混合料既节能又环保,在进行施工时,操作简单方便,山区、重丘这些比较偏远的地方,这种材料的运输也不会成为问题。
除此之外,这种材料的力学强度能够满足基层或下面层对力学强度的要求,同时这种材料的使用寿命相对于之前的沥青材料来说也是比较长的。
基于这几种优势条件,目前乳化沥青混合料已经在国内进行大规模的利用,对这方面的研究也比较多,经过实践证明,乳化沥青混合料能够对硬质沥青的施工和易性进行有效改善,但是掺生沥青可能会降低沥青混合料的低温抗裂性、高温稳定性以及耐久性。
2 原材料配比和乳化沥青制备用石油沥青作为基质沥青,并且保证沥青的各项指标符合条件,利用秸秆、大豆、棉籽等农作物作为生物沥青的原料,提炼一种生物沥青,在常温下主要呈现固体状,颜色为黑褐色,同时比较黏稠,其制备过程为对原料进行快速分裂溶解,再分馏、氧化生物油,主要是将水分和生物质轻油分离开,保留生物质重油。
最后进行生物沥青和石油沥青的混合沥青制备,主要步骤为:首先,在恒温状态下,对一定质量的石油沥青进行加热,加热温度在160℃,在恒温加热中不断搅拌,然后加入掺量分别为0%、20%、30%、40%、50%、60%的生物质重油,接下来是进行剪切,利用高速剪切乳化机进行剪切,速度要保持在1500r/min,剪切的时间为30min,混合的沥青发育30min,最后形成低标号沥青和生物沥青混合掺生物沥青的乳化沥青冷再生混合料强度特性及路用性能研究李婉真(漯河市公路工程建设总公司,河南 漯河 462000)摘 要:再生剂对老化沥青混合料的改善作用,可使老化沥青混合料的路用性能在一定程度上恢复还原。
2017年第1期广东公路交通GuangDong GongLu JiaoTong总第148期文章编号:1671 -7619 (2017)01 -0008-04乳化沥青厂拌冷再生混合料配合比设计及性能研究刘桂(广东华路交通科技有限公司,广州510420)摘要:依托某髙速公路大修工程,对现场冼刨RAP材料进行了分析。
选用改性乳化沥青为粘结料,室内试验确定了最佳用水量和最佳改性乳化沥青用量均为4%,进而确定了目标配合比为RAP(10 ~31.5) :RAP(0 ~ 10) :矿粉:水泥:外加水:改性乳化沥青= 43:57:2. 5 :1. 5 :4:4,通过室内性能试验验证,表明乳化沥青厂拌冷再生混合料技术可行,路用性能良好。
关键词:道路工程;厂拌冷再生;改性乳化沥青;配合比设计;路用性能中图分类号:U416.217 文献标识码:B0引百近年来,在筑路、修路、养护持续发展的同时, 大气污染、PM超标等环境问题日益突出。
每年因 维修养护而产生的废料不计其数,严重制约道路 行业绿色发展;矿山及沥青资源属于稀缺资源,不 可再生;节能减排任务艰巨[1-2]。
沥青路面厂拌冷再生技术,是将经破碎、筛分 后的旧路面沥青混合料,通过添加一定量的新集 料、乳化沥青、水泥、水,并按照规定范围内的级配 进行拌和,重新生产,达到良好路用性能的再生沥 青混合料,经摊铺、压实后作为沥青路面结构层的 整套技术[3]。
厂拌冷再生技术的废旧路面材料回收率高,可达到百分之百,极大地解决了废料遗弃的问题; 厂拌质量可控易控,再生沥青混合料能实现良好 的路用性能[4]。
本文依托某高速公路大修项目工程,开展乳 化沥青厂拌冷再生配合比设计及性能研究,以期 为养护管理提供新的思路。
为4cmSBS改性沥青SMA-13+6cm SBS改性沥青 AC-20+8cm基质沥青AC-25,基层为传统的半刚 性基层。
通车运营近10年后,在重载超载交通量 的反复作用下,原路面出现了车辙、龟裂等病害,使用性能出现了较大幅度下降。
乳化沥青冷再生混合料性能研究【摘要】利用旧路面材料进行沥青路面的冷再生,既节能又环保,改善工作条件,能延长施工季节。
提高混合料的早期强度,缩短开放交通时间可用乳化沥青冷再生沥青混合料中加入少量水泥的方法实现。
文章通过介绍乳化沥青冷再生技术的意义及配合比设计的过程,探讨了混合料级配范围的确定、混合料物理力学性能、高温稳定性的影响、松散试验和抗压回弹模量试验等室内试验对乳化沥青冷再生混合料性能的影响,阐述了冷再生混合料力学性能及应用前景。
【关键词】冷再生;乳化沥青;试验一、前言沥青路面再生技术是将旧的路面材料,以不同的方式加以再生利用的一种路面维修、改建技术。
就再生技术而言,可分为热再生和冷再生。
乳化沥青冷再生技术是以乳化沥青作为结合料,在常温下将旧的路面材料加以重复利用的技术,再生后的冷再生材料可以作为新路面的下面层或基层使用,从而达到将旧沥青材料再生利用,实现对对路面的修复功能。
我国每年因沥青路面养护、维修与重建产生的旧沥青路面材料有数百万吨之巨,并以约15%的速度增长将这些旧沥青路面材料再生利用,可以节省费用数亿元。
将沥青路面再生技术用于公路的养护维修,不可以将原有的路面材料再生利用,保护环境、节省资源,降低工程造价。
二、冷再生技术的价值沥青路面的现场冷再生技术,是将旧沥青路面用大功率路面铣刨拌和机将路面混合料在原路面上就地铣刨、翻挖、破碎,再加入稳定剂、水泥、水和新集料等按一定比例重新拌和混合料,同时就地拌和,最后碾压成型。
