热再生RAP预制构件尺寸效应分析研究.pdf

文章编号:():./.热再生 预制构件尺寸效应分析研究詹世佐王 毅颜 晶胡姬科(.北方道路科技(辽宁)有限公司 沈阳市.贵州黔和物流有限公司 黔南布依族苗族自治州.贵州高速公路集团有限公司贵阳营运管理中心 贵州市)摘 要:为探究热再生 预制构件的尺寸效应文章选取 和 两种不同级配将成品构件制成不同尺寸的试件进行无侧限抗压强度、劈裂强度及抗弯强度测试 结果表明:厚度变化对抗压强度和劈裂强度影响较大具有明显的尺寸效应 级配构件由于具有一定的骨架相比于 级配构件其强度随厚度的变化趋势更缓慢 关键词:热再生 预制构件尺寸效应抗压强度中图分类号:文献标识码:前言近年来我国公路进入大规模维修养护阶段此过程产生大量的沥青混合料回收料()据统计在“十三五”期间大中修工程产生的 超过 亿吨 中沥青资源约.亿吨如此庞大的再生资源如果直接废弃将造成严重的环境污染因此如何合理利用这部分资源是现阶段公路工程建设亟需解决的难题之一热再生沥青混合料预制构件是近年提出并推广应用的 再生利用新技术该技术对 进行破碎筛分并分档确定级配后掺入再生剂、纤维增强剂等外加剂以热再生技术为基础经过生产线振动压实工艺制成公路附属设施构件如路缘石、排水沟、泄水槽等 其 掺量可达 以上具有良好的耐久性能 能够有效改善目前常用的水泥基材料构件病害频发且修复困难的现状目前关于沥青材料尺寸效应的研究较少 杨彦海等人对不同级配、不同尺寸的沥青混合料非标准试件劈裂抗拉强度进行研究发现其尺寸效应系数随着试件高度的增加不断减小郝丕琳对沥青混合料的抗剪性能进行研究采用数值模拟的方法论述了沥青混合料的尺寸效应变化规律易富等人以 为研究对象确定不同级配条件下的临界尺寸与临界强度验证了尺寸效应理论对于沥青混合料的适用程度文章通过无侧限抗压强度、劈裂强度、抗弯强度等试验对热再生 预制构件的尺寸效应进行研究以期为该技术在公路附属设施构件尺寸设计中的应用提供一定参考 试件制作与试验设计.试件制作根据试验所用试件厚度的不同选择两种不同的级配类型(、)通过测试 的集料筛分结果及旧沥青含量等数据进行马歇尔试验以空隙率为主要控制指标最终确定各级配 与新集料掺配比例如表 所示 调配后级配曲线如图、图 所示表 不同级配类型预制构件 掺配比例级配类型集料类别掺配比例/旧沥青含量/再生剂掺量/油石比/新集料.新集料.确定级配后采用生产线振动压实设施预制成型然后根据试验需要对试件进行钻芯或切割 其中抗压强度试验与劈裂强度试验所用试件尺寸为:圆柱体试件 级配构件切割厚度分别为 年 第 期 北方交通图 再生沥青混合料 级配曲线图 再生沥青混合料 级配曲线、级配构件切割厚度分别为、直径均为 抗弯强度试验所用尺寸为:方形板状试件 级配构件切割厚度分别为、级配构件切割厚度分别为、边长均为.试验设计()无侧限抗压强度试验采用电液伺服万能材料试验机试验温度为.将保温过的试件以/的加载速率均匀加载直至试件破坏读取峰值 试验示意图见图 试件的抗压强度按照式 计算:()式 中:为试件的抗压强度单位为 为试件破坏时的最大荷载单位为 为试件直径单位为()劈裂强度试验采用 液压伺服试验机试验温度 .加载速率为/具体见图 再生沥青混凝土试件劈裂强度按照式 计算:./()式 中:为劈裂抗拉强度单位为 为图 抗压强度试验示意图图 劈裂强度试验示意图北方交通 年 第 期试验荷载的最大值单位为 为试件高度单位为()板抗弯强度试验该试验使用一套自行设计的简易板试件破坏试验装置如图 所示 装置由千斤顶、压力传感器、垫块、位移传感器以及支座等组成采用 静态应变测试设备读取试验过程中板试件的跨中位移 应变片设置在再生 预制构件的跨中位置当试件跨中变形达到 时记录此时压力传感器读数即为抗弯强度荷载数值图 板试件抗弯破坏试验装置示意图记录跨中变形达到 时的荷载数值抗弯强度按照式 计算:/()式 中:表示抗弯强度单位为 为试件中心变形达到 时压力传感器读数单位为 为垫块与试件接触面积其值为 试验结果分析.无侧限抗压强度结果及分析不同厚度试件的无侧限抗压强度结果见表 整理绘制试验结果见图 表 无侧限抗压强度试验结果汇总试件厚度/无侧限抗压强度/.平均值/.