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瀝青路面廢料冷再生利用試驗(yàn)分析

文檔作者：劉明輝苗育成郭愛林文檔來源：華北水利水電學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年04月07日
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第31卷第4期
2010年8月
華北水利水 電學(xué)院學(xué)報(bào)
Journal of North China Institute of W ater Conservancy and Hydroelectric Power
V0l_3l No．4
Aug．2010
文章編號：1002—5634(2010)04—0050—04
瀝青路面廢料冷再生利用試驗(yàn)分析
劉明輝，苗育成，郭愛林
(華北水利水電學(xué)院，河南鄭州450011)
摘要：為了研究瀝青路面舊料的性能特點(diǎn)及冷再生技術(shù)的可靠適用性，進(jìn)行了舊料的性能試驗(yàn)分析和以水
泥為添加劑的冷再生混合料性能的室內(nèi)強(qiáng)度試驗(yàn)．試驗(yàn)結(jié)果表明：分析舊瀝青混合料中瀝青和集料性能變化
規(guī)律可對再生混合料合成級配及添加劑的確定提供依據(jù)；在舊料中摻人不同劑量的水泥添加劑和適量的水
之后，舊混合料的性質(zhì)得到改善，提高了舊混合料的抗壓強(qiáng)度．研究結(jié)果可為冷再生技術(shù)的應(yīng)用提供依據(jù)．
關(guān)鍵詞：冷再生混合料；舊料性能；最大干密度；抗壓強(qiáng)度
中圖分類號：U416．03 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
從上世紀(jì)90年代中后期，我國早期建成的高等
級瀝青路面陸續(xù)進(jìn)入大修或改建階段，并由此產(chǎn)生
大量的瀝青廢料，若不加以有效利用，既占用場地，
又引發(fā)環(huán)境污染，且造成資源浪費(fèi)．近年來，瀝青路
面維修改造新技術(shù)開始引起各界的廣泛重視，出現(xiàn)
了廠拌熱再生、廠拌冷再生、就地?zé)嵩偕⒕偷乩湓?
生、全深度復(fù)拌再生等一系列新技術(shù)．目前，舊瀝青
廢料的再生利用技術(shù)在我國研究和實(shí)踐方面基本處
于初期應(yīng)用階段，2008年出臺的公路瀝青路面再生
技術(shù)規(guī)范里的相關(guān)方法，也有待實(shí)踐進(jìn)一步驗(yàn)證．筆
者以就地冷再生技術(shù)為研究對象，進(jìn)行了冷再生混
合料的相關(guān)室內(nèi)試驗(yàn)研究．
所謂瀝青路面的就地冷再生，就是充分利用現(xiàn)
有舊鋪層材料(面層甚至基層)，必要時(shí)加入部分新
骨料，并按比例加入一定量的添加劑(包括水)，在
自然環(huán)境溫度下就地連續(xù)地完成材料的銑刨、破碎、
添加外加劑拌和、攤鋪及壓實(shí)成型，從而修筑滿足所
需路用性能質(zhì)量的新路面的一整套施工方法 ．
基中去．基層是路面結(jié)構(gòu)中的承重層，應(yīng)具有一定的
強(qiáng)度和剛度．試驗(yàn)的主要目的是分析評價(jià)廢舊瀝青
混合料在使用后其材料變化特點(diǎn)，為舊料的合理再
生利用提供依據(jù)；同時(shí)研究水泥為添加劑的冷再生
混合料作為道路的基層或底基層時(shí)的強(qiáng)度性能，分
析水泥作為穩(wěn)定劑的再生混合料是否能滿足規(guī)范要
求的道路基層或底基層技術(shù)指標(biāo)，確定經(jīng)濟(jì)適用的
水泥劑量，以滿足工程施工的需要 ．
1．2 試驗(yàn)方案
根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康模瑪M進(jìn)行以下試驗(yàn)：① 舊料性能的
試驗(yàn)分析；② 舊瀝青路面舊料破碎后的級配分析，確
定再生混合料設(shè)計(jì)級配；③ 以4％ ，5％ ，6％ 的水泥
添加劑量分別進(jìn)行混合料的擊實(shí)試驗(yàn)，獲得各組混
合料最大干密度；④各組再生混合料7 d及28 d的
無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)及結(jié)果分析．
1．3 試驗(yàn)依據(jù)
冷再生混合料試驗(yàn)研究所做各項(xiàng)試驗(yàn)的依據(jù)為
文獻(xiàn)『6—9]．
1 試驗(yàn)?zāi)康呐c方案 2 試驗(yàn)過程及結(jié)果分析
1．1 試驗(yàn)?zāi)康?
