[资料]Sasobit温拌再生沥青混合料水稳定性改善措施研究

发表于2015-07-28     390人浏览     0人跟帖     总热度:113  

Sasobit温拌再生沥青混合料水稳定性改善措施研究

温拌沥青混合料是使用特定技术或降粘剂使混合料在较低温度下进行拌和、摊铺及压实,使其达到(或接近)热拌沥青混合料性能的新型路面材料的统称。虽然温拌沥青混合料具有性能高、能耗及排放低、应用前景十分广阔的特点,但目前相关研究表明,温拌剂的掺入通常会导致温拌沥青混合料水稳定性的降低。因此,研究温拌沥青混合料水稳定性提高的措施具有重要现实意义。

 

本文依托成渝高速公路大修工程,通过对采用不同矿料类型、不同沥青回收料(RAP)掺量,添加抗剥落剂、界面分散剂以及采用常用无机结合料进行处治等温拌沥青混合料方案进行比较,对比分析试件冻融前后的劈裂强度,提出适用于成渝高速公路大修工程的最佳配合比方案。

 

试验原材料测试

 

RAP基本性能。本次试验中,RAP取自重庆成渝高速公路大修工程,首先采用三层一次铣刨路面面层,然后采用四分法取样,筛分得到试验样品,并对样品集料基本性能指标及沥青常规性能指标进行试验。由集料基本性能指标试验数据可以看出,将回收的旧集料指标值与设计指标值进行比较,集料的压碎值、洛杉矶磨耗值很大程度上比较接近,且旧集料其余物理力学指标均满足现行规范的要求。由沥青常规性能指标数据可以看出,旧沥青的3大指标与设计指标值比较,旧沥青的针入度和延度变小,软化点增大,原因主要是沥青在使用过程中受外界自然条件、行车荷载的影响,存在逐步老化现象。

 

新沥青。试验选用沥青为新70#基质沥青。

 

温拌剂。Sasobit温拌剂是一种高熔点有机添加剂,呈颗粒状。该温拌剂属于一种硬质蜡,分子中含有40~115个碳原子的长链脂肪族烃,与普通蜡在分子结构上有较大差别。

 

矿料。本次试验选择了石灰岩和花岗岩2种矿料。

 

抗剥落剂。抗剥落剂选用重庆市鹏创道路材料有限公司生产的ZL-16/18型沥青抗剥落剂。

 

配合比设计。将各档集料进行筛分,确定其各自的级配,并按照规范要求,采用AC-13C型沥青混凝土进行级配设计。

 

试验方案设计

 

方案1为基本方案;方案2、方案3矿料采用石灰岩和花岗岩;方案4~7矿料均采用石灰岩。

 

试验结果分析

 

对各试验方案温拌沥青混合料试件进行马歇尔试验,得出:最佳沥青用量为4.8%、Sasobit的最佳掺量为3%(即沥青用量的3%),依照规程对各试验方案温拌沥青混合料试件进行水稳性能测试,测试结果主要通过沥青混合料冻融劈裂强度比(TSR)来表征。

 

RAP掺量对温拌沥青混合料水稳定性的影响。选取石灰岩和花岗岩2种集料,并分别以40%、0%的RAP掺量配制温拌沥青混合料试件,进行冻融劈裂试验。

 

由试验结果可以看出,掺入RAP会使温拌沥青混合料的劈裂强度增大、水稳定性下降,其原因在于:掺配40%RAP与未掺配RAP相比较,微观上增加了温拌沥青混合料新沥青与旧沥青的接触界面,而新旧沥青之间粘附功远大于沥青与矿料之间的粘附功,从而使得混合料的劈裂强度增大。但同时,也正因为新旧沥青界面上旧沥青的存在,使得温拌沥青混合料抗冻融性能下降,即冻融过程中新旧沥青的粘结性能比新沥青与矿料界面的粘结性能下降更快,这是掺配RAP后温拌沥青混合料劈裂强度增大,水稳定性反而下降的根本原因。

 

矿料及抗剥落剂对温拌再生沥青混合料水稳定性的影响。

 

试验中,集料采用典型的碱性集料—石灰岩,酸性集料—花岗岩,在掺配40%RAP的条件下测试温拌再生沥青混合料水稳性能。分析试验结果数据可知:1)添加抗剥落剂能够在一定程度上提高混合料的水稳定性能;2)碱性集料试样的水稳定性明显优于酸性集料;集料酸碱性对温拌再生沥青混合料水稳定性的影响比抗剥落剂的影响大。

