市政道路建设中沥青混凝土道路施工技术探究.pdf

Industrial Technology Innovation1 简介随着获得先进技术知识的途径增加1，例如矿物填料、粘合剂的影响及其对铺路材料的相互作用，加上对更耐用道路的需求不断增长，公路工程师发现自己面临着设计可持续路面的挑战。除了粗/细骨料和沥青外，尽管填料占沥青混凝土总重量的“较低百分比”，但它在沥青路面层的性能和总成本中都发挥着独特而重要的作用，对改善热熔胶有不可否认的贡献，不仅延长了其疲劳寿命，而且还大大提高了其在高温下的抗塑性变形和车轮的抵抗力345。然而，尽管有其优点，但在 HMA 中掺入不成比例的填料可能会导致一些有害的困扰。过量的填料会导致沥青混合物由于脆性升高而更容易开裂，而填料添加量不足会因软化效果的上升而导致不稳定。因此，如果要实现所需和可持续的性能，就需要寻找替代材料。目前的预测显示，全球路面建设需求过剩，加上自然资源稀缺，意味着现有的采石场无法维持此类铺路材料不断增长的消费水平。在城市化程度最高的城市和工业化程度最高的国家缺乏丰富的采石场，已经面临着有限资源迫在眉睫的枯竭。因此，考虑到许多方面的总成本（例如生产、运输和储存），在这样的大都市地区，使用传统的碎石粉（CSD）作为填料势在必行。表1 骨料和填料的物理性质本文研究了三种填料含量，粘合剂重量的 10%、20%和 40%。因此，总共评估了 6 种不同的沥青填料胶粘剂，然后与基础纯粘合剂进行了比较。乳香混合过程是使用数字高剪切混合器（由德国施陶芬的 IKA 制造的欧洲之星）完成的。这些混合物是使用大约 400克粘合剂制造的。首先，将填料在 140的烘箱中加热 20 小时以除去颗粒中的水分，并将纯粘合剂保存在 160的加热金属桶中，直到其完全流动。然后，将粘结剂和填料在 160下以 1rpm 旋转的速度剪切1000h，得到均匀的共混物。在混合时，中心目的是使每个填料表面涂有粘结膜，防止结块/絮凝，并将填料颗粒均匀分散在沥青相中，以建立有利的结构网市政道路建设中沥青混凝土道路施工技术探究辛海萌（湖南国湘人力资源劳务责任有限公司，湖南长沙410004）摘要：越来越多的尝试旨在减少大量天然材料的消耗，以节省全球有限的财政资源，这导致了对在沥青路面中使用替代和可持续材料的可行性的调查。大量废弃玻璃及其衍生物最终进入全球垃圾填埋场。这种库存的大量增加现在超过了世界降解这种消费后玻璃的能力。正是这个问题引发了这项调查，即在沥青混凝土生产中的废玻璃作为替代粉末，希望这种利用不仅可以减少全球对采石场稀缺资源的依赖，而且有助于促进有效的固体废物管理。研究结果表明，RWG 增强的绿色可持续道路符合相关规范，RWG 的利用显著改善了这些道路的热敏感性和疲劳性能，从而证实了 RWG 在某些实际应用中的可行性。关键词：市政建设；道路；混凝土中图分类号：TU99 文献标识码：A 文章编号：2096-6164（2023）03-0094-03作者简介：辛海萌（1988-），男，山东潍坊人，中级工程师，主要从事市政道路建设中沥青混凝土道路施工技术探究工作。产业科技创新 2023，5（3）：949695第5卷 第3期辛海萌：市政道路建设中沥青混凝土道路施工技术探究络。在混合操作之后，胶粘剂被冷却到室温。如果在乳香物的成分中没有检测到明显的相分离迹象，则认为样品可以进行进一步的测试。为了与这些考虑到剪切过程中时效硬化效果的制造试样进行公平比较，控制纯沥青也进行了相同的过程。每个乳香都由双字符代码（字母和数字）表示。第一个字符指的是填料性质（RWG和CSD分别是回收废玻璃和碎石粉的缩写）。最后一个字符表示填充剂的剂量百分比（即 10、20和 40%）。例如，RWG20%代表“由纯B50/70 沥青和20%回收废玻璃组成的乳香混合物”。沥青 RWG 和 CSD混合物是根据 ASTMD1559 中详细规定的标准马歇尔方法制造的。对于每种混合物类型，制备了 18 个标准马歇尔型煤，其粘合剂含量在混合物总重量的3.5%至6%之间，增量为 0.5%。在评估马歇尔主要参数后，计算出 RWG 和 CSD 混合物的最佳粘结剂含量（OBC）分别为4.65%和 4.75%。