大掺量废旧沥青混凝土水泥稳定碎石的试验研究.pdf

2 0 1 2年第 1 O期 铁道建筑 Ra i l wa y En g i ne e r i n g 1 47 文章编 号 ： 1 0 0 3 1 9 9 5 ( 2 0 1 2) 1 0 一 O 1 4 7 0 3 大掺量废 旧沥青 混凝 土水泥稳定碎 石 的试 验研究 李宏 波 ， 刘 占江 ， 邹媛媛 ， 李 亮 ( 1 宁夏大学 土木与水利工程学 院， 宁夏 银川 7 5 0 0 2 1 ； 2 宁夏节水灌溉与水资源调控工程技术研究 中心 ， 宁夏 银川 7 5 0 0 2 1 ) 摘要 ： 我 国每年公路废旧沥青路 面材料废弃量非常可观， 为 了道路 建设可持 续发展 ， 一般对废 旧沥青混 凝土进行路 面再生利用， 但造价高、 工艺复杂。如果能将废 旧沥青混凝土作 为道路 半刚性水稳碎石 ， 则 工艺简单、 造价低廉。文 中对废 旧沥青混凝土进行 了破碎筛分试验分析和水稳碎石集料配比设计， 并对 废 旧沥 青混凝 土水稳 碎石 进行 了 9组 不 同配 比的无侧 限抗 压 强度 试验 研 究 。结 果表 明 ： 大掺 量废 旧 沥 青 混凝 土水稳碎 石 在 强度上 可 以满足 高速公 路 的底基 层和 其他 公路基 层 、 底基 层 强度要 求 ， 可为废 旧 沥 青 混凝 土的循 环利 用提供 借 鉴 。 关键词 ： 废旧沥青混凝土 半刚性水稳碎石 无侧 限抗压强度基层 中图分 类号 ： T U 4 1 1 7 文献标 识码 ： A D O I ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 3 1 9 9 5 2 0 1 2 1 0 4 4 在我 国己建成的高级和次高级路面中， 沥青路 面 的数 量 占了很 大 的 比重 。每 年 沥 青 路 面需 要 翻 修 ， l _F t 沥青路面材料废弃量非常可观 ， 如何重新利用旧路 面 材料， 将是一个关于道路建设可持续发展的研究方向。 国内学者对各种再生沥青混凝土路面等级 、 再生 设 备 、 再 生优 化方法 和 冷 再 生稳 定 剂 的选 择 等 问题 进 行了分析研究 ， 取得显著 的成 果 。但 再生路面 的 造价相对较高、 工艺复杂， 如果能把沥青混凝土路面废 料作为水稳碎石 ， 则工艺相对较为简单 ， 长安大学对水 泥稳定碎石基层做了大量的研究 ， 并取得了一些成果 ， 但废料的掺量 限制在 5 0 以内 。本课题研究 了大 掺 量 ( 8 0 掺 量 ) 废 料作 为水稳 碎 石 的基 本力 学性 能 。 1 试验研 究 1 1试 验材 料 水泥采用宁夏赛马实业股份有限公 司生产的赛马 牌 水泥 ， 水泥 主要技 术 性能 指标 见 表 1 ； 级 配碎 石 的 含 水率 0 0 4 ， 粒径为5 2 0 m m， 表观密度 2 6 2 g c m ； 粉煤灰按照规范中关于粉煤灰 的质量要求选 取； 废旧 沥 青混凝 土 路面破 碎料 与碎 石配 比为8 ： 2 。 1 2质 量及 质量评 定 要求 根据 公路路面基层施工技术规范 规定 ， 水泥稳 定土的抗压强度标准见表 2 ， 偏差系数与样品数量标 收稿 日期 ： 2 0 1 2 0 6 一 叭 ； 修 回日期 ： 2 0 1 2 0 7 2 0 基金项 目： 宁夏大学科学研究基金资助项 目( Z R1 1 1 5 ) 作者简介 ： 李宏波( 1 9 7 7 一) ， 男 ， 陕西 蓝田人 ， 讲 师， 硕 士。 