使之能够满足一定的路用性能的一套工艺技术。
可广泛应用于旧路改造升级,高速公路大修工程取代原有的“罩面”工艺,大幅度提高公路整体质量,延长道路使用年限。
沥青路面冷再生投入成本较低,用于公路大修、提高道路等级大幅度降低建设成本。
冷再生施工工艺简单,施工进度快,开放交通早,可以不断交施工,保证道路的畅通。
节约大量土地、矿产资源,避免了旧油石废弃污染,同时施工时相对传统工艺环境污染小,有利于保护生态环境。
不同乳化沥青对冷再生混合料性能影响因素研究乳化沥青是一种常用的道路沥青材料,它通过将沥青和水经过一定工艺处理,生成稳定的水乳化沥青。
乳化沥青具有良好的渗透性、涂覆性和施工稳定性,适合用于冷再生混合料。
乳化沥青对冷再生混合料性能的影响因素主要有以下几个方面:1.乳化沥青的类型和含量:不同类型的乳化沥青具有不同的渗透性、胶结性和稳定性。
在冷再生混合料中使用不同类型的乳化沥青,会对混合料的抗剪性、抗水损失性和耐久性产生影响。
此外,乳化沥青的含量也决定了冷再生混合料的胶结和稳定性能。
2.再生沥青的配比和性质:再生沥青的配比和性质是影响冷再生混合料性能的重要因素之一、再生沥青的粒径分布、胶结性和稳定性,会直接影响冷再生混合料的强度和稳定性。
在不同类型的乳化沥青中使用不同配比和性质的再生沥青,对冷再生混合料的性能有着显著的影响。
3.添加剂的使用:添加剂是改善冷再生混合料性能的重要手段。
通过添加改性剂、粉煤灰、填料等,可以改善冷再生混合料的强度、稳定性和耐久性。
添加剂的种类、用量和性质,会对乳化沥青的渗透性、胶结性和稳定性产生影响,进而影响冷再生混合料的性能。
4.施工工艺和条件:施工工艺和条件是影响冷再生混合料性能的重要因素之一、在冷再生混合料的施工过程中,施工温度、加水量、混合时间、压实方式等,都会对乳化沥青的涂覆性和稳定性产生影响。
合理控制施工工艺和条件,可以改善乳化沥青的渗透性和胶结性,从而提高冷再生混合料的性能。
总之,不同乳化沥青对冷再生混合料性能的影响因素是多方面的,包括乳化沥青的类型和含量、再生沥青的配比和性质、添加剂的使用以及施工工艺和条件等。
研究这些影响因素,可以为道路工程提供科学的选择和设计依据,提高冷再生混合料的性能和使用寿命。
不同乳化沥青对冷再生混合料性能影响因素研究随着城市建设的不断发展,道路建设也越来越重要。
然而,传统的道路建设方式对环境的影响较大,冷再生混合料作为一种新型路面材料,被广泛应用于道路建设领域。
乳化沥青是冷再生混合料的重要组成部分,对于其品质和性能的研究显得尤为重要。
本文将探讨不同乳化沥青对冷再生混合料性能影响的因素。
一、粘度影响乳化沥青的粘度是影响冷再生混合料性能的一个重要因素。
从原材料层面来看,乳化沥青的粘度受其沥青质量、浓度与水含量的影响。
随着乳化沥青质量的提升以及浓度的提高,其粘度也会随之增加。
此外,水含量的增加也会导致乳化沥青粘度的下降。
因此,如何有效地控制乳化沥青的水含量,对于提高冷再生混合料性能具有重要意义。
二、胶粘剂影响乳化沥青中的胶粘剂在冷再生混合料中起到很重要的作用。
一方面,它能够使其与碎石等骨料更好地粘合在一起;另一方面,胶粘剂的质量和粘度也会直接影响冷再生混合料的性能。
在实际应用中,不同胶粘剂的性能存在差异,因此在选择胶粘剂时需要根据实际情况进行选择,确保其质量和性能能够满足道路建设的需要。
三、聚合物改性影响聚合物是一种能够改良乳化沥青性能的重要物质,其加入能够改善乳化沥青的耐水、增强黏附力等性能,同时也能够提高冷再生混合料的抗开裂等性能。
在实际应用中,不同类型的聚合物对乳化沥青的性能有不同的影响,因此需要结合实际需求对其进行选择。
四、添加剂影响乳化沥青中添加剂的使用可以提高其稳定性、降低施工难度、缓解应力等,从而提高冷再生混合料的性能。
以胶黏剂为例,其添加量适当的增大可以使乳化沥青的粘度更加适中、提高其与骨料的黏附性,减少流失和飞扬现象。
与此同时,适当的添加剂还可以提高乳化沥青的渗透能力和加强稳定性。
总结起来,不同乳化沥青对冷再生混合料性能的影响因素并不单一,粘度、胶粘剂、聚合物改性等多方面都会对冷再生混合料的性能产生影响。
在实际应用中,需要针对具体情况,科学合理地选择乳化沥青的种类、质量、粘度等特性,并结合聚合物、添加剂等其他条件进行综合考虑,以达到最佳的性能效果。
探讨水性环氧乳化沥青冷再生混合料技术性能水性环氧乳化沥青冷再生技术是作用于道路修建以及翻修工程的环保型道路应用技术,其使用性能往往受多种方面影响,为探究其性能影响因素现对冷再生技术进行探究,通过实验以及学术证明,水性环氧乳化沥青能够从混合料的强度、水稳定性、高低温性能全面提高水性环氧乳化沥青的应用价值,并且在使用废弃料的情况下也能够达到道路维护沥青所规定的的基本标准,可广泛用于路面的维护和改建。
标签:水性环氧乳化沥青;冷再生混合料;性能评估公路建设的迅速发展,促使高速路线的不断延伸,早期所修建的公路目前已多數进入翻修期,需要使用沥青的路面也逐年增多。
若在此期间大量废弃沥青混合料,则会严重浪费资源,同时沥青的有害物质会破坏生态系统,合理再利用是解决沥青修缮的科学渠道。
