RAP在排水沥青混凝土中的应用研究.pdf

公路 交通技术2 0 1 5年 8月 第 4期T e c h n o l o g y o f H i g h w a y a n d T r a n s p o r t A u g 2 0 1 5 N o 4 D O I ： 1 0 1 3 6 0 7 j c n k i g l j t 2 0 1 5 0 4 0 0 9 R A P在排水沥青混凝土中的应用研究 胡家玲 ( 中铁十一局第五工程有限公司， 重庆4 0 0 0 3 7 ) 摘要： 用2 0 、 3 0 、 4 0 的回收沥青路面材料( R A P ) 取代部分天然砂石， 并以高粘改性沥青为胶结料， 同时添加 矿物纤维及矿粉等进行马歇尔配合比设计试验， 以评估再生沥青混凝土排水路面的各项路用性能。结果表明： RA P 添加比例越高， 试件稳定度就越高， 残留强度比随着R A P掺量的增加而降低， R A P掺量为 2 0 或3 0 的再生沥青混 凝土排水路面符合规范要求； 使用RA P对排水沥青混凝土路面的孔隙率基本无影响 ， 排水沥青混凝土的孔隙率仅与 粒料级配、 粒型及颗粒大小密切相关； R A P添加比例越高， 混合料拌和过程中需添加的沥青量就越低。由此可知。 排 水 沥青混凝 土路 面添加 3 0 的 R A P， 其各项工程性质均可满足规 范要 求。 关键词 ： R A P 滞F 水路 面 ； 资源利用 文章编号： 1 0 0 9 6 4 7 7 ( 2 0 1 5 ) 0 4 0 0 4 2 04 中图分类号： 12 4 1 6 2 1 7 文献标识码： A Re s e a r c h o n Ap p l ic a t io n o f RAP i n Dr a i n a g e As p h a lt Co n c r e t e HU J i ali n g Abs t r a c t：T hi s p a p e r c a r r i e s o u t Ma r s ha l l mi x d e s i g n t e s t b y r e p l a c i n g p a rt o f n a t u r al s a n d s t o n e wi t h 2 0 ， 3 0 a n d 4 0 r e c l a i m e d a s p h a l t p a v e me n t( R A P) ，w i t h h i g hv i s c o s i t y m o d i fi e d a s p h a l t a s c e me n t i n g a g e n t a n d me a n wh i l e by a dd i n g mi n e r a l fib e r a n d mi n e r a l p o wd e r ，e t c t o e v alu a t e a l l r o a d p r o p e r t i e s o f r e g e n e r a t i n g a s p h a l t c o n c r e t e d r a i n a g e p a v e me n t T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e s t a b i l i t y o f t e s t s p e c i me n s i s hi g h e r wi t h h i g he r a d d i n g p r o p o rti o n o f RAP t he r e s i d u al s t r e n g t h r a t i o i n c r e a s e s wi t l r e d u c t i o n o f RAP mi x i n g a mo u n t ，a n d t h e r e g e n e r a t i n g a s p h alt c o n c r e t e d r a i n a g e p a v e me n t wi t h 2 0o r 3 0 RAP mi x i n g a mo u n t c o mp l i e s wi t h t he r e q u i r e me n t s o f s pe c i fic a t i o n；u s e o f RAP b a s i c a l l y h a s n o i n fl u e n c e s o n p o r o s i t y o f d r a i n a g e a s p h alt c o n c r e t e p a v e me n t ，a n d t h e p o r o s i t y o f d r a i