准见 表 3 ， 偏 差系数 的计 算公 式见 式 ( 1 ) 。 表 1 P O 4 2 5水泥 主要技术性能指标 表 2水泥稳定 土的抗压 强度标准 M P a C =兰 1 0 0 ( 1 ) 式 中，C 为 偏差 系数 ； S为标 准差 ；R 为平均 抗压 强度 。 1 3配 合 比方案 为了研究水泥掺量、 粉煤灰掺量和废 旧沥青混凝 I 4 8 铁道建筑 土碎石混合料配比对水稳碎石无侧限抗压强度的影响 规律 ， 设 计 了如 表 4所 示 的 3大 组 9小 组 配合 比。 1 4试件 的制 作与 养护 本次试 验根据 公 路工程无机 结合料稳 定材 料 表 4 9组试样配合b 试验规程 采用静力压实法制备试件 。试件从试 模脱出并称重后 ， 用塑料保鲜膜包裹 ， 随即放入密封湿 气箱 中养 护 7 d ， 整 个 养 生 期 间 温 度 保 持 在 ( 2 0 - i- 2 ) ， 养护最后一天 ， 取 出试件拆开塑料膜 ， 浸泡在水 中， 水的深度使水面在试件上约 2 5 e m。质量损失超 过 1 0 g的试件 ， 予 以废 除 。 2 试验结果与分析 2 1无侧 限抗压强 度试 验 试件 的无侧限抗压强度 尺 的计算公式为 = =0 0 0 0 0 5 7 P ( 2) 式 中 ， 为试 件 的无侧 限抗 压 强度 ( MP a ) ； P为试 件 破 坏时 的最 大压力 ( N) ； A为试 件 的截面 积 ( mm ) 。 无侧限抗压强度见 表 5 ， 平均无侧限抗压强度 和 偏差系数见表 6 。水泥和粉煤灰掺量与无侧限抗压强 度 的关 系见 图 1 。 表 9组每组 l 3个试 件无侧 限抗压 强度 k l P a 表 6 9组试件平均无侧 限抗压强度和偏差系数 茸 美 蕈 图 1 水 泥和粉煤灰 掺量 与无侧 限抗压 强度关系 由表 6和图 1可 以看 出 ： 1 ) 当粉煤灰掺量为 9 时 ， 随着水泥掺量的增加 ， 水 稳碎 石 的无 侧 限抗压 强度 随之 增加 。 当水泥掺 量 增 2 0 1 2年第 1 O期 大掺 量废 旧沥青混凝土水泥稳定碎石的试验研究 1 4 9 大到 4 8 时， 其强度为 1 6 8 M P a ， 满足作为公路底基 层 的低 限 强 度 标 准 。水 泥 掺 量 为 6 时 ， 其 强 度 为 2 2 2 M P a ， 仍不能满足作为公路基层的低限强度要求。 2 ) 粉煤灰掺量为 1 1 时， 随着水泥掺量 的增加水 稳碎石的无侧限抗压强度随之增加 。当水泥掺量增大 到 4 3 时 ， 其强 度为 1 5 5 MP a ， 满足 作 为公路 底基 层 的低 限强度标 准 。水 泥 掺 量 为 6 时 ， 其 强 度 为 2 4 3 MP a ， 接近二级及二级 以下公路基层的低限强度要求。 3 ) 粉 煤灰 掺量 为 1 3 时 ， 随着 水泥 掺量 的增加 水 稳碎石的无侧限抗压强度随之增加。当水泥掺量增大 到 4 4 时， 其强度为 1 6 1 MP a ， 满足作为公路底基层 的低限强度标准 。水泥掺量为 6 时， 其强度为 2 6 2 MP a ， 满 足作为 二级及 二级 以下公 路 基层 的强 度要 求 ， 但仍不能满足高速公路和一级公路基层的强度要求。 