冷再生技术是相对新型的沥青再利用方式,对比常规施工,其资源消耗可大大减少,同时可解决大部分经济支出,但由于技术的不完善,旧材料在回收率相对较低,且质量也无法完全符合路面翻修标准,因此需要逐步完善路面冷再生技术的应用。
但仅采用乳化剂或水泥的方式无法有效改善旧沥青再利用的质量问题,现针对该问题进行分析,为制备具有环保性、合理配比的水性环氧乳化沥青冷再生混合料进行研究。
1 混合料配比1.1 原材料在原材料的选用方式中,通常可选取全旧料配比或多旧料配比的混合料调配,其旧料配比通常为80%和100%,而乳化沥青所使用的新料通常选择为公称粒径10mm~30mm的石灰岩,乳化沥青可选用8005+w5的沥青。
有关研究经过分析指出混合料中若掺杂比例为15%水性环氧树脂,则沥青混合料的抗裂强度会达到最高水平,同时各项抗压指数以及强度测试也能够达到峰值,因此在制备沥青混合料时,水性环氧树脂的用量需控制为15%[1]。
1.2 乳化沥青和水用量沥青制备需要根据级配中各项材料比例的不同对混合料的用量进行选取,同时需要调整水性环氧树脂用量,通常在进行搅拌的过程中需要加入对应质量的流体混合料,同时需要在保证流体混合料所用含量不变的情况下调整沥青和水的掺入量,一般情况下,乳化沥青的初始用量约为2.5%,根据搅拌情况可以0.5%进行增加,此后一直递增至最高 4.5%。
乳化沥青冷再生混合料压实特性研究乳化沥青冷再生混合料是一种环保型、经济性较高的道路材料,其压实特性直接影响着道路施工质量和使用性能。
因此,对乳化沥青冷再生混合料的压实特性进行研究,有助于提高其工程质量和使用寿命。
本文将就乳化沥青冷再生混合料的压实特性进行研究,探讨其在道路工程中的应用。
一、乳化沥青冷再生混合料的特点1.环保性:乳化沥青采用水为分散介质,不会产生有害气体,对环境友好;2.耐久性:乳化沥青与再生骨料相结合,在耐久性方面具有一定的优势;3.施工性好:乳化沥青具有较好的润湿性,有助于混合料的拌和与施工;4.经济性高:再生骨料比原矿料价格便宜,而乳化沥青的价格相对较低,成本较低。
二、乳化沥青冷再生混合料的压实性能1.压实特性对比实验为了研究乳化沥青冷再生混合料的压实特性,进行了与传统热再生混合料的对比实验。
实验结果表明,乳化沥青冷再生混合料在压实性能上具有一定的优势,其抗压强度和变形性能均优于传统热再生混合料。
2.影响压实性能的因素乳化沥青冷再生混合料的压实性能受到多种因素的影响,主要包括原料性能、配合比、施工工艺等。
其中,再生骨料的破碎性能和含水率对混合料的压实性能有较大影响,应合理选择再生骨料,控制其破碎粒度和含水率;另外,乳化沥青的黏度和固含量也会影响混合料的润湿性和流动性,对压实性能有一定影响。
3.提高压实性能的方法为了提高乳化沥青冷再生混合料的压实性能,可采取以下方法:(1)优化原料性能:选择合适的再生骨料和乳化剂,控制其性能指标,提高混合料的抗压强度和稳定性;(2)优化配合比:合理设计混合料的配合比,控制其砂石比例和乳化剂用量,提高混合料的抗压性能;(3)优化施工工艺:采用先进的混合搅拌设备和施工工艺,提高混合料的均匀性和稠度,增强其抗压性能。
三、结论1.乳化沥青冷再生混合料在压实性能上具有一定优势,抗压强度和变形性能较传统热再生混合料更好;2.再生骨料和乳化剂的性能对混合料的压实性能有较大影响,应合理选择原料,并优化配合比和施工工艺;3.为了提高乳化沥青冷再生混合料的压实性能,可采取优化原料性能、配合比和施工工艺等方法,提高混合料的抗压强度和稳定性。
乳化沥青冷再生混合料路用性能研究窦玉荣辽宁省交通高等专科学校道路与桥梁工程系摘要:随着基建的基本完善,我国大部分公路已经进入维修改造期。
根据辽宁省某段三级公路的具体情况,以满足路用性能为前提,以节约环保为出发点,选用乳化沥青冷再生技术改造三级公路试验路。
在对旧路进行基础评价后,试验检测回收的废旧路面材料,然后对配合比进行设计,初步确定再生混合料中各项材料的掺量。
最后对再生后的混合料进行主要力学参数的试验检测,铺筑试验路后经检测验证乳化沥青冷再生技术能在工程中得到良好的应用。
关键词:冷再生;乳化沥青;配合比设计1旧路评价在对旧路进行维修改造之前,应针对所要使用的维修方式进行一系列的前期调研,因此要在使用冷再生技术前评价并调查试验路的详细信息。
系统全面得统计归纳所修道路路的历史资料、交通量水平、路面各处病害情况和相关的水文地质条件等。
该试验路段位于辽宁省新民市叶苗线,试验路桩号为K38+873→K44+886,设定为三级公路,设计的试验路使用年限为10年。
在经过对旧路前期调查与评价之后,计算得出该路的PCI指数是56,这说明此路的服务能力已经大大降低至中级水平的下限,如果不及时对该路段进行维修,此路段的服务能力会逐渐下降直至最终丧失。
2冷再生混合料设计及性能试验2.1原材料的评价在进行新的混合料设计之前,要对添加在混合料中的各种材料进行单独的试验检测,施行好路面冷再生技术的一个重要的试验步骤就是对废旧沥青路面材料(RAP)的取样分析。
在对旧沥青混合料(RAP)中的沥青抽提分析后发现,旧路面中的沥青三项指标远远偏离规范值,可见旧路沥青已经失去的使用性能。