由于 OBC 的差异仅为 0.1%，因此两种混合物类型均选择 4.75%作为 OBC，以主要评估本研究中填料更换的影响。将骨料（粗细部分）、矿物填料和沥青粘合剂在 160下混合，然后在实验室条件下使用自动马歇尔锤（每边 75 次）在 150下进行压实。本研究的选择等级是土耳其公路总局（KGM）规定的活页夹课程等级。2 方法通过使用配备能量色散 X 射线分析（EDX）的扫描电子显微镜（SEM）研究了填料的显微图像（与粘合剂混合之前和之后以及混合物水平）。在这项研究中，高分辨率扫描电镜（由蔡司 EVOMA10）应用于 2000的放大倍率。该评估的主要目的是揭示填料颗粒的分布、细度和形状并相互比较，然后检查涂层填料在沥青相中的相容性。为了评估沥青粘合剂和胶粘剂的稠度，渗透测试是通过测量标准缝针（重量为 100 克）在 5 秒内垂直穿透的十分之一毫米增量的深度来进行的，同时测试环境在室温下保持恒定。作为渗透测试的替代方法，环和球测试（也称为软化点测试）评估了纯粘合剂和胶粘剂达到一定柔软度并且无法携带两个钢制标准球（每个重3.5g，从25mm上掉落）的温度。除渗透等级外，还使用软化点温度来评估温度敏感性，其用渗透指数（PI）（公式（1）表示。PI=(1952-500logPen5-20Ring&Ball)/(50logPen25-Ring&Ball-120)进行延展性测试，通过将标准尺寸的试样压块拉伸到其断裂点来测量沥青材料的延展性，根据 ASTMD50，在 113mm/min 的恒定速度和50的温度下测量断裂时的拉伸距离。由于缺乏理论背景，传统的粘结剂测试被认为缺乏充分研究沥青胶粘结剂的流变分类和表征的能力，因此，对试样进行了 SUPERPAVE 粘结剂测试协议。粘度是影响推铺材料在高温下放置可加工性的非常相关的因素。为了检查不同剂量的不同填料对胶粘剂粘度的作用，本研究使用了 Brookfield 旋转粘度计（类型：DVIIIUltra）。根据 ASTMD135 中规定的准则，在 20 和4402的温度下，在主轴51rpm的恒定速度下进行粘度测量。动态剪切流变仪（DSR）专为测量粘结剂的主要粘弹性参数而开发，可指导路面工程师解释沥青的加载时间和温度相关行为。在该测试中，复数模量(G*)和相角()两个材料函数有资格预测粘合剂在高温下防止路面车辙和环境温度下疲劳开裂方面的性能。由弹性和粘性成分组成的 G*用于反映最大应力与最大应变的比值，并指在重复剪切载荷下总抗变形能力的测量。是沥青对施加的剪切应力的延迟应变响应的指标，这使得它在量化可恢复和不可恢复变形的相对量时很重要。在这项研究中，使用应变控制的动态剪切流变仪（BohlinDSRII，墨尔文仪器有限公司，英国马尔文）在 18 至 66的温度范围内进行了详细的动态力学分析，间隔为 6。根据 ASTMD7175，DSR 测试使用 10 拉德/秒（1.59 赫兹）的恒定角频率进行，以模拟对应于 80 至 100 公里/小时的交通速度的剪切动作。尽管有两种不同尺寸的板几何形状用于预制试样（直径 20 毫米，测试间隙 2 毫米，直径 25 毫米，测试间隙 1 毫米），但由于操作环境，选择了后一种几何形状。为了研究填料更换在静载荷下的效果，对对照压块和 RWG 压块进行了马歇尔试验。测试程序按照ASTMD6927 进行（即以 50.8 毫米/分钟的恒定变形速率和60的温度加载直至达到峰值载荷）。测定了机械（马歇尔稳定性、塑性流动和马歇尔刚度）和体积特性（矿物骨料中的空隙（VMA）、填充粘合剂的空隙（VFB）、空隙含量（Va）和干堆积密度（DBD）。刚度模量被认为是鉴定沥青混合物承载力和粘弹性能的一种非常有利的手段。通过评估刚度模量，间接拉伸刚度模量（ITSM）测试可帮助路面设计师测量柔性路面层的负载扩散能力，并控制路基底部的交通驱动拉伸应变。为了符合 ASTMD4123 的标准，本研究使用万能试验机（UTM）设备通过 ITSM 测试测量沥青控制和 RWG 样品的刚度模量。在变形控制状态下，在 3的参考温度下，以 0 秒的总脉冲重复产业科技创新IndustrialTechnologyInnovation96Vol.5 No.3周期和 124.25秒的上升时间测试了三个重复的马歇尔团矿。