n a g e a s p h a l t c o n c r e t e i s o n l y r e l a t e d c l o s e l y t o g r a d i ng，t y p e o f a g g r e g a t e s a n d s i z e o f pa r t i c l e s ；t h e h i g h e r t h e mi x i n g p r o p o r t i o n o f RAP，t he l o we r t h e a s p h a l t t o b e a d d e d d u r i n g mi x i ng p r o c e s s o f mi x t u r e I t c a n t h u s be s e e n t h a t v a rio u s e n g i n e e rin g p r o p e rti e s o f 3 0RAP mi x e d i n d r a i n a g e a s ph a l t c o n c r e t e pa v e me n t c a n s a t i s f y t h e r e q u i r e me n t s o f s p e c i fi c a t i o n Ke y wor d s：RAP；d r a i n a g e p a v e me n t ；r e s o u r c e u t i l i z a t i o n 目前 ， 大多数城市采用不透水材料修筑道路面 层， 降雨时因不透水面层的阻隔， 导致路表丧失了蒸 发水分、 释放潜热与调节温度 的功能。这不仅 给城 市排水设施造成了极为沉重的负担 ， 更增加了城市 发生洪患的可能性 ， 同时也会导致城市热岛效应 ， 因 此 ， 增加城市透水路面面积已成为防灾工作的重要 发展方向 。 基金项 目： 贵州省交通科技进步计划项 目( 1 2 0 8 0 8 4 Y E 9 2 ) 收稿 日期 ： 2 0 1 50 31 1 作者简介 ： 胡家玲 ( 1 9 7 0一) ， 女， 重庆市人 ， 本科 ， 高工 虽然 国内外 已经对排水沥青路面进行了大量研 究 一 6 ， 但将排水路面与再生资源相互结合的研究 却鲜有报道。将回收沥青路面材料( R A P ) 应用于排 水沥青混凝土路面不仅可 以提高废物利用率 ， 而且 符合绿色环保 的理念。本文对掺加适量 R A P废 旧 料 的再生沥青混合料的路用性能进行研究 ， 旨在探 索其用于排水沥青路面的可行性。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 5年第 4期 胡家玲 ： R A P在排水沥青混凝土中的应用研究 1 研究 方法 参考J T G E 2 0 _2 0 1 1 公路工程沥青及沥青混 合料试验规程 和J T G F 4 1 -2 0 0 8 ( 公路沥青路面再 生技术规范 ， 添加 2 0 、 3 0 、 4 0 的 R A P以取代 部分天然砂石 ， 采用高粘改性沥青 ， 同时添加矿物纤 维及矿粉进行马歇尔配合 比设计试验 ， 成型试件并 测量再生沥青混合料 的孔隙率、 稳定度 、 流值 、 残 留 强度及透水系数等指标 。 2试验结果与分析 根据排水性改性 沥青混凝土面层 级配规格 ， 进 行集料配合 比设计 。此外 ， 对 RA P进行筛分分 析 ， 分别用 2 0 、 3 0 、 4 0 的 R A P取代天然砂石 ， 并采 用高粘改性沥青制作 马歇尔试件 ， 研究再生沥青混 合料用于排水路面的各项基本性能 。 2 1 添加 2 O 、 3 0 和 4 0 R AP试验结果 添加 RA P的排水沥青混合料其最大沥青用量 根据析漏试验确定 ， 最小沥青用量根据肯塔堡飞散 试验确定 ， 而最佳沥青用量则是根据析漏试验所 得 的反曲点确定 。添加 R A P的排水沥青混合料试 验 结果如表 1所示。 2 2 连通孔隙率与透水试验结果分析 沥青混合料经夯实制成马歇尔试件后， 其粒料 间相互层叠所产生的间隙即为孔隙。孔隙包含无效 孔隙 、 半有效孔 隙和有效孔隙 3种 。沥青混合料孔 隙测量通常采用空隙率法或连通孔隙率法， 其中， 空 隙率法是将 3种孔隙都纳入计算范 围； 连通孔隙率 法则仅计算可渗透的有效孔隙及可保水的半有效孔 隙。鉴于有效孔隙率是排水沥青路面的重要评估指 标 ， 故本文选用连通孔隙率法测定再生沥青混合料 的孔隙率 。本试验根据排水性改性沥青混凝 土路面 面 层 级 配要 求 ， R A P 添 加 量依 次 为2 0 、 3 0 、 4 0 ， 采用马歇尔设计方法成型试件并测定孔隙率 ， 并对其连通孔隙率进行分析 ， 试验结果如图 1 所示。 