[资料]再生剂对旧沥青混合料再生效果的比较研究

发表于2017-01-19    712人浏览    0人跟帖    复制链接  只看楼主

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徐科博士

再生剂对旧沥青混合料再生效果的比较研究1.jpg


文章来源:中国沥青路面


据统计,截止2013年底,我国高速公路通车里程已突破10km,超过美国成为世界第一,国家公路网已基本建成。目前,相当一部分沥青路面已经接近或达到了其设计寿命,需要增加养护投入以维持其应有的通行能力和安全性。可以预见,在不久的将来,我国公路建设将由新建转向维修养护。

 

我国已建高速公路中,90%为沥青路面,因此,沥青路面的再生利用问题显得尤为重要。路面再生分为厂拌热再生(冷再生)和现场热再生(冷再生),其中,又以厂拌热再生为主。通常,厂拌热再生方法是先将旧路面进行铣刨,然后对旧混合料进行2次破碎和筛分,并添加一定数量的新骨料和必要的再生剂,进行厂拌热再生。本文针对厂拌热再生技术,通过室内试验,对比研究了再生剂对旧沥青混合料的再生效果,研究结果可供沥青路面厂拌热再生施工参考。

 

主要原材料试验结果

 

本文介绍针对沥青混合料所用再生剂进行室内试验。采用的旧沥青混合料为新疆维吾尔自治区乌苏至赛里木湖1级公路改高速公路项目中铣刨的中上面层沥青混合料,将其经过2次破碎和筛分后,进行抽提试验。旧沥青混合料油石比为4.4%。试验中,采用了AB两种再生剂,其中A为国内厂家提供的再生剂,B为国外进口产品。本文对2种再生剂技术指标作了相应测试。

 

本文将研究上述2种再生剂对旧沥青混合料路用性能的改善效果,试验用试件是在旧沥青混合料中分别掺加上述2种再生剂进行2次加热成型,试件中未掺加新骨料和新沥青。

 

再生剂对旧沥青混合料再生效果试验

 

针对旧沥青混合料所用再生剂进行了室内试验。试验中,再生剂A掺量为旧沥青混合料中旧沥青质量分数的10%,其中旧沥青混合料中的沥青含量以4.2%计算(旧沥青混合料中沥青含量试验结果为4.4%,考虑一定损耗后按照4.2%计算)。试验采用马歇尔方法,按照普通热拌沥青混合料成型方法进行试件成型,然后分别进行浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、高温车辙试验、低温小梁弯曲试验和小梁疲劳试验,并同时进行不掺再生剂和掺加再生剂B的性能试验对比,试验结果及分析如下。

 

再生剂对旧沥青混合料水稳定性的影响试验

 

浸水马歇尔试验

 

参照JTGE202011公路工程沥青及沥青混合料试验规程》,进行了马歇尔稳定度试验和劈裂冻融试验以比较再生剂A和再生剂B对旧沥青混合料浸水马歇尔残留稳定度的影响。

 

掺入再生剂后,再生混合料的空隙率从10.9%大幅度降至3.7%3.6%,残留马歇尔稳定度也得到明显改善;不掺加再生剂的单纯旧沥青混合料残留稳定度为73.8%,而掺加再生剂AB后,旧沥青混合料的残留稳定度分别达到88.9%90.4%,提高幅度分别达到20.5%22.5%,其中再生剂B的浸水马歇尔性能略优于再生剂A。这是由于再生剂的加入使旧沥青混合料中老化沥青的粘结性能得到恢复,并改善了再生混合料集料之间的粘结,从而大大降低了再生混合料的空隙率,使再生混合料抗水损害的能力得到改善。

 

冻融劈裂试验

 

该试验主要是用于测定混合料试件在冻融循环前后劈裂破坏的强度比,以评价沥青混合料的水稳定性能。

 

掺入再生剂后,再生混合料试件冻融循环后的劈裂强度得到很大提高,再生混合料劈裂抗拉强度比也得到提高,掺加再生剂AB的再生混合料其冻融劈裂强度比提高幅度分别达到68.8%79.0%,从而显著改善了再生混合料的水稳定性能。从冻融循环后再生混合料试件的劈裂抗拉强度看,掺加再生剂AB的再生混合料其冻融劈裂强度分别为1.9171MPa1.9231MPa,基本接近,再生剂B稍优于再生剂A。此外,添加再生剂后,旧沥青混合料的空隙率显著下降,满足路用要求,从而表明再生剂的加入有助于改善旧沥青混合料的压实特性。