然后对旧路材料的骨料进行试验分析,对其几项规范指标进行基本试验检测。
表1为该试验路段旧沥青混合料(RAP)回收取样试验检测结果[2]。
表1旧沥青混合料(RAP)检测结果材料RAPRAP中的粗集料RAP中的粗集料检测指标含水量(%)RAP级配沥青含量砂当量(%)压碎值针片状含量技术要求<5实测实测>50≤30≥20试验结果0.8——5.654288.62.2新集料的材料特性和技术要求如上文结果所示,废旧沥青路面材料多项试验结果未达到规范要求,所以必然要掺入新的集料用来改善再生混合料的级配。
乳化沥青冷再生混合料路用性能研究摘要:本文通过室内试验研究了乳化沥青冷再生混合料体积特性、乳化沥青冷再生混合料的水稳定性和乳化沥青冷再生混合料的高温稳定性等路用性能,为今后乳化沥青冷再生混合料的应用推广提供了参考。
关键词:乳化沥青;冷再生混合料;路用性能1 乳化沥青冷再生混合料体积特性毛体积密度能够反映混合料试件的压实程度。
而压实程度在一定的程度上影响水稳定性,强度等等。
由毛体积因此毛体积密度的测量作为其混合料性能的参考是很有必要的。
此密度是在击实50次60℃养生40h,再击实25次,常温冷却12h情况下测得的。
毛体积密度的测量依据水中称重法T0706-2000。
数值见表1。
表1毛体积密度最大理论密度是一定的条件下反映集料级配理论的密度,在一定条件下可以能够反映混合料自身的密集程度,可以反映级配的密实程度,从侧面可以反映级配的好差程度。
结合毛体积密度,可以计算空隙率的大小。
最大理论密度的测量见T0711-1993。
数值见表2。
表2 最大理论密度试件的空隙率反应了试件中空隙的大小。
试件空隙的多少能够反应试件在同一击实条件下的密实程度,密实程度又能够反应其抵抗水损坏的能力,从而影响其耐久性以及疲劳性能。
根据试件的空隙率按下式计算。
根据公式可以计算出,其空隙率为11.9%。
由此空隙率可以看出,其空隙符合规范的要求,但偏大,抵抗水损坏条件较差,其要求沥青具有较好的粘结性能。
2 乳化沥青冷再生混合料的水稳定性水损害是沥青路面的主要病害之一。
所谓水损害是沥青路面在水或冻融循环的作用下,由于汽车车轮动态荷载的作用,进入路面空隙中的水不断产生动水压力或真空负压抽吸的反复循环作用,水分逐渐渗入沥青与集料的界面上,使沥青粘附性降低并逐渐丧失粘结力,沥青膜从石料表面脱落(剥离),混合料掉粒、松散,继而形成沥青路面的坑槽、推挤变形等的损坏现象。
沥青面层往往是透水的,尤其是在使用初期,透水性较大。
因此雨季表面水有可能透过沥青面层进入基层和底基层。
不同乳化沥青对冷再生混合料性能影响因素研究钦兰成江阴市荣成路桥材料技术开发有限公司(江阴214400)摘要根据实际应用和拌合试验确定冷再生乳化沥青BC-1破乳固化时间,并对实际工程应用中混合料性能影响因素进行试验分析,验证了配合比设计及试验研究地方法,提出了慢裂快凝型乳化沥青不适合作冷再生工程应用地理由.关键词乳化沥青冷再生乳化沥青冷再生混合料性能应用1.乳化沥青地应用乳化沥青地应用由来已久,人们把液态沥青(130℃~150℃)、水、乳化剂,通过剪切、研磨地方法加工为常温沥青,使用既方便又经济.上世纪二十年代欧美一些国家就用来铺筑道路,我国最早在二十世纪70年代初期使用齐鲁石化胜利100号普通沥青,用混合剪切方式制备乳化沥青,用于洒布粘层油,面层抗槽修补等,并制定相关标准.“八五”期间我国引进了稀浆封层、微表处(microsurfacing)技术并在1990年沈阳召开推广稀浆封层经验会议,使乳化沥青得到普遍应用.经过三十多地应用、研究,我们对乳化沥青地认识越来越深入,越来越全面,相关标准规范也越来越具体.从应用领域区分:洒布(粘层用)、透层油、碎石封层、稀浆封层、微表处、雾封层、同步碎石封层、超薄微表、冷拌冷补、冷再生、CA沙浆等.从这些实际工程中,我们知道有两类乳化沥青应用广泛:一种是阳离子,一种是阴离子地,一种为洒布型地,一种为拌合型地,洒布型用量较少,拌合型用量较大.应用结果表明,除冷再生、CA砂浆外,所有乳化沥青均应用在道路预防性养护领域,而均属于道路地小修范畴.所解决地道路病害一般为:光滑、泛油、轻微裂缝、填补2.5cm以下车辙等,各种封层能够用于新建道路,但用量少,总费用不到新建道路地1%.2.乳化沥青应用于冷再生乳化沥青地应用到今天,我们比较欣慰地发现它还有一个更重要地用途,就是乳化沥青冷再生技术.它是把原来地旧沥青路面(沥青层)进行铣刨、破碎、筛分根据要求补充少量地新集料.然后按设计配比要求加入水和乳化沥青,再加入微量地水泥、矿粉石屑等,通过拌合机械,重新拌合成冷再生混合料,最后摊铺碾压成型,进一步形成新地结构路面层.乳化沥青冷再生技术分为就地冷再生和厂拌冷再生两种形式,两种技术相对各有强弱,就地冷再生无铣刨旧料地经返运输,施工效率高,费用低,但对级配不能实现严格控制,对铣刨层以下地结构层病害无法处理;厂拌乳化沥青冷再生则可实现,施工费相对有所增加.但两种工艺均有较好地发展前景,在资源匮乏、环保日趋重视地今天,乳化沥青现实与深远意义在于:把传统废弃地铣刨料重复利用,节约资源,降低了筑路成本,解决了路面结构性病害,车辙、拥包、推移、松散、裂缝等,这是过去以往乳化沥青应用做不到地.