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[摘 要]本文通过对现场热再生目标配合比设计试验的具体实施,详细阐述了试验过程中须着重注意的事项及重要性,对热再生配合比设计试验具有一定的指导作用。
[关键词]现场热再生 目标配合比 抽提 筛析 性能评价
中图分类号:U414 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)18-0241-01
沥青混凝土现场热再生是指通过对破损路面沥青混合料进行现场加热、耙松、加入部分新料及再生剂、搅拌、摊铺、碾压等工艺重新生成新路面的节约、环保型技术。
沥青混凝土现场热再生沥青混凝土目标配合比设计需由具备现场热再生配合比设计经验的试验检测中心负责。经过对旧路面进行现场取样、旧沥青路面材料的回收和抽提、旧沥青混合料级配分析、旧沥青回收试验分析、再生剂最佳用量确定、温拌剂最佳用量确定、再生沥青性能评价、再生沥青混合料试验等一系列试验,最终确定再生沥青混凝土试验报告。
1、旧沥青路面材料的回收和抽提
在試验中将抽提的沥青溶液用离心机进行离心分离,去除矿粉,然后再进行旧沥青回收。用离心分离法测定旧沥青混合料中的沥青含量,在对沥青溶液进行离心分离的过程中,滤纸很难将沥青溶液中的矿粉完全去除干净,但多批次试验结果接近,说明试验的系统误差变异性较小。所测得沥青含量偏高,在沥青混合料配合比设计中确定油石比时要考虑这一因素的影响。
2、回收旧集料筛析
对抽提后旧沥青混合料进行筛分,通过筛分结果确定混合料各粒径所占比例并绘制级配曲线,当出现某种规格料缺失情况时宜采用外加新料的方式填补该规格料的不足,使总体混合料级配满足设计级配要求。
3、旧沥青回收试验分析
为规范沥青回收方法,在沥青提纯过程中通过空白试验确定提纯时间和温度,具体方法为:
对离心分离后的沥青溶液测定其沥青的浓度;
按照这一浓度配制新沥青三氯乙烯溶液;
测量新沥青的针入度为61.3;
对配制的新沥青三氯乙烯溶液进行提纯,不断测量其针入度,直到与原测量标定针入度相当,记录提纯时间和温度;
按照这一方法提纯旧沥青,实践证明这一方法可行。
当旧沥青的针入度、延度变化明显,而针入度接近50,运动粘度、软化点指标均符合要求时,可以通过就地热再生的方法很好的恢复沥青的性能。
4、旧纤维性能评价
由于纤维在SMA混合料中使改性沥青复合材料化,对混合料起到增粘、增韧、增强的作用,同时增强混合料的疲劳耐久性,鉴于纤维在混合料中的重要作用,有必要评价旧纤维的性能。
5、再生剂最佳用量确定
将老化沥青加热,时间不宜过长防止老化沥青的再次老化,加入不同剂量的再生剂,充分搅匀形成再生沥青。由于沥青的针入度和粘度有一定的关系,再生沥青的针入度与旧沥青、新鲜沥青的针入度之间有如下关系:
以针入度90(0.1mm)为标准,确定再生沥青中再生剂相对旧沥青所占的掺配比率。
对抽提所得旧沥青添加确定比例的再生剂,根据再生后沥青的技术指标,评价再生效果。将旋转薄膜烘箱加热后的沥青试样按照规范规定的方法测定针入度、软化点、延度。
当再生后沥青的各项指标均能满足《公路沥青路面施工技术规范(JTGF40-2004)》中关于聚合物改性沥青SBS类Ⅰ-B型的技术要求时,可以用于路面施工。
6、再生沥青混合料路用性能评价
从抽提的旧沥青评价其老化后的指标、分析并确定再生剂用量、再生效果评价、再生沥青路用性能的评价。确定了再生剂用量,进行再生沥青混合料路用性能检测(旧料百分百利用)。如:车辙试验、冻融劈裂试验、低温弯曲试验等。使再生后沥青混合料路用性能指标能够满足规范要求。
1)、沥青混合料马歇尔试验
再生后沥青混合料的马歇尔试验是沥青混合料的基本指标,必须保证该指标满足配合比设计或沥青路面施工质量检验评定标准要求。
2)、高温稳定性