 

再生剂对旧沥青混合料高温稳定性能的影响试验

 

参照JTGE202011,进行了车辙试验以检验沥青混合料的高温稳定性。

 

随着沥青路面的老化,旧沥青混合料抗车辙性能大幅度提高。旧沥青混合料的高温动稳定度为5410/mm,掺入低粘度再生剂组分后,再生沥青混合料的抗车辙性能有所下降,但仍远高于普通新拌沥青混合料大于800/mm的规范要求。其中掺加再生剂A的再生混合料其抗车辙性能优于掺加再生剂B的。

 

再生剂对旧沥青混合料低温性能的影响试验

 

该试验用于测定热拌沥青混合料在规定温度和加载速率下弯曲破坏的力学性质,以评价沥青混合料低温拉伸性能。试验方法参照JTGE202011

 

掺入再生剂后,再生混合料小梁试件的最大破坏荷载、跨中挠度、抗弯拉强度及破坏应变等指标均有明显提高。对于抗弯拉强度,掺加再生剂AB的试件比单纯旧沥青混合料分别提高了37.6%15.3%;对于破坏应变,掺加再生剂AB的试件比单纯旧沥青混合料分别提高了40.4%12.7%。由此表明再生混合料比单纯旧沥青混合料具有更好的柔韧性和低温抗裂性能。相比之下,再生剂A的低温抗裂性能要优于再生剂B

 

从试验结果看,无论是旧沥青混合料还是添加了再生剂的旧沥青混合料,其低温破坏应变都不满足规范对上面层混合料的要求(不小于2000με),表明旧沥青混合料老化程度严重,若用于路面施工,则必须添加一定数量的新料。

 

再生剂对旧沥青混合料疲劳性能的影响试验

 

该试验是测定沥青混合料小梁试件重复弯曲直至破坏的疲劳寿命和疲劳能量,破坏点定义为试件劲度降低到初始劲度50%的荷载循环次数,试验方法参照JTGE2020114点弯曲疲劳试验方法。

 

路面使用后期,材料的低温性能和抗疲劳性能是再生混合料路用性能的主要控制指标。上述4点重复加载小梁疲劳试验结果表明:掺加再生剂的再生混合料其疲劳性能均较单纯旧沥青混合料有所提高,提高幅度分别达到32.3%16.8%,其中再生剂A的疲劳性能优于再生剂B。其原因在于再生剂A中存在改性聚合物树脂MPRA,其改善了再生混合料特别是其中老化胶结料的韧性。

 

添加再生剂的旧沥青混合料和新拌沥青混合料路用性能比较

 

本文对掺加再生剂A的再生沥青混合料与新拌AC-20沥青混合料的水损害性能、高温稳定性能和低温抗裂性能进行了比较。

 

AC-20型新拌沥青混合料相比,除浸水马歇尔残留稳定度外(基本持平),掺加再生剂A的再生混合料其他性能均得到提高和改善,且满足规范[10]要求。

 

结论

 

本文针对掺加再生剂A和再生剂B的旧沥青混合料分别进行了浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、高温车辙试验、低温小梁弯曲试验和小梁疲劳试验等,并与不掺再生剂的纯旧沥青混合料性能进行了对比,得到如下结论。

 

(1)掺加再生剂AB后,再生沥青混合料的残留马歇尔稳定度和冻融劈裂强度得到明显改善,两者均能大幅提升再生沥青混合料的水稳定性能;单从水稳定性能看,再生剂A稍优于再生剂B

 

(2)当掺入低粘度再生剂组分后,再生沥青混合料的抗车辙性能有所下降,但仍远高于规范要求;掺再生剂A的再生沥青混合料抗车辙能力优于掺再生剂B的。

 

(3)再生混合料低温小梁弯曲试验结果表明,再生混合料比单纯旧沥青混合料具有更好的柔韧性和低温抗裂性能;相比之下,再生剂A的低温抗裂性能要优于再生剂B

 

(4)4点重复加载小梁疲劳试验结果表明,掺加再生剂的再生混合料其疲劳性能均较单纯旧沥青混合料有所提高,提高幅度分别达到32.3%16.8%,其中再生剂A的疲劳性能优于再生剂B

 

(5)掺国产再生剂A的再生沥青混合料与新拌AC-20型沥青混合料性能对比结果表明,除浸水马歇尔残留稳定度外,再生混合料劈裂强度比、高温稳定性、低温抗裂等性能均有明显优势。


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