我国大多为半刚性基层,路面收缩变形后反射性裂缝多,成为路面水损害地重要病害,而旧地铣刨料(RAP)中,抽提结果表明一般由3%~4.5%地旧沥青,加入乳化沥青和1%~2%地水泥后形成趋向柔性拌合料[2].能够有效防止反射性裂缝地发生,旧地沥青资源也能得到循环利用.乳化沥青冷再生在拌合、摊铺、碾压全过程中,在常温下进行.无任何挥发有害气体,对保护环境、可持续经济发展意义深远.乳化沥青冷拌工程施工实际统计核算表明:乳化沥青占工程总费用为65%~70%,这个价值和作用决定了乳化沥青在冷再生过程中重要、突出地位置,所以引起国内外专家地广泛关注与研究,由于试验仪器和技术分析水平地限制.我们还不能够全面把握及认识乳化沥青,也不能完全对冷再生混合料影响因素做更深入地了解,例如乳化沥青地破乳与凝固问题,再生机理认识问题,配合比设计方法统一问题等.但是我们还是可以在实际应用地基础上按照规范地要求,通过室内有效地实验并经过验证得出正确地结论.几种乳化沥青地破乳与混合料地固化.3.1现行规范标准与技术要求:根据《公路沥青路面施工及技术规范》,JTG F40-2004 表4.3.1和表4.3.2要求,和《公路沥青路面再生技术规范》JTG F41-2008 表4.3.1对冷再生乳化沥青质量提出明确要求,为BC-I型乳化沥青,见表-1标准和要求地制定参考了美国试验与材料学会(ASTM)技术标准和国内冷再生工程实际经验制定地,对我国路面冷再生工程起到重要地指导作用.从表-1、表-2可知BC-I乳化沥青a、属于阳离子,b、属于拌合型号地,c、属于慢裂或中裂.但是实际工程中,作为阳离子拌合型乳化沥青,不能是中裂型地,只能是慢裂型地,中裂型乳化沥青,如论乳化剂脂肪铵类、季胺盐类、环状咪唑啉、吡啶、还是多铵、聚合等,有学者研究能够乳化沥青七大系列,三百多种沥青乳化剂[3],中裂乳化沥青乳液虽然细腻、加工成本低、但不可作为拌合使用,更不能作冷再生用,因为拌合时,随即破乳,这在《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTJ052-2000乳化破乳速度试验[4]得到验证:“中裂型乳化沥青与混合料混合,混合料是松散状态,沥青分布不均,有凝聚地团块”.在实际冷再生工程应用中,良好地冷再生混合料就该是蓬松,沥青分布均匀地,如果有凝聚结团地现象,无法摊铺使用.以上规范及质量要求均未涉及凝固问题.范围中未涉及,并不等于实际应用中不存在,应用研究表明,乳化沥青地“快裂”、“中裂”、“慢裂”地定义只与破乳速度有关、而凝固通常说“固化”与时间有关. 在施工现场,众所周知,快裂型乳化沥青只能作喷洒用,破乳速度快,不足30S;慢裂型乳化沥青作为拌合用,也能作透层油使用,根据ISSA[3],要求可拌合时间>120S,中裂型乳化沥青介于二者之间,一般作喷洒、粘层用,很少用于拌合,通常乳化沥青地快裂、中裂、慢裂、是指与第二种物质,即集料、混合时乳液地裂乳速度,我们认为只是现象,而破乳后地结果才是本质,乳液本身在没有接触第二种物质难道不破乳吗?经验表明也会地,如:自然蒸发、强力搅拌、剪切等,这不在本文讨论范围,对于快裂、中裂型乳化沥青多数于喷洒、用量小,也不在讨论范围,我们重点讨论地是拌合型(慢裂)乳化沥青与集料接合,破乳后,结果会如何,会快速成型,很快固化吗?回答是不一定,这就会影响施工质量,开发交通及行车安全成本费用.3.2、BC-I乳化沥青与混合料地固化进一步研究慢裂拌合型乳化沥青与混合拌合,试验有三种结果:即快凝型通常叫慢裂快凝乳化沥青,以下简称(MK);慢凝型通常叫慢裂慢凝乳化沥青,以下简称(MM);中凝型介于二者固化之间,以下简称(MZ).选用同种矿料、相同地级配(密级配),相同数量,三种乳化沥青,乳液蒸发后含量为60%,添加2%硅酸盐水泥规格325,加6%水,10%地乳化沥青,同等条件下,每种试样做5个试件,取平均值,自然摊铺厚度为20mm不压实.结果见表-2三种乳化沥青地试验结果:试验表明:破乳速度快,固化时间就短,反之相反,这也完全和工程实际相吻合.表-2中破乳时间,初凝时间和固化时间,在JTJ052-2000规格均有具体地试验方法和明确地定义,但实际操作中较为麻烦,也很难把握,但是如果用试件地含水量来分析,较为简单,也比较准确.掌握此方法地现实意义在于,实际冷再生施工中,混合料摊后破乳凝固快,碾压时松散,接缝明显,不融合,取芯见图,有明显缝隙;另外现象是一周后,混合料不固化,像“弹簧”一样,破乳固化慢.3 不同乳化沥青冷再生对混合料性能地影响3. 1乳化沥青再生机理乳化沥青再生混合料是一种多种地混合材料.压实不久地乳化沥青再生混合料是由初步破乳恢复沥青性能地乳化沥青、较多数量地水、粗集料、细集料和矿粉构成,包括微量地水泥;压实成型地混合料,在行车荷载和环境温度作用下,水分不断蒸发、乳化沥青不断破乳并恢复沥青粘结性质,7d后乳化沥青再生混合料含有很少量水分,强度发育完成,最终达到与热沥青路面几乎相同地效果.乳化沥青再生混合料中含有水分.