 

界面分散剂对温拌再生沥青混合料水稳定性的影响

 

选取甲基二氯硅烷、烯丙基氯、甲醇、乙二胺及有机溶剂作为界面分散剂的主要原料,经合成并稀释后得到本次试验采用的界面分散剂,

 

分析试验结果数据可知:1)在合适的界面分散剂掺量范围内,掺入界面分散剂能够明显提高温拌再生沥青混合料的水稳定性能;2)本次试验基于温拌再生沥青混合料水稳定性能界面分散剂的最佳掺量为0.2%。

 

掺加无机结合料对温拌再生沥青混合料水稳定性的影响

 

采用3种无机结合料方案处治温拌再生沥青混合料,即采用25%的石灰水悬浊液治理矿质集料、混合料中掺入3%的水泥和混合料中掺入1.5%消石灰,分别测试其水稳定性。

 

分析试验结果数据可知:1)与基础方案1相比较,3种无机结合料处治方案均明显提高了温拌再生沥青混合料的劈裂强度和水稳定性;2)本次3种无机结合料处治方案对温拌再生沥青混合料水稳定性能提升的优劣顺序为:方案5>方案6>方案7,其中采用25%石灰水悬浊液治理矿质集料的方案最佳。

 

各方案综合对比分析。对上述所有方案进行综合对比, 由试验结果数据可以看出:1)方案3与方案1比较:掺入RAP的温拌沥青混合料的劈裂强度增大、水稳定性降低;2)方案2与方案1比较:采用碱性集料的温拌沥青混合料水稳定性明显优于采用酸性集料的;添加抗剥落剂对提高水稳定性有一定效果;集料酸碱性对水稳定性的影响比抗剥落剂的影响大;3)方案4~7与方案1比较:RAP掺量为40%的条件下,掺入界面分散剂、各种常用无机结合料处治的措施均能在一定程度上提高温拌再生沥青混合料的水稳定性能。

 

由此可知,对于依托工程而言,方案4或方案5是比较理想的方案,其中方案5相对最优,推荐采用。

 

推荐方案的技术措施及施工注意事项。推荐成渝高速公路大修工程采用方案5,则施工中应采取如下措施:进行试验以确定石灰水溶液浓度配置石灰水悬浊溶液浸泡集料2~4min取出集料自然风干备用厂拌混合料运至现场摊铺、碾压成型。

 

施工中应注意:1)进一步通过试验确定适合该工程的最佳石灰掺入比例、RAP掺入量及油石比等关键参数;2)建议试验中温拌沥青混合料击实温度取130℃(沥青混合料统一置于130℃的烘箱中恒温2h),采用标准击实仪双面击实各50次;3)建议通过试验段验证石灰水悬浊溶液的浓度、浸泡时间以及混合料碾压温度及压实遍数;4)因推荐方案可能会增加拌和成本,也可能影响工期,因此建议在大面积使用前应综合考虑备料、施工组织、工期以及造价问题,以保证工程技术经济的合理性和适用性。

 

结论

 

1)温拌沥青混合料中掺入RAP后可以明显提高其劈裂强度,但会导致其水稳性能的下降。建议成渝高速公路大修工程RAP掺入量按40%控制。2)采用碱性集料的温拌再生沥青混合料水稳定性明显优于采用酸性集料的。添加抗剥落剂对提高温拌再生沥青混合料水稳定性有一定效果。集料酸碱性对温拌再生沥青混合料水稳定性的影响比抗剥落剂的影响大。3)基于温拌再生沥青混合料水稳定性能界面分散剂的最佳掺量为0.2%,采用此掺量界面分散剂可使温拌再生沥青混合料的劈裂强度及水稳定性能得到明显提高。4)掺加无机结合料能够在一定程度上提高温拌再生沥青混合料的劈裂强度及水稳定性,且以一定浓度的石灰水悬浊溶液处治集料的方案相对最佳。5)在成渝高速公路大修工程中建议采用25%的石灰水悬浊液来处治矿质集料,以提高温拌再生沥青混合料的水稳定性能。

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徐科博士

广东 衡阳 | 路桥市政

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