2022-09-07
 
乳化沥青混合料应用效应研究
2022年09月07日   阅读量:15226

摘 要

近年来,随着我国经济的快速发展,公路建设取得了瞩目的成绩,但是现有的沥青路面中经常会遇到路面裂缝、车辙、坑槽、松散、剥落等病害,这些病害大大的影响了行车安全性,而且还使路面的使用寿命降,为此本文研究对乳化沥青混合料的级配、最佳含水量、水泥掺量及水泥标号进行研究,并对其应用效应进行研究。


关键词 乳化剂 | 沥青 | 冷再生 | 效应


随着我国经济的快速发展,道路工程也得到了飞速的发展,同时伴随着建设规模增大也给社会带来了环保、能耗等严重问题,并且随着运输负担的加剧,也常常导致路面破坏,其中,以沥青高速公路的破坏情况最为严重。如何在建设的过程中控制住这些,显得尤为重要,目前工程中运用比较多是一种乳化冷再生沥青混凝土再生技术,该技术的做法是将原旧沥青路面先铣刨,然后将铣刨的沥青路面运至拌和厂,在将旧沥青充分的破碎、筛分,然后在测定旧路面中沥青含量、老化程度及集料级配等指标,最后掺入一定数量的新集料、乳化沥青、水泥、水等,经特种拌和设备进行常温拌和,由摊铺机进行常温铺筑,最终形成路面面层结构层的一种再生技术沥青网sinoasphalt.com


20世纪初,乳化沥青技术刚刚发展,主要是用过喷洒的方式运用到道路工程中去,以减少灰尘,到了20世纪60年代,阳离子乳化沥青技术标准的修订在被日本沥青协会通过,这一举措进一步推广和应用了阳离子乳化沥青,阴离子乳化沥青也因此逐步被取代,我国运用乳化沥青混合料的时间相对较晚,从1935年的首次运用到21世纪SBS改性乳化沥青的推广应用,我国乳化沥青的技术还不是很成熟。


为此本文通过试验研究不同乳化沥青含量、不同水泥剂量以及不同水泥标号等参数对乳化沥青冷再生混合料水稳定性、强度、最佳含水率的影响,并对其应用效应做简要分析,本文旨在为后续相关研究提供参考。


材料

集料

本次试验采用的集料主要为辉绿岩,各项基本性能指标如下表1所示,通过表可以发现各项性能均满足质量要求。

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矿粉

本实验采用石灰岩矿粉,各项基本性能指标均满足《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE20-2011)要求,如表2所示。

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水泥

本试验水泥采用普通硅酸盐P.O42.5水泥,对水泥的各项基本性能进行试验,其结果如表3所示。

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乳化沥青


本实验所用乳化沥青特种复合改性乳化沥青,主要用于超粘磨耗层,样品颜色为黑褐色液体,对其各项指标进行检测,检测结果如表4所示,结果显示各项指标均满足技术指标要求。

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本试验采用以上基本材料制备乳化沥青混合料。


参数确定

级配设计


在工程当中,为了使乳化沥青能满足工程的需要,一般都会在混合料中添加一定比例的新料。本试验中为了分析集料集配情况,将新旧料定为3∶9,2∶8,1∶9三种不同的比例来进行合成,具体的筛分结果如表5所示。

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从表5中做曲线分析,如图1所示,可以发现,当新旧集料比例配置为2∶8的混合料进行配置是,其曲线和中值曲线基本重合,而按1:9和3:7新旧集料比例配置的混合料,其两者的曲线虽然处于规范值的上下值之间,但与中值得差距较大,说明2:8情况下的新旧集料配比更能形成密实的嵌体结构。

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最佳含水量和水泥掺和量及标号的确定


为了确定混合料的最佳含水量,本次试验分别采用不同含量的水泥,包括0%PO42.5;1%PO42.5;2%PO42.5;2%42.5R;2%52.5R,并将乳化沥青的量定为4%,对这五中不同含量及不同类型的水泥进行试验,从而确定最佳含水量。主要分析其含水率与干密度的情况,具体如图2所示。