因?yàn)r青路面的基層及底基層主要承受由面層傳
來的車輛荷載的垂直力，并擴(kuò)散到下面的墊層和土
2．1 舊料性能試驗(yàn)
2．1．1 舊路面調(diào)查
進(jìn)行舊路面調(diào)查，了解瀝青路面使用現(xiàn)狀和瀝
收稿日期：2010—06—0l
基金項(xiàng)目：華北水利水電學(xué)院科研項(xiàng)目(HSQJ2009007)．
作者簡介：劉明輝(1976一)，女，河南信陽人，講師，碩士，主要從事道路丁程與交通丁程方面的研究
第31卷第4期 劉明輝，等： 瀝青路面廢料冷再生利用試驗(yàn)分析 51
青面層狀況，對正確判斷舊路面瀝青混合料再生利
用價(jià)值具有重要的意義．試驗(yàn)材料來源于鄭州市北
環(huán)至黃河大橋路段改擴(kuò)建工程瀝青路面廢料．該路
段為原老107國道，路面結(jié)構(gòu)最初為30 cm水泥混
凝土面板+45 cm灰土基層，2005年在原路面結(jié)構(gòu)
的基礎(chǔ)上加鋪了瀝青混合料面層．經(jīng)過近5 a來的
運(yùn)營，瀝青路面發(fā)生老化，相繼出現(xiàn)不同程度裂縫、
松散、剝落等病害，一定程度上影響其正常使用．試
驗(yàn)用的瀝青混合料所對應(yīng)的路段路面結(jié)構(gòu)為水泥混
凝土路面上加鋪2層瀝青路面結(jié)構(gòu)．
2．1．2舊料中瀝青指標(biāo)試驗(yàn)分析
根據(jù)試驗(yàn)需要 從改建道路現(xiàn)場獲取用挖掘機(jī)
挖去的大塊舊料，將塊料放人烘箱中適當(dāng)加熱到松
散狀態(tài)(60℃左右)，用小鐵錘或小鏟適當(dāng)輕擊舊路
面混合料使其松散并冷卻，按照文獻(xiàn)[7]中瀝青混
合料中瀝青含量試驗(yàn)方法，取料進(jìn)行抽提試驗(yàn)和阿
布森試驗(yàn)，采用儀器設(shè)備主要為電腦數(shù)顯全自動瀝
青混合料抽提儀及阿布森蒸餾裝置．通過試驗(yàn)獲得
舊瀝青，測舊瀝青的3大指標(biāo) ” ．采用的具體試
驗(yàn)方法如下：舊料經(jīng)過三氯乙烯浸泡30 min后，利
用電腦數(shù)顯自動抽提儀抽提瀝青混合溶液，并過濾
礦粉，用蒸餾裝置蒸餾出j氯乙烯，得到瀝青后立即
裝模，按規(guī)范要求進(jìn)行瀝青性質(zhì)試驗(yàn)，便可測定其各
種物理化學(xué)指標(biāo)．試驗(yàn)結(jié)果見表1．從表1中可以看
出，與原路使用的AH一70瀝青的技術(shù)指標(biāo)比較，舊
瀝青的針人度有所降低，延度減少，軟化點(diǎn)提高，己
明顯趨于老化．同時(shí)得出舊料的油石比為4．29％ ，
油石比偏低說明該道路在運(yùn)營過程中，瀝青已發(fā)生
老化損失．
表1 回收瀝青的基本性能指標(biāo)
2．1．3 舊料中集料分析
稱取一定質(zhì)量的舊料通過抽提試驗(yàn)，將抽提后
的舊集料風(fēng)干，進(jìn)行篩分試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表2．由
表2可看出：舊料的級配曲線與規(guī)范中范圍相比較，
大于4．75 mm的各級通過率都比規(guī)范中的要多，也
就是說大于4．75 mm的顆粒(即粗集料)已經(jīng)細(xì)化；
0．60～2．36 mm的通過量比規(guī)范中要少，即細(xì)料偏
多；通過0．075 mm篩孔徑的量并沒有明顯增加．由
篩分結(jié)果可分析舊集料細(xì)化特點(diǎn)：舊瀝青混凝土的
集料細(xì)化主要是粗集料細(xì)化成細(xì)集料，而細(xì)集料進(jìn)
一步細(xì)化的程度較小，最終粉料量的變化：并不很明
顯．可見，原有瀝青路面在行車荷載及自然因素作用
下產(chǎn)生破壞的過程中造成了原有路面材料的骨料細(xì)
化和部分細(xì)集料的增多．當(dāng)然路面銑刨過程也可能
會導(dǎo)致部分集料細(xì)化是集料壓碎的結(jié)果．細(xì)化的程
度如何與路面通過的交通量、交通荷載類型及使用
年限有關(guān)，每條道路情況、相應(yīng)的破壞程度不同．
表2 舊集料篩分級配結(jié)果
2．2 水泥冷再生混合料基本性能試驗(yàn)
2．2．1 冷再生混合料級配設(shè)計(jì)
根據(jù)現(xiàn)場獲得的大塊瀝青混合料，模擬施工現(xiàn)
場破碎機(jī)的破碎方法，進(jìn)行人工破碎為30 cln左右