相关研究指出 J ， 为确保多孑 L 隙沥青混 凝土的透 水效果 ， 需确保 2 3 6 m m筛孔的集料通过率在规范 值 内。另外 ， 由本试验结果可知 ， 空隙率与连通孔隙 率仅与级配 密切相关 ， 与所 添加 的 R A P无绝对 关 系， 且 2 3 6 m m筛 的集料通过率越小 ， 其相应 的孔 隙率越大 ， 即所有通过 2 3 6 m m筛孔 以下的细集料 均对路面孔隙率产生影响； 孔隙率越大， 所产生的连 续孔隙率越大， 其关 系呈绝对正相关 。由表 1数据 可知 ， 本试验所制得试件 的平均连通孔隙率均满足 规范要求 。 冰 褂 J 蜊 R A P 添 加率， 图 1 不同R A P掺量下沥青混合料与其连通孔隙率的关系 由表 1数据还可以看 出， 试件的连通孔隙率越 高 ， 其透 水 系数 就 越 高 ， 其关 系也 呈 绝对 正 相关 性 。另外 ， 根据各集料级 配结果发现 ， 细集料或 沥 青掺量越大 ， 其所产生的闭合孔 隙率就越 大 ， 这是 路 面孔 隙被 减 小 的 主要 原 因之 一 。D G T J 0 8 2 0 7 4 -2 0 1 0 ( 道路排水性沥青路面技术规范 规定 透水路面的透水系数仅需 大于 11 0c m s ， 故本 试 验成型所有 试件 的透水 系数 均满 足规范 要求 ， 如图 2所示。 2 3 流值试验结果与分析 流值为试件破坏时 的最大垂直变形量 ， 可表 征 沥 青混合 料抗车辙 变形 的能力 。 本试验 根据排 水 表 1 添加 R A P的排水沥青混合料试验结果 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 公路交通技术 2 0 1 5血 沥青混凝土路面的面层级配要求， R A P掺量依次选 取 2 0 、 3 0 、 4 0 ， 采 用 马歇尔 设计 方法 成型试 件 ， 并针对其流值结果进行分析 ， 如图 3所示。从图 3可以看出， 马歇尔流值与 R A P掺量并无绝对关系， 因为排水沥青混凝土具有大量孔隙 ， 即使是相 同粒 料和级配的沥青混合料， 经马歇尔试验仪所求得的 流值也难有 一致性。D G T J 0 82 0 7 4 -2 0 1 0要 求 透水路面的流值范围为2 0 4 0 ( 0 1 m m) ， 故本试验 所成型试件的流值均满足规范要求。 g 三 0 呈 垛 芒 R AP 添加率 图2 不同R A P掺量下沥青混合料与其透水系数的关系 言 暑 呈 j 罾 RA P 添加 翠 ， 图3 不同 R A P掺量下沥青混合料配合比设计与流值的关系 2 4 力学试验结果与分析 由试验结果可知， R A P添加量对再生沥青混合 料稳定度的影响较明显 ， 因为 R A P的表面粗糙度远 高于一般粒料 ， 其有助于提升粒料与沥青间的粘结 能力， 故混合料 添加 RA P后其稳定度 得到显著增 加。J T G F 4 0 -2 0 0 4 ( 公路沥青路面施工技术规范 规定面层沥青混合料的稳定度不低于 8 k N， 故本试 验所成型试件的稳定度均满足规范要求。 残留强度试验有助于判别试件浸水后的抗剥落 能力 ， J T G F 4 1 _2 0 0 8要求试件残 留强度最小值 为 8 0 。根据表 1 试验结果发现 ， R A P添加量越多 ， 其 残 留强度就越低 ， 即 R A P添加量与残留强度为绝对 负相关性 。 2 5 成本 分 析结果 目 前国内天然砂石的价格为 6 5 0 t ， 高粘改 性沥青的价格为 2 4 0 0 0 t _ t 。由本试验筛分结果可 知 ， 若仅以天然砂石作为排水沥青混凝土路面的主 要材料， 其沥青添加量约为 5 2 ， 据此可预估不同 R A P掺量再生沥青混合料 的经济效益 ， 其成本分析 结果如表 2所示。 表2 再生沥青混合料成本分析 项 目 天然砂石 R A P 高粘改性沥青 根据表 2中数据 ， 将不同 RA P掺量 的再生沥青 混合料成本绘制成图， 如图 4所示 。以 4 0 的 R A P 添加量为例， 每 t 沥青混合料的成本可减少3 8 0元。 添加 R A P可节省工程 造价 ， 前提是 添加 R A P 的再生沥青混合料其路用性能满足规范要求 。若 因 使用再生资源而有损道路使用质量 ， 则将导致路面 后续养护成本大幅上升， 故掺加 R A P时应确保其原 材料质量满足 J T G F 4 1 -2 0 0 8的要求。 l 0 2 O 3 O 4 0 RA P 添加率， 图 4 不同 R A P掺的沥青混合料成本 3结论 与建议 1 )RA P掺加 比例越高 ， 沥青混合料的稳定度就 越高。 2 )R A P的使用对排水沥青混凝土路面的孔 隙 率基本无影响。排水沥青混凝土的孔隙率仅与粒料 级配、 粒型与颗粒大小密切相关 ， 故排水沥青混凝土 路面可适量 添加 RA P， 在合适 范 围 内其均 可满足 J T G F 4 0 -2 0 0 4的要求。 