4 ) 当水泥掺量为 2 4 时， 粉煤灰 的掺量对水 稳 碎 石 的无 侧 限 抗 压 强 度 影 响 不 大 ， 当水 泥 掺 量 在 4 一 6 时 ， 粉煤灰的掺量对水稳碎石 的无侧限抗压 强度影 响不 断增 大 。 5 ) 由表 3和表 5可以得 出， 试样偏差系数均满足 规范规定要求。 综 上所 述 ， 如 果要 提 高 大 掺 量废 旧沥 青 混 凝 土水 稳碎石 的无 侧 限抗压 强度 ， 水 泥掺 量 在 4 以上 时 ， 可 考虑增加粉煤灰掺量来提高其抗压强度 ， 或者直接提 高水泥掺量 ， 但造价会有显著提高。 2 2 劈 裂 强度试 验 水稳 碎石 的劈裂 强度体 现 的是材 料对 受拉 破坏 的 抵抗 能力 ， 即抗 裂 性 能 。试 验 按 照 公 路 工 程 无 机结 合料稳定材料试验规程 进行 了劈裂试验 ， 采用最 大 干密度和最优含水率成型 1 5 0 mm1 5 0 m m 圆柱形 试件 ， 养生 6 d ， 然后浸水 2 4 h ， 测定其饱水劈裂强度 。 试验结 果见 表 7和 图 2 。 表 7 9组试件平均劈裂强度 MP a 图 2 水泥和粉煤灰掺量与劈裂强度关系 由表 7和 图 2可 以看 出 ， 劈 裂 强 度 与水 泥 和 粉 煤 灰掺量的关系和无侧限抗压强度与水泥和粉煤灰掺量 的关系相似。水稳碎石的劈裂强度与无侧 限抗压强度 呈正 比例关 系， 劈裂 强度约为无侧 限抗压 强度 的 1 1 O 。水 稳碎 石 的劈 裂强 度 越 大 ， 对 收 缩 的抵 抗 能 力 也 就越大。因此 ， 提高水泥和粉煤灰掺量可以增加水稳 碎石 的抗 收缩 能力 。 3 结 论 通过 对大 掺量废 旧沥青混 凝 土水稳 碎石 的无侧 限 抗压 强度 和劈 裂强 度试 验 研 究 发 现 ， 其 强度 可 以满 足 所有公路底基层强度要求和二级及二级以下公路的基 层强度要求。若要应用 于实际工程中， 还需对其耐久 性 和抗疲 劳等 性能 进行 综合研 究 。 参 考 文 献 1 陈希 梅 ， 王朝 辉 ， 王选 仓 沥 青 混凝 土路 面 再生 处 治优 化 J 公路 ， 2 0 0 8 ( 3 ) ： 1 8 9 1 9 3 2 谢娟 ， 范建华 ， 伍石生 沥青 混凝土工 厂热再 生配合 比设计 及沥青再生剂研究 J 公路， 2 0 0 8 ( 9 ) ： 3 6 8 3 7 2 3 刘芳 ， 郝攀 沥青路面再生技术的特点及发展概况 J 交通 标 准 化 ， 2 0 1 0( 7)： 1 5 2 1 5 4 4 任少英 沥青路 面再生技 术的推广 方略 J 内蒙古 农业大 学学报 ， 2 0 0 8 ， 2 9 ( 4 ) ： 2 4 4 2 4 7 5 武建民 ， 马君毅 ， 郝合瑞 水 泥稳定 旧沥青混凝 土路 面材料 抗冲刷性能研究 J 公路 ， 2 0 0 8 ( 1 2 ) ： 4 l 一 4 4 6 马君毅 ， 谷 志文 ， 吉军 鹏 水 泥稳定 沥青路 面冷再生 技术性 能研究 J 中外公 路 ， 2 0 0 8 ( 4 ) ： 4 O 4 3 7 吴晓春 掺废 旧沥青混合 料的水 泥稳 定基 层路用性 能研究 D 西安 ： 长安 大学 ， 2 0 0 9 8 蔡跃钦 ， 齐 东建 路面基层无侧限抗压强度试件的制作与测 定 J 铁道建筑 ， 2 0 0 6 ( 1 ) ： 8 7 8 9 9 王小召 水 泥稳定碎石基 层断裂性 能 的试 验研究 J 铁道 建筑 ， 2 0 0 8 ( 7 ) ： 1 1 7 1 2 0 ( 责任 审编葛全红)