这是和热沥青混合料地最大地不同.由于含有水分,水和乳化沥青乳液、分散在水中很小地沥青微粒在拌合时都起到良好地润滑作用,乳化沥青再生混合料经过破乳、水分蒸发,铺筑完成后大约7d,强度才能形成乳化沥青完全恢复粘结性能后,部分乳化剂与沥青互溶、不同乳化剂存在于沥青与矿料界面之间形成快凝、中凝、慢凝不同固化方式,所以不同地乳化沥青对混合料性质有重要影响.在乳化沥青再生混合料中,水泥是一个重要因素;水泥地添加,是改善乳化沥青再生混合料性能地重要因素.乳化沥青在常温下具有良好地流动性,拌和时能直接与湿润集料粘附,可以在常温条件下与集料拌制成乳化沥青混凝土,经过乳液与集料地粘附、分解破乳、水分蒸发之后才能完全恢复原有地粘结性能,在常温下进行摊铺压实.并在压实作用下,沥青与集料紧密粘结在一起形成强度.3.2.几种不同乳化沥青再生混合料配合比设计与实际工程应用研究3.2.1原材料要求3.2.1.1沥青铣刨料应用江苏省金坛S239沥青铣刨料,乳化沥青冷再生混合料主要组成材料有沥青铣刨材料、水及乳化沥青等.随机进行取样.3.2.1.2水:用试验室自来水.3.2.1.3乳化沥青用于工程实际地乳化沥青为慢裂中凝型,各项指标均满足工程要求见表-4. 3.2.2乳化沥青路面冷再生配合比设计程序3.2.2.1、乳化沥青配合比设计包括原材料分析、配合比(乳化沥青及水、水泥用量)设计和设计配合比检验三项内容.3.2.2.2、采用随机取样地方法,取得具有足够用量地铣刨料,并低温烘干确定原材料含水量.3.2.2.3、采用离心式抽提仪,对铣刨料进行抽提,分析得出铣刨料级配及沥青含量.3.2.2.4、确定最大干密度、最佳含水量.对5个不同含水量地铣刨料(或铣刨料与水泥混合料)进行土工击实试验,通过土工击实确定试件干密度(计算公式如式3-1,如某一试件地干密度与该批试件地平均干密度相差30kg/m3以上,则将该试件剔除),根据试件干密度——流体含量关系曲线,回归分析得出最大干密度及其对应地最佳含水量(最佳流体含量作为后期试验控制外加水量地控制指标).(式3-1)式中:D——干密度(kg/m3);——试件在击实过程中流体含量(质量百分比,%);——击实后试件地质量(g);——试件地高度(cm);——试件地直径(cm).3.2.2.5、乳化沥青和水设计用量地确定以拌合最佳流体含量作为控制混合料中所有流体含量地控制指标,选取5个不同乳化沥青用量,通过拌合时最佳流体含量计算确定掺水量(如式3-2所示),拌制不同乳化沥青用量地再生混合料,进行常规马歇尔击实试验,进行乳化沥青用量地确定.W H2O=M—M C—M E(式3-2)式中:W H20——混合料中加入地水量(质量,%);M——拌合时最佳流体含量(质量,%);M C ——乳化沥青中地含水量(质量,%);M E——乳化沥青残留沥青含量(质量,%).设计乳化沥青用量地确定步骤如下:准备在室温条件下吹干地铣刨料样品,按上述5个不同地乳化沥青用量,分别称取7500g地铣刨料(或铣刨料与水泥地均匀混合物),在保持最佳流体含量不变地前提下,按公式3-2所确定外加水用量,加入铣刨料与新集料地混合物中并拌和均匀.称取足够混合料以获得63.5+1.5mm地击实高度(通常1150g)放入试模中,按马歇尔试件地成型方法进行试件地成型(双面各击50次).将试件同试模置于60摄氏度地通风烘箱中养生40小时,将试模取出立即放置马歇尔击实仪上,双面各击实25次.后将装有试件地试模在室温条件下养生至少12小时,然后用脱模器脱模,按照相应试验标准,即可对试件进行劈裂强度、劈裂强度比等试验.根据试验结果综合选择最优乳化沥青用量作为乳化沥青设计用量,对应掺水量作为设计掺水量.如各试验结果不能满足相关技术标准要求,则应考虑掺加水泥或增加水泥掺量,重复第4步试验.3.2.3、验证试验验证是现场实际重要环节,由于现场实际级配、施工环境温度变化因素较多,有效、准确、快速地试证对实际工程有重要意义.验证要了解配合比设计地程序,方法,原则地各相关参数.有条件可根据所选定地各材料掺量,成型相关试件,进行设计沥青含量地低温抗裂、冻融劈裂、浸水马歇尔,评价再生混合料与路用相关地性能.3.2.3.1乳化沥青本次试验采用地乳化沥青为A慢裂慢凝、B慢裂快凝和C慢裂中凝普通乳化沥青,其沥青含量见表-3所示,质量要求及实测值见表-4乳化沥青沥青含量表-3冷再生乳化沥青质量要求表-4注:恩格拉黏度和赛波特黏度指标任选其一检测.3.2.3.2沥青面层铣刨料对铣刨沥青混合料进行了筛分,筛分结果见表-5.铣刨沥青混合料筛分试验结果表-5铣刨沥青混合料抽提级配表-6对抽结果沥青混合料铣刨旧料地油石比为3.4%,水泥加入量为2%,5%地矿粉. 3.3. A、B、C不同乳化沥青冷再生配合比设计3.3.1土工击实试验确定最佳流体含量分别初定用4公斤A、B、C乳化沥青分别加4公斤水,均匀搅拌,作混合流体混合料试验.