3 )RA P添加比例越高 ， 混合料拌和过程 中需添 加的沥青量就越低 ， 因为部分 RA P表面的沥青在高 温拌和过程 中被溶 出， 并与新添加的沥青混合 ， 故所 需的沥青与 R A P掺量呈反 比关系。 O 1 8 5 2 9 6 3 ， 、 蹬 增 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 5年第 4期 胡家玲 ： R A P在排水 沥青混凝土 中的应用研究 4 5 4 )添加 R A P可节省工程造价 ， R A P添加量不 同， 每 t 沥青混合料可节省 1 0 6 3 8 0元。 5 )本次试验将 R A P视为一般粒料进行 配合 比 设计， 实际上材料结合效应对结构耐久性的影响不 可忽视 ， 建议后续可对掺加 RA P的再生沥青混合料 的耐久性能进行评估 。 6 )本次试验仅掺加了2 0 4 0 的 RA P料， 建议后续研究者适 当提高 RA P掺加 比例 ， 并得 出将 R A P视为一般粒料的最高掺量。 参 考 文 献 1 杨静， 蒋 国梁 透水性混凝土路面材料强度的研究 J 公路工程 ， 2 0 0 0 ( 1 0 ) ： 2 73 0 2 陈志山 大孔混凝土的透水性及其测定方法 J 公路 工程 ， 2 0 0 1 ( 1 ) ： 1 9 2 0 3 郑木莲 多孔混凝土 的渗透 系数及测试 方法 J 交通 运输工程学报 ， 2 0 0 6 ， 6 ( 4 ) ： 4 1 4 6 4 冷真 排水性沥青混合料级配组成设计及性能研究 D 南京： 东南大学 ， 2 0 0 3 5 日本道路协会 排水性铺装技术指针( 案) M 东京 ： 丸普株式会社， 1 9 9 6 6 郭勇 高邀公路排水性沥青混合料应用研究 D 南 京： 东南大学， 2 0 0 6 7 K a n d h MP S ， MM B c t R B O p e ng r a d e d F ri c t i o n C o u pe ， S t a t o f t h e P r a c t i c e R Wa s h i n o n ， D C ： T R B， 1 9 9 8 8 N i c h o l s J C A s p h M t S u ff a c i n g s M L o n d o n ： T a y l o r & F r a n c i s Gr o u p 1 9 9 8 oooo 0 oooo = ooooooooo 0 oooooooooooooo o 争 oooo 首条“ 云眼 系统高速公路示范工程完工 近 日， 高速公路“ 云眼” 边坡智能监控系统在重庆 由招商交科院开发成功 ， 并结合石忠高速公路运营养 护 的实际需要 ， 应用于高速公路可视化边坡智能监控。该示范工程在石忠高速公路上选择了 7处典型路基 、 边坡及大型结构物 ， 实施路基边坡运营安全监测及地质灾害预警。科技人员克服 了施工环境复杂、 工期紧张 等诸多困难， 制定了周密的监测方案， 顺利完成了示范工程云眼系统现场设备的安装， 并纳入到重庆高速公 路集团有限公司东渝营运分公司路网监控体系中， 成为石忠高速公路运营养护科技示范路 的重要组成部分 ， 有效地提升了石忠高速公路路基边坡运营安全的管理水平 。“ 云眼” 边坡智能监控系统 的推广应用 ， 对高速 公路管理的智能化 、 现代化具有重要的意义。 ( 老 关) 青海川大公路岘子隧道顺利贯通 2 0 1 5年 7月 2 5日上午 8点 ， 青海省 $ 3 0 7川 口至大河家 ( 省界 ) 公路岘子隧道顺利贯通 ， 成为川大公路 全线第一座贯通的长大隧道 ， 预示着川大公路上 的一个控制性工程被攻克。 岘子隧道为一座 2车道分离式隧道 ， 左线长 1 6 6 6 m， 右线长 1 7 7 2 m， 采用双向4车道 1级公路标准 ， 设 计时速 8 0 k m h 。工程所在地海拔 2 4 0 0 m， 属于高寒地区， 自然环境恶劣。隧道穿越黄土覆盖 区、 砾岩、 卵 石土及弱风化泥岩地层 ， 全隧穿越 V级围岩 ， 埋深最浅处仅 2 0 m。施工过程 中常出现涌水 突泥 ， 全断面滴水 等， 围岩自 稳能力差， 安全风险较大。 岘子隧道由重庆交通科研设计院承担设计 ， 自2 0 1 4年 6月 5日开始施工 ， 由于设计单位强有力 的技术 指导和周到的后期服务 ， 隧道施工 比较顺利 ， 比预计完成工期提前了 3个月。川大公路建成后将形成环“ 黄 湟两河” 河谷交通圈， 将拉近青海西部 、 青南地区与青海东部 、 甘肃 、 四川之间的距离 ， 极大地促进黄河谷地 经济发展和商贸流通 的步伐。 ( 老 关 ) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m