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从图2可以发现,与未掺和水泥相比,当冷再生混合料分别掺和1%PO42.5、2%PO42.5、2%42.5R和2%52.5R的水泥时,其最佳含水量提高了5.1%、12.2%、15.5%,并且其最大干密度分别提高了0.8%、1.2%、2.2%、2.25%、16.4%。同时随着水泥掺和量的不断提高,混合料的最佳含水量与最大干密度随之增加。当标号不一样时,42.5R与52.5R的掺和水泥量虽然一致,但从曲线中可以发现,此时这两者的最大干密度与最佳含水量均比其他标号的高,并且52.5R的最高,说明随着水泥标号的提高,会使其性能得到提高。这主要是由于52.5R的水泥在于水发生水化反应时,其水化反应物质及产物均比低标号的水泥与水的水化反应,从而导致高标号的密实度增大,因此导致2%42.5R水泥掺和的混合料的最佳含水量比2%PO52.5R水泥掺和的混合料的最佳含水量低。


为了确定混合料的水泥惨合量及水泥标号,对上述五类水泥掺和量及标号进行力学试验。试验结果见下表6所示。

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从上表中我们可以发现对于PO42.5标号的水泥,随着掺合量的增加,其混合料的劈裂强度随之增加,并且当养护时间达到28天后,其劈裂强度增加的最为明显;同时也可以发现对于相同惨合量下PO42.5、42.5R与52.5R三者之间,他们的混合料早起强度52.5R的最高为0.59Mpa,但当养护时间达到28天后,其强度差异为0.01-0.02之间,说明相同掺合量下,水泥的标号对混合料的强度作用不明显。从综合上考虑,选用2%PO42.5R的水泥较为合理。


沥青用量最佳的确定


为了确定混合料中沥青的最佳含量,本试验选用了五中乳化沥青掺量,分别为3.4%、3.7%、4.0%、4.3%、4.6%,试验过程中出了沥青参量的不同其余参数保证一致,具体试验结果入表7所示。

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从上表中,可以发现,五中不同沥青掺量下,其体积指数及劈强度相差不大,其中当掺合量为4%时,劈强度最大,因此确定沥青的最佳掺量为4%。


实际运用


根据上述试验结果,选定混合料配合比将集料放入料仓中进行制作,并将其运用到实际的工程中去,本工程主要采用KMA220冷再生设备进行拌和,在拌和的过程中确保乳化沥青、水泥用量及水的比例;在运输的过程中为了防止出现破乳现象,对运输时间进行严格控制,做到随拌随用的程度;然后在进行摊铺时,控制好摊铺机的安装调试工作,严控接缝,让摊铺机持续、缓慢的前进;在碾压时,采用13T双钢轮压路机进行两次初压,随后用26T橡胶轮胎压路机碾压两次,再采用13T双钢轮压路机进行静压两次;最后进行养护,在养护期间保持路面湿润,同时禁止车辆行驶。以下图片为本次工程施工时某一段道路图片及某段道路施工完成后的图片。通过实践表明,采用乳化沥青冷再生技术处理后所铺设的道路大大减少了路面裂缝、车辙、坑槽、松散、剥落等病害。

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结语


通过实际工程案例证明乳化沥青冷再生技术具有良好的经济、环保等效益,本文主要是通过实际案例,乳化沥青混合料的级配、最佳含水量、水泥掺量及水泥标号及应用效应进行研究。通过试验,确定该案例公路的乳化沥青冷再生混合料各项最佳配合比,在新旧集料配比中,当为2:8时为最佳新旧配比含量;在含水量中,当含水量为6.5%时为最佳含水率;对于沥青含量,当沥青含量为4%时为最佳沥青含量;对于水泥,水泥标号为PO42.5,水泥掺合量为2%。最后通过施工应用,证明该项技术具有巨大的优越性,因此该项技术应广为发展,同时关于乳化沥青还有很多需要进一步进行研究和讨论的地方,限于水平的局限,文中不当之处望同行们批评指正。

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