再生前后的沥青混合料在外部使用条件上大体相同,但两者高温性能的差异主要反映在混合料本身的结构上。再生沥青混合料由回收的老化沥青混合料、再生剂组成。回收旧料中的沥青己经经历了较长时间的老化,其粘度大、劲度高的特点仅对改善混合料的高温性能有益,当旧沥青与再生剂共同工作后,所组成的再生混合料的高温性能则很难确定。试验表明:拌和的均匀性对再生混合料高温性能影响很大。因此在对再生沥青混合料的高温性能给予关注的同时,应加强对现场设备拌合功能的重视。
3)、再生沥青混合料水稳定性
沥青路面水稳定性,即抵抗受水侵蚀而破坏的能力。对于沥青路面来说,除荷载和水分等外部条件外,水稳性主要决定于:沥青与集料的粘附性、沥青膜厚度和混合料的空隙率等。采用浸水马歇尔残留稳定度和冻融劈裂残留强度进行评价。
4)、再生沥青混合料低温抗裂性
沥青路面在使用期间的开裂是业界普遍关注的问题。在寒冷地区由温度骤降或温度疲劳引起路面发生裂缝后,在车辆荷载和水的共同作用下,会加剧裂缝的发展和扩大。早期路面的局部开裂使路面使用性能降低,影响行车舒适性。
采用低温弯曲破坏试验,通过测得混合料的抗弯拉强度、破坏弯拉应变,计算破坏时的弯曲劲度模量,来评价再生沥青混合料的低温抗裂性。
5)、再生改性沥青混合料沥青析漏试验
当再生剂与旧沥青不能充分混溶的时候,就会出现自由沥青。在沥青混合料级配设计检验中加入此试验项目,一方面判断再生沥青混合料中有无多余的沥青,判断沥青用量是否合理;另一方面也可以观察拌和过程中再生剂、新沥青与旧沥青之间的混溶状况。
6)、再生改性沥青混合料肯塔堡飞散试验
在交通荷载和低温共同作用下,由于集料与沥青的粘结力不足,可能引起集料颗粒的脱落、飞散、坑槽等路面损坏,是常见的比较严重的沥青路面破坏现象。为了防止这种破坏,在配合比设计中,应通过飞散试验予以检验是非常必要的。
参考文献
[1] 《公路沥青路面施工技术规范(JTGF40-2004)》
[2] 《公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTGE20-2011)》
作者简介
宋德俊,1974年生,1996年毕业于辽宁省交通高等专科学校,公路工程管理专业,后就读于重庆交通大学土木工程专业,毕业后长期从事国内高速公路路基、路面、桥涵施工及沥青混凝土路面现场热再生施工,具有一定的专业技术经验及施工管理经验。
[关键词]现场热再生 目标配合比 抽提 筛析 性能评价
中图分类号:U414 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)18-0241-01
沥青混凝土现场热再生是指通过对破损路面沥青混合料进行现场加热、耙松、加入部分新料及再生剂、搅拌、摊铺、碾压等工艺重新生成新路面的节约、环保型技术。
沥青混凝土现场热再生沥青混凝土目标配合比设计需由具备现场热再生配合比设计经验的试验检测中心负责。经过对旧路面进行现场取样、旧沥青路面材料的回收和抽提、旧沥青混合料级配分析、旧沥青回收试验分析、再生剂最佳用量确定、温拌剂最佳用量确定、再生沥青性能评价、再生沥青混合料试验等一系列试验,最终确定再生沥青混凝土试验报告。
1、旧沥青路面材料的回收和抽提
在試验中将抽提的沥青溶液用离心机进行离心分离,去除矿粉,然后再进行旧沥青回收。用离心分离法测定旧沥青混合料中的沥青含量,在对沥青溶液进行离心分离的过程中,滤纸很难将沥青溶液中的矿粉完全去除干净,但多批次试验结果接近,说明试验的系统误差变异性较小。所测得沥青含量偏高,在沥青混合料配合比设计中确定油石比时要考虑这一因素的影响。
2、回收旧集料筛析
对抽提后旧沥青混合料进行筛分,通过筛分结果确定混合料各粒径所占比例并绘制级配曲线,当出现某种规格料缺失情况时宜采用外加新料的方式填补该规格料的不足,使总体混合料级配满足设计级配要求。
3、旧沥青回收试验分析
为规范沥青回收方法,在沥青提纯过程中通过空白试验确定提纯时间和温度,具体方法为:
对离心分离后的沥青溶液测定其沥青的浓度;
按照这一浓度配制新沥青三氯乙烯溶液;
测量新沥青的针入度为61.3;
对配制的新沥青三氯乙烯溶液进行提纯,不断测量其针入度,直到与原测量标定针入度相当,记录提纯时间和温度;
按照这一方法提纯旧沥青,实践证明这一方法可行。