的小塊料，回收瀝青路面材料(RAP)的0．075 mm
通過率一般很小，因此采用干篩法．舊料破碎后的篩
分結(jié)果見表2．從表2可以看出，舊瀝青路面破碎后
篩分結(jié)果與規(guī)范中值有一定偏差，顆粒大小分布不
均且細(xì)料偏少．因此，調(diào)整原舊料的級配，加入
3．5％(占舊料的質(zhì)量比)小于9．5 mm的碎石，再篩
分確定設(shè)計(jì)級配如圖1所示，該設(shè)計(jì)級配滿足規(guī)范
要求．
餐
哥
蜊
罔
篩孔徑／mm
配
圖1 混合料級配關(guān)系曲線
2．2．2 冷再生混合料擊實(shí)試驗(yàn)
用烘干法測定原混合料含水率，其含水率為
1．353％ ．按照文獻(xiàn)[8]要求，分別對3組 同劑量
的水泥再生混合料進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表
3．試驗(yàn)所用水泥為普通復(fù)合硅酸鹽水泥3 5，試驗(yàn)
檢測水泥各項(xiàng)指標(biāo)合格．具體試驗(yàn)方法：水泥劑量按
52 華北水利水 電學(xué)院學(xué)報(bào) 2010年8月
稱取好的級配混合料的質(zhì)量百分比來計(jì)算，分別取
4％ ，5％ ，6％ 混合料質(zhì)量的水泥．每種劑量的水泥混
合料分別用了5～6組不同的加水量，采用的擊實(shí)試
件為直徑~b150 mm x+12o mm 的圓筒試模，每次試
件分3次擊實(shí)，每次擊98次．
表3 冷再生混合料擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果
由表3可知，同級配再生混合料的最大干密度
及最佳含水率隨水泥劑量的不同而有所變化，且隨
水泥劑量的增加而呈增加趨勢．
2．2．3 冷再生混合料無側(cè)限抗壓試驗(yàn)
根據(jù)再生混合料的級配設(shè)計(jì)和擊實(shí)試驗(yàn)的結(jié)
果，決定采用直徑為 150 mm 的圓柱形試模．按照
水泥含量的不同分為3組．根據(jù)試驗(yàn)齡期的要求，每
組采用靜壓法成型9個(gè)試件，試驗(yàn)采用SYE一2000型
靜壓力機(jī)施壓．試件在標(biāo)準(zhǔn)條件下分別養(yǎng)護(hù)(溫度
2O℃ ±2 oC，濕度≥90％)6 d和27 d，浸水1 d，測
得試件7 d及28 d的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度．試驗(yàn)結(jié)果見
表4：由表4抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果可知，同一齡期不同
水泥劑量的再生混合料強(qiáng)度隨水泥劑量的增加而增
加；對比表5可以看出，水泥劑量為4％ ，5％ 和6％
的再生混合料均滿足各級公路的底基層的強(qiáng)度技術(shù)
要求，而6％劑量的水泥穩(wěn)定再生混合料滿足二級
及二級以下的公路基層的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)．
表4 冷再生混合料無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果MPa
表5 無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定再生混合料無側(cè)限
抗壓強(qiáng)度的要求(7 d) MPa
3 結(jié) 語
通過瀝青路面舊料的室內(nèi)試驗(yàn)研究，分析了舊
瀝青路面材料的性能，通過對3種不同水泥劑量穩(wěn)
定、相同級配的舊瀝青路面材料進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)與無
側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，得出以下結(jié)論：
a．舊瀝青路面材料性能的評價(jià)分析是瀝青路面
再生技術(shù)研究中解決再生的關(guān)鍵．通過舊瀝青路面
材料評價(jià)試驗(yàn)，詳細(xì)了解舊瀝青的各項(xiàng)性能指標(biāo)及
舊集料的變化規(guī)律，可為再生混合料的級配及添加
劑的確定提供依據(jù)．
b．舊瀝青路面混合料破碎后，級配一般不會滿