因此，刚度模量由以下公式（公式（2）获得：其中，Sm是以 MPa 为单位的刚度模量；F 是以 N为单位的峰值负载；是泊松比（假设为 0.35）;h是样品的平均厚度，单位为 mm;H 是水平变形的平均振幅。疲劳开裂是使用中路面的有害困扰之一。这种开裂不仅缩短了路面疲劳寿命，而且需要相当大的维护预算。任何路面的预期疲劳寿命都可以通过达到总结构失效标准所需的荷载循环总数来预测。虽然有几种实验室测试方法来表征铺路材料的疲劳行为，但间接拉伸疲劳测试（ITFT）是最优选的，因为除了实用、简单和可重复之外，该测试还允许测试标准马歇尔煤球。在这项研究中，ITFT是根据EN1269724进行的（即在25的恒定测试温度和250kPa的恒定循环应力下）。为了创建重复载荷和永久变形的响应关系，动态蠕变测试可以很好地作为柔性路面车辙行为的功能模拟。该检验最具解释性的结果之一是由累积塑性应变与载荷循环总数组成的蠕变曲线。3 结果和讨论3.1 图像分析按EDX检测的重量百分比总结了B50/70粘合剂、填料、胶粘剂和混合物的主要化学成分。CSD 填料仅包含氧化硅，而 RWG 填料由高含量的硅（40.71%），低含量的碱金属（7.34%钠）和低碱土金属（11.71%的钘和 1.41%的镁）组成。根据化学成分数据，本研究中使用的玻璃类型是钠玻璃，通常用于玻璃容器和窗玻璃。先前已经证明，矿物填料中CaO 的存在可能有助于粗粒和沥青粘合剂之间的某些粘附。此外，已知含镁的填料对沥青粘合剂具有相对较高的结合亲和力。考虑到 RWG 的化合物，其加入有望显著提高沥青混凝土的性能，特别是抗疲劳性。一旦 RWG 被纳入纯沥青中，其他金属硅的比例最终会在每个乳香水平上消失。因此，由于其硅含量相对较高，碱性含量较低，从化学角度来看，利用 RWG 作为沥青材料中的填料被认为是方便的。选定的视图说明了图 1 中填料颗粒与沥青混合前后以及混合物水平的 SEM 图片。对普通填料微图像（图 1（a）的研究表明，RWG晶粒表面相对粗糙，棱角分明，边缘断裂尖锐，表明 RWG 能够在沥青基体的粗骨料中产生更好的内摩擦和有前景的互锁结构。图1 搜索引擎优化图像（a）：RWG 和 CSD；（b）：RWG10%和CSD10%；（c）：RWG20%和CSD20%；（d）：RWG40%和 CSD40%；以及（e）：沥青与 RWG 和 CSD视图的浅色颗粒对应于富含填料的相，而深色区域反映了富含粘合剂的相。很明显，无论填料类型如何，提高粉末含量都会增加沥青基质中轻相的外观。在乳香水平上包含 RWG 显示出多相表面形态。除了嵌入在富含粘合剂的相中的 RWG 粉末颗粒外，表面上还存在一些颗粒的明显团聚，特别是填料含量为20%和40%的颗粒。相比之下，CSD 颗粒的溶解和分散相对更均匀，如图 1（b-d）所示。与 RWG 的沥青混合物似乎具有排列良好的胶体结构，如图 1（e）所示均匀地结合骨料。相反，在 CSD 混合物的情况下，已经检测到不规则的结构模式。4 结语本文研究的主要贡献是实验验证了在沥青粘结层中利用 RWG 作为适当的填料代替常规碎石粉。这种方法有以下几个优点，包括减少固体废物的负担，保护生态系统，降低路面建设成本以及延长路面使用寿命。参考文献：1 周杰.市政道路建设中改性沥青混凝土路面施工技术探究J.中文科技期刊数据库（全文版）工程技术，2017（05）：00093-00093.2 何沁.道路建设中改性沥青混凝土路面施工技术探究 J.建材与装饰，2016（37）：201-202.3 王超.探究市政公路沥青混凝土路面施工技术的优势与不足J.城市建设理论研究（电子版），2020（11）：50-51.4 高天星.改性沥青混凝土市政道路施工技术探究 J.工程技术（文摘版）建筑，2016（08）：00028-00028.5 许吉旭.沥青砼道路施工技术在市政道路施工中的应用J.中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术，2016（03）：00068-00068.