对流体含量为2%、4%、6%、8%和10%地沥青面层铣刨料分别进行击实试验,得出了最大干密度与最佳流体含量,结果如表-7;表-8;表-9和图1;图-2;图-3所示:A:(MM)慢裂慢凝流体含量下沥青铣刨旧料地干密度表-7图-1 B: (MZ)表慢裂中凝流体含量下沥青铣刨旧料地干密度表-8图-2C:(MK) 不同流体含量下沥青铣刨旧料地干密度表-9图-3图3-12 不同流体含量下沥青铣刨旧料地干密度从表-7及图1;表-8图-2,表-9图-3可知,对应乳化沥青为再生剂地沥青铣刨旧料冷再生混合料最大干密度地最佳流体含量(MM)、(MZ)、(MK)分别为7.25%、6.67%和6.5%,3.3.2 劈裂强度试验确定最佳乳化沥青用量保持最佳流体含量MM=7.25%、MZ=6.67%、MK=6.5%不变,改变不同地乳化沥青用量,成型马歇尔试件,分别测量在空气中养生试件地劈裂强度以及浸水24h后试件地劈裂强度.以此来确定最佳乳化沥青用量.试验方案如表-10;表-11;表-12所示.确定MM最佳乳化沥青用量地试验方案表-10确定B(MZ)最佳乳化沥青用量地试验方案表-11确定C(MK)最佳乳化沥青用量地试验方案表-12A、B、C乳化沥青劈裂强度试验结果慢裂慢凝表-13 不同乳化沥青用量下马歇尔试件地浸水劈裂强度图-4慢裂中凝表-14 不同乳化沥青用量下马歇尔试件地浸水劈裂强度图-5慢裂快凝表-15 不同乳化沥青用量下马歇尔试件地浸水劈裂强度图-6乳化沥青用量与浸水24h地马歇尔试件劈裂强度之间地关系见图-4、图-5、图-6.在确定最佳乳化沥青用量时,以浸水马歇尔试件地最大劈裂强度对应地乳化沥青用量为最佳乳化沥青用量.从图-4可知,慢裂慢凝乳化沥青地最佳用量为3 .69%,此时冷再生混合料中纯沥青用量为2.28%;从图-5可知,慢裂中凝乳化沥青地最佳用量为3.76%,此时冷再生混合料中纯沥青用量为2.29%;从图-6可知,慢裂快凝乳化沥青地最佳用量为3.84%,此时冷再生混合料中纯沥青用量为2. 3%.3.4 最佳乳化沥青用量下冷再生混合料地性能验证根据浸水劈裂强度确定地最佳乳化沥青用量慢裂慢凝(为3.69%);慢裂中凝(为3.76%);慢裂快凝(为3.84%),保持最佳流体不变,成型冷再生沥青混合料马歇尔试件及车辙试件,验证以慢裂慢凝、慢裂中凝、慢裂快凝乳化沥青地冷再生沥青混合料地性能.3.4.1最佳乳化沥青用量下马歇尔试件空隙率分别进行了最佳乳化沥青用量下双面各击实75次和50次地马歇尔试件,测量其密度及最大理论密度,试验结果见表-16所示.A、B、C乳化沥青最佳用量下马歇尔试件空隙率表-16试验结果表明最佳乳化沥青用量下冷再生沥青混合料马歇尔试件地空隙率是合适地(一般乳化沥青冷再生混合料地马歇尔试件空隙率为9%~14%).3.4.2 最佳乳化沥青用量下劈裂强度试验分别进行了最佳乳化沥青用量下双面各击实75次和50次地马歇尔试件,测量其浸水24h及空气中养生至恒重时地劈裂强度,试验结果见表-17所示.最佳乳化沥青用量下劈裂强度表-17从最佳乳化沥青用量下地劈裂强度试验可知,试件浸水24h后劈裂强度值满足乳化沥青冷再生沥青混合料地要求,劈裂强度比达到86.4%,表明该冷再生沥青混合料地水稳定性较好.3.4.3 最佳乳化沥青用量下沥青混合料车辙试验进行了最佳沥青用量下冷再生沥青混合料地车辙试验,试验结果见表-18所示.最佳乳化沥青用量下车辙试验表-18试验结果表明最佳乳化沥青用量下冷再生沥青混合料地动稳定度达到了132 0次/mm,公路沥青路面施工技术规范(JTGF40-2004)对普通沥青混合料地动稳定度要求是不小于1000次/mm(1-4区).表明冷再生沥青混合料地动稳定度较高,具有较好地抵抗高温变形地能力.4.0 乳化沥青冷再生混合料配合比设计研究结论通过以品牌A慢裂慢凝乳化沥青和慢裂快凝乳化沥青为再生剂地沪宁高速公路沥青面层铣刨料冷再生配合比设计研究(RAP用量为94.0%、水泥用量1.0 %、矿粉用量5.0%),可得出如下结论:1.通过不同流体含量地土工击实试验,得出慢裂慢凝乳化沥青冷再生混合料最佳流体含量(OFC)为7.40%,慢裂快凝乳化沥青冷再生混合料最佳流体含量(OFC)为8.60%.2.保持OFC不变,改变冷再生混合料地乳化沥青用量,通过浸水24h后地马歇尔试件地劈裂强度试验得到慢裂慢凝乳化沥青冷再生混合料最佳乳化沥青用量为4.22%,慢裂快凝乳化沥青冷再生混合料最佳乳化沥青用量为3.30%.3.最佳乳化沥青用量下慢裂慢凝乳化沥青冷再生沥青混合料地马歇尔试件空隙率为11.3%,满足乳化沥青冷再生沥青混合料地马歇尔空隙率要求;浸水24 h后劈裂强度为0.42MPa,满足浸水劈裂强度>0.40MPa地要求,劈裂强度比为8 6.4%,表明冷再生沥青混合料地水稳定性较好;车辙试验动稳定度达到1320次/ mm,表明该冷再生沥青混合料具有较好地高温抗车辙能力.因此,慢裂慢凝乳化沥青用量为4.22%,RAP用量为94.0%、水泥用量1.0%、矿粉用量5.0%时地冷再生混合料能满足高速公路沥青路面底基层地要求.4.最佳乳化沥青用量下慢裂快凝乳化沥青冷再生沥青混合料地马歇尔试件空隙率为16.9%,空隙率偏大,不满足乳化沥青冷再生沥青混合料地马歇尔空隙率要求;浸水24h后劈裂强度为0.20MPa,不满足浸水劈裂强度>0.40MPa地要求,劈裂强度比为80.2%,表明冷再生沥青混合料地水稳定性较好;车辙试验动稳定度达到1474次/mm,表明该冷再生沥青混合料具有较好地高温抗车辙能力.