当旧沥青的针入度、延度变化明显,而针入度接近50,运动粘度、软化点指标均符合要求时,可以通过就地热再生的方法很好的恢复沥青的性能。
4、旧纤维性能评价
由于纤维在SMA混合料中使改性沥青复合材料化,对混合料起到增粘、增韧、增强的作用,同时增强混合料的疲劳耐久性,鉴于纤维在混合料中的重要作用,有必要评价旧纤维的性能。
5、再生剂最佳用量确定
将老化沥青加热,时间不宜过长防止老化沥青的再次老化,加入不同剂量的再生剂,充分搅匀形成再生沥青。由于沥青的针入度和粘度有一定的关系,再生沥青的针入度与旧沥青、新鲜沥青的针入度之间有如下关系:
以针入度90(0.1mm)为标准,确定再生沥青中再生剂相对旧沥青所占的掺配比率。
对抽提所得旧沥青添加确定比例的再生剂,根据再生后沥青的技术指标,评价再生效果。将旋转薄膜烘箱加热后的沥青试样按照规范规定的方法测定针入度、软化点、延度。
当再生后沥青的各项指标均能满足《公路沥青路面施工技术规范(JTGF40-2004)》中关于聚合物改性沥青SBS类Ⅰ-B型的技术要求时,可以用于路面施工。
6、再生沥青混合料路用性能评价
从抽提的旧沥青评价其老化后的指标、分析并确定再生剂用量、再生效果评价、再生沥青路用性能的评价。确定了再生剂用量,进行再生沥青混合料路用性能检测(旧料百分百利用)。如:车辙试验、冻融劈裂试验、低温弯曲试验等。使再生后沥青混合料路用性能指标能够满足规范要求。
1)、沥青混合料马歇尔试验
再生后沥青混合料的马歇尔试验是沥青混合料的基本指标,必须保证该指标满足配合比设计或沥青路面施工质量检验评定标准要求。
2)、高温稳定性
再生前后的沥青混合料在外部使用条件上大体相同,但两者高温性能的差异主要反映在混合料本身的结构上。再生沥青混合料由回收的老化沥青混合料、再生剂组成。回收旧料中的沥青己经经历了较长时间的老化,其粘度大、劲度高的特点仅对改善混合料的高温性能有益,当旧沥青与再生剂共同工作后,所组成的再生混合料的高温性能则很难确定。试验表明:拌和的均匀性对再生混合料高温性能影响很大。因此在对再生沥青混合料的高温性能给予关注的同时,应加强对现场设备拌合功能的重视。
3)、再生沥青混合料水稳定性
沥青路面水稳定性,即抵抗受水侵蚀而破坏的能力。对于沥青路面来说,除荷载和水分等外部条件外,水稳性主要决定于:沥青与集料的粘附性、沥青膜厚度和混合料的空隙率等。采用浸水马歇尔残留稳定度和冻融劈裂残留强度进行评价。
4)、再生沥青混合料低温抗裂性
沥青路面在使用期间的开裂是业界普遍关注的问题。在寒冷地区由温度骤降或温度疲劳引起路面发生裂缝后,在车辆荷载和水的共同作用下,会加剧裂缝的发展和扩大。早期路面的局部开裂使路面使用性能降低,影响行车舒适性。
采用低温弯曲破坏试验,通过测得混合料的抗弯拉强度、破坏弯拉应变,计算破坏时的弯曲劲度模量,来评价再生沥青混合料的低温抗裂性。
5)、再生改性沥青混合料沥青析漏试验
当再生剂与旧沥青不能充分混溶的时候,就会出现自由沥青。在沥青混合料级配设计检验中加入此试验项目,一方面判断再生沥青混合料中有无多余的沥青,判断沥青用量是否合理;另一方面也可以观察拌和过程中再生剂、新沥青与旧沥青之间的混溶状况。
6)、再生改性沥青混合料肯塔堡飞散试验
在交通荷载和低温共同作用下,由于集料与沥青的粘结力不足,可能引起集料颗粒的脱落、飞散、坑槽等路面损坏,是常见的比较严重的沥青路面破坏现象。为了防止这种破坏,在配合比设计中,应通过飞散试验予以检验是非常必要的。
参考文献
[1] 《公路沥青路面施工技术规范(JTGF40-2004)》
[2] 《公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTGE20-2011)》
作者简介
宋德俊,1974年生,1996年毕业于辽宁省交通高等专科学校,公路工程管理专业,后就读于重庆交通大学土木工程专业,毕业后长期从事国内高速公路路基、路面、桥涵施工及沥青混凝土路面现场热再生施工,具有一定的专业技术经验及施工管理经验。