从表 及图 可以看出随着试件厚度增大抗压强度有规律地降低存在抗压强度尺寸效应 当试件尺寸为 时抗压强度达到.通图 不同厚度预制构件试件抗压强度过试验发现试件破坏形式主要为侧向变形未见明显裂缝 级配试件厚度增大时抗压强度急剧下降而 级配试件的抗压强度随着厚度增大降幅明显减缓破坏形式也由侧向变形为主转变为裂缝破坏裂缝发生位置主要是集料与沥青界面处这说明粒径范围越大混合料内部的骨架越能够提供一定的强度 当厚度为 时试件的抗压强度达到.对于再生 预制路缘石构件宽度与高度均大于 此时构件具有较高的承受抗压荷载的能力完全满足使用要求.劈裂强度结果及分析不同厚度试件的劈裂强度结果如表 所示整理绘制试验结果见图 表 劈裂强度试验结果汇总厚度/劈裂强度/.平均值/.从表 及图 可以看出随着试件厚度增大劈裂强度逐渐增大当厚度在 区间即为 级配试件时劈裂强度增幅较大而当 级配试件厚度达到 后劈裂强度增长趋势减缓 当厚度为 时试件的劈裂强度达到 与正常沥青混合料的劈裂强度相近 由于再生 预制构件多为小尺寸构件受力面积有限在荷载作用下不易产生裂缝等病害劈裂强度满 年 第 期 詹世佐等:热再生 预制构件尺寸效应分析研究图 不同厚度预制构件试件劈裂强度足排水沟、泄水槽等构件的使用要求.抗弯强度试验结果及分析不同尺寸板试件的抗弯强度结果如表 所示绘制试验结果如图 表 抗弯强度试验结果汇总长厚比.长厚比.试件跨中变形达到 时的荷载/.抗弯强度/.平均值/.平均值/.图 不同长厚比板试件抗弯破坏强度 从表 及图 可以看出随着试件长厚比减小抗弯强度逐渐增大当长厚比在.区间时变化幅度较缓而长厚比超过 时抗弯强度明显下降说明再生 预制构件在抗弯强度方面存在一定的尺寸效应 试验结果表明增大厚度有利于构件承受弯矩提高构件的力学性能故需根据实际使用情况在关键部位选择不同长厚比使其满足使用要求对于路缘石构件按照传统长度 当正面宽度为 时长厚比为.抗弯强度达到.以上满足偶然受到的车辆荷载作用对于排水沟构件底板厚度为 时长厚比为.抗弯强度达到.满足水压力荷载要求对于泄水槽构件侧板厚度为 时长厚比为.抗弯强度远大于侧向所受的土压力 以上构件关键部位的设定尺寸与传统水泥基构件设计尺寸相当可以代替现有公路附属设施构件 结论()随着热再生 预制构件厚度增大其无侧限抗压强度呈现下降趋势存在明显的尺寸效应相比于 级配 级配的下降趋势明显减缓对于一般路缘石构件抗压强度达到.以上完全满足使用要求()劈裂强度方面随着 级配构件厚度增大劈裂强度增幅较大而 级配构件的增幅相对较缓当厚度达到 时经振动压实工艺成型的预制构件与常规沥青混合料劈裂强度相近()预制构件的长厚比对抗弯强度有明显影响当长厚比小于 时构件具有较高的抗弯强度有利于承受弯矩()对于路缘石、泄水槽、排水沟等公路附属设施构件在与传统构件设计尺寸相近的条件下各构件均具有良好的抵抗荷载能力可以替代现有相关构件参考文献 叶操.沥青路面就地热再生技术和温度及老化试验研究.广州:华南理工大学.陈安民任小虎梁小军.热再生预制构件在高速公路附属工程中的应用研究.公路():.温宇宁李荣越宋家楠等.浅谈再生沥青混合料预制构件在高速公路附属设施中的应用.公路():.杨彦海陈冠良杨野等.基于尺寸效应的非标准试件抗拉强度影响规律研究.沈阳建筑大学学报(自然科学版)():.郝丕琳.尺寸效应对沥青混合料抗剪性能的影响规律研究.北方交通():.易富葛丽娜赵琪琪.基于颗粒离散元的沥青混合料尺寸效应及影响因素.公路交通科技():.(下转第 页)北方交通 年 第 期面旧料的 循环利用为高速公路养护维修事业提供新技术拓展新思路 结语该项目作为高速公路绿色低碳典型案例充分发挥现有科研成果的实用价值有效推进废旧沥青路面材料再生技术向工程化、产业化方向转型实现从先行先试到示范引领从探索创新到创新引领的全面升级持续提高行业示范引领作用 同时该技术可从技术支撑和管理方式等方面推广形成可借鉴、可复制、规模化的产业发展格局进一步推动废旧沥青路面再生利用和产业升级在绿色循环和低碳节能方面发挥积极作用参考文献 张梓仪.高速公路养护工程中沥青路面再生技术的应用.交通世界():.陈志良.沥青路面热再生技术探讨.黑龙江交通科技():.(.).(上接第 页)(.().).:.北方交通 年 第 期