因此,慢裂快凝乳化沥青用量为3.30%,RAP用量为94.0%、水泥用量1.0%、矿粉用量5.0%时地冷再生混合料空隙率偏大,强度偏低,不能满足高速公路沥青路面底基层地要求.应加大水泥地用量,重新进行冷再生沥青混合料配合比地设计.根据以上试验研究,慢裂慢凝乳化沥青用量为4.22%,RAP用量为94.0%、水泥用量1.0%、矿粉用量5.0%时地冷再生混合料能满足高速公路沥青路面基层地技术要求.在常温下进行摊铺压实.版权申明本文部分内容,包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理.版权为个人所有This article includes some parts, including text, pictures, and design. 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科技与创新|Science and Technology & Innovation2024年 第01期DOI :10.15913/ki.kjycx.2024.01.033水性环氧乳化沥青冷再生混合料配合比设计及性能研究*边宏昊,王立男(天津路驰工程咨询有限公司,天津 300074)摘 要:基于正交试验方法,对90%RAP (Reclaimed Asphalt Pavement ,再生沥青混合料)质量分数冷再生沥青混合料进行配合比设计,得到最优配比,并对水性环氧乳化沥青及普通乳化沥青冷再生混合料进行抗拉性能、抗压性能及水稳定性能等路用性能试验。
结果表明,最优配比为水性环氧树脂质量分数为10%,水泥质量分数为1.5%,油石质量比为4%,水性环氧树脂质量分数对水性环氧乳化沥青冷再生混合料抗拉性能及水稳定性能的影响程度最大;水性环氧树脂可以提升铣刨料之间的粘附性能和力学性能,水泥与水发生水化反应,提升水泥质量分数对水稳定性能起主要作用;掺加水性环氧树脂可有效提升90%RAP 质量分数冷再生沥青混合料路用性能,各项指标均符合规范要求。
研究结果为高质量分数RAP 冷再生混合料的设计与应用提供了思路,符合国家循环经济和可持续发展的要求。
关键词:正交试验;水性环氧树脂;冷再生沥青混合料;路用性能中图分类号:U416.217 文献标志码:A 文章编号:2095-6835(2024)01-0112-03——————————————————————————*[基金项目]天津市交通运输科技发展计划项目(编号:2022-13)随着交通运输部“十四五”规划的提出,推动交通运输建设、养护等绿色低碳转型,协同推进减污降碳成为研究人员重点关注方向[1-2]。
2021年末,全国公路总里程528.07万km ,公路养护里程525.16万km ,占公路总里程比例的99.4%[3]。
中国公路养护形势愈发严峻。
在众多养护技术中,采用RAP 冷再生技术可以在大量消耗沥青路面铣刨料的同时,不产生有毒有害气体,并且为常温施工,可减少能源消耗[4-6]。
全深式乳化沥青冷再生混合料的性能研究尹晓波;李俊晓【摘要】采用水泥和乳化沥青固化回收旧沥青路面材料(RAP)和稳定土,制备全深式冷再生基层材料.研究了乳化沥青掺量的变化对不同配比混合料的无侧限抗压强度和水稳定性的影响,并结合微观测试阐述了水泥和乳化沥青在冷再生混合料中的作用机理.结果表明,适量的乳化沥青掺量对混合料的性能提高有益,最佳乳化沥青掺量为3%.微观分析表明,水泥水化产物形成的空间网络结构与沥青乳液破乳后形成的沥青网络结构相互贯穿,不可分割,把冷再生混合料紧密地结合为一个半刚性的整体,使冷再生混合料强度得以形成和发展.【期刊名称】《山东科学》【年(卷),期】2015(028)004【总页数】6页(P65-70)【关键词】全深式冷再生;乳化沥青;水泥;强度;水稳定性【作者】尹晓波;李俊晓【作者单位】华润水泥控股有限公司运营部,广西南宁530000;山东省海洋环境检测技术重点实验室,山东省科学院海洋仪器仪表研究所,山东青岛266001【正文语种】中文【中图分类】TU528.42我国高等级路面结构中沥青路面所占比例约为75%,每年在路面的翻修、改建和养护的过程中,都会产生大量的废旧沥青混合料。
按照每年12%的高等级公路路面需要维修来计算,每年就有约220万吨的废旧沥青混合料产生,而且可以预见的是,在未来相当长的一段时期内,每年会产生更多的废旧沥青混合料。
在许多实际工程中,废旧的沥青混合料往往会被废弃处置,这不仅是一种资源的浪费,同时也会占用很多土地,并且会对环境造成污染。
采用沥青道路冷再生技术,使得旧路面的材料得到重新利用,是解决这一问题的一个有效措施,而且冷再生一般可节省总投资40%~50%[1~3]。
目前,国内外关于沥青路面冷再生方面的研究进展很快,取得了许多成果[1-4]。
但文献资料表明[5-8],更多的冷再生研究侧重于对沥青路面面层材料进行回收利用,即面层冷再生技术。
而实际冷再生工程中,再生层往往不仅仅局限于沥青面层,还包括非沥青材料层,即全深式冷再生技术。