足規(guī)范要求，需進(jìn)行混合料級配設(shè)計(jì)，在此次試驗(yàn)
中，摻加一定比例的新集料使混合料級配滿足規(guī)范
對無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定再生混合料級配范圍的要求．
c．水泥含量對再生混合料性能有重要影響，不
同劑量的水泥添加劑在舊混合料中起到了提高冷再
生材料的強(qiáng)度和穩(wěn)定性的作用，‘并隨著添加劑劑量
的增加，冷再生混合料的抗壓強(qiáng)度隨之增大．
d．再生混合料的抗壓強(qiáng)度受齡期不同的影響，
7 d齡期的抗壓強(qiáng)度可達(dá)28 d齡期的7O％ 一85％ ，
說明水泥早期水化產(chǎn)物較多，強(qiáng)度增長較快，后期隨
著水泥量的減少，水化產(chǎn)物也在逐漸減少，強(qiáng)度增長
變得緩慢．
此次試驗(yàn)研究完成試驗(yàn)?zāi)康乃蟮母黜?xiàng)檢測
項(xiàng)目，研究成果表明，廢舊的瀝青混合料是一種可再
生利用的材料資源．室內(nèi)試驗(yàn)關(guān)于舊料性能的分析、
再生混合料配比的設(shè)計(jì)方法、水泥添加劑的劑量對
再生混合料性能的影響分析等結(jié)果可為冷再生混合
料的實(shí)際工程應(yīng)用提供試驗(yàn)依據(jù)和思路．
參 考 文 獻(xiàn)
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Experim ental Analysis of Cold Recycling for W aste Asphalt Pavem ent
LIU Ming—Hui，MIAO Yu-Cheng，GUO Ai—Lin
(North China Institute of Water Conservancy and Hydroelectric Power，Zhengzhou 45001 1，China)
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干旱缺水
地球上的水，盡管數(shù)量巨大，但能直接被人們生產(chǎn)和生活利用的卻少得可憐．首先，海水又咸又苦，
不能飲用，不能澆地，也難以用于工業(yè)．其次，淡水只占總水量的2．6％ 左右，其中的絕大部分(占99％)
被凍結(jié)在遠(yuǎn)離人類的南北兩極和凍土中，無法利用，只有不到1％ 的淡水，它們散布在湖泊、江 可和地
底下．
干旱缺水是一個(gè)世界性的問題．20世紀(jì)90年代初，南部非洲連續(xù)4年干旱少雨，農(nóng)田=F裂，水庫枯
竭，旱災(zāi)使得該地區(qū)一些國家已經(jīng)衰弱的經(jīng)濟(jì)完全失去了活力．我國農(nóng)業(yè)干旱缺水情況也很嚴(yán)重．在70
年代，每年有0．11億hm 農(nóng)田受旱，到90年代，增加到0．27億hm ．全國灌溉區(qū)每年缺水量約300億
m ．干旱缺水影響了農(nóng)業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展和糧食的安全供給．干旱影響農(nóng)村，也影響城市．1995年西 安市鬧
水荒，大學(xué)只好停止期末考試，提前放了暑假．
世界淡水資源的65％集中在10個(gè)國家里，而占人口40％ 的80個(gè)國家卻嚴(yán)重缺水．如果一個(gè)國家
年人均水量在2 000 m 以下，就是缺水的國家．人均水量在1 000 m 以下的，是嚴(yán)重缺水國，共有15
個(gè)：埃及、阿聯(lián)酋、阿曼、佛得角、布隆迪、阿爾及利亞、也門、約旦、沙特阿拉伯、巴巴多斯、新加坡、巴林、
利比亞、科威特、卡塔爾、馬耳他(年人均水量僅82 m )．中國人均水量不富，是缺水國家之一．
有限的水資源，忽多忽少、忽早忽晚的降水，日益增長的需水要求，使用過程中的巨大浪費(fèi)， IⅡ之污
染減少了可用水源，造成全世界各地的水荒．我國缺水的類型有3種：資源型缺水，水質(zhì)型缺水，工程型
缺水．具體到一個(gè)缺水地區(qū)，情況就復(fù)雜了，有水資源不足的，有水污染缺水的，也有供水工程不足缺水
的，還有多種情況都存在的．
(來源于中國水利科技推廣網(wǎng))

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