全深式瀝青路面水泥穩(wěn)定冷再生混合料路用性能

1、全深式瀝青路面水泥穩(wěn)定冷再生混合料路用性能摘 要:本文以現(xiàn)場取回的瀝青層和基層RAP料為原材料，在調(diào)查面層和基層料比例的基礎(chǔ)上，選擇了20:80、33:67、40:60三種面基層混合料比例進行混合料的無側(cè)限抗壓強度、劈裂強度、得出瀝青面層和基層的比例對其力學強度有較大的影響。關(guān)鍵詞：路用性能，材料標準Abstract:Based on the field to retrieve the asphalt layer and the base RAP materials, based on the investigation of surface and base layer material p

2、roportion, choose 20:80, 33:67,40:60 three kinds of surface base mixture ratio of the mixture of unconfined compressive strength, splitting tensile strength, the asphalt surface layer and base on the mechanical strength ratio has great influence.Keywords:Road performance, material standard無側(cè)限抗壓強度無側(cè)限

3、抗壓強度是表征道路基層強度的基本指標，在現(xiàn)行的基層施工技術(shù)規(guī)范和再生技術(shù)規(guī)范中都有明確的要求，無側(cè)限抗壓強度可以直觀的反映出混合料時間的強度特征，試驗過程簡單容易操作，同時抗壓強度與其他強度指標間具有較好的統(tǒng)計關(guān)系。本節(jié)研究了三種面層、基層用料比例、五種水泥摻量下的再生混合料的7d、28d無側(cè)限抗壓強度，通過試驗研究再生混合料料面層：基層用料比例、水泥劑量與無側(cè)限抗壓強度的關(guān)系。1.1試驗方法將銑刨的舊路面材料添加3%、5%、6%、7%、8%四種不同的水泥摻量，面層基層的比例分別為20:80、33:67、40:60，并且根據(jù)擊實試驗確定的最佳含水量，按照現(xiàn)行公路工程無機結(jié)合料穩(wěn)定 材料試驗規(guī)程

4、試驗方法進行。試驗采用靜力壓實法成型尺寸為150mm×150mm的圓柱形試驗，每種水泥摻量的平行試件數(shù)量按照規(guī)范的要求制備，采用標準養(yǎng)生條件進行7d、28d和90d三個齡期的養(yǎng)生，試件的無側(cè)限抗壓強度的計算方法為：式中：-無側(cè)限抗壓強度（MPa）-試件破壞時的最大壓力（N）-試件的直徑（mm）對養(yǎng)生后的試件進行無側(cè)限抗壓強度試驗，在進行再生水泥穩(wěn)定混合料無側(cè)限抗壓強度試驗的結(jié)果處理方面，以抗壓強度的代表值作為抗壓強度的取值。在試驗中每組有3個試件，試件強度代表值的 確定規(guī)則為：取三個試件強度的算術(shù)平均值作為該組試件的強度代表值；如果一組的 最大值 或最小值之間的絕對 差值超過中間值的

5、0.15時，取中間值 作為改組試件 的強度代表值；當一組試 件無 側(cè)限抗壓強度的最小值與最大值差值均超過中間值0.15時，該組試件的 強度則不能作為評定的依據(jù)。試驗后試件的損壞情況見圖1.1。圖1.1 無側(cè)限抗壓試驗損壞后的試件有圖1.1可知，在經(jīng)過無側(cè)限抗壓試驗之后的試件保持著完整性，試件表面有少量集料顆粒脫落，表面產(chǎn)生細小微裂紋。1.2試驗結(jié)果在本文的研究中，原道路中路基和路面材料的比例分別為20:80、33:67、40:60，水泥摻量分別選取質(zhì)量比3%、5%、6%、7%、8%，以下分別就三種面層基層用料比類型的混合料試件無側(cè)限抗壓強度試驗進行論述。（1）面層：基層=20:80無側(cè)限抗壓強

6、度舊瀝青路面和砂礫基層篩分之后的混合料按照質(zhì)量比20:80的比例混合料在一起，分別添加3%、5%、6%、7%、8%質(zhì)量比摻量的水泥在最佳含水量下進行無側(cè)限抗壓強度試驗，試驗結(jié)果見表1.1。表1.1 面層：基層=20:80時五種水泥摻量下無側(cè)限抗壓強度水泥摻量 %抗壓強度（代表值）/MPa7d與28d強度比（%）7d28d32.614.0264.953.474.7173.763.855.507074.325.8374.184.906.4276.3對表1.1的試驗數(shù)據(jù)繪制成為圖表如下：圖1.2 面層：基層=20:80時5種水泥摻量下的無側(cè)限抗壓強度從表1.1的試驗數(shù)據(jù)可知，在面層基層比例為20:8

7、0時的再生混合料無側(cè)限抗壓強度只有在水泥用量為3%的時候不符合規(guī)范要求，5%、6%、7%、8%的試件強度均滿足規(guī)范要求；隨著水泥摻量的增加，再生混合料的無側(cè)限抗壓強度增大；再生混合料7d與28d的無側(cè)限抗壓強度比例在65%76%之間。（2）面層：基層=33:67無側(cè)限抗壓強度按照規(guī)范要求，混合料采用面層與基層用料質(zhì)量比例33:67，水泥摻量分別為3%、5%、6%、7%、8%條件下進行7d、28d無側(cè)限抗壓強度，試驗結(jié)果見表1.2。表1.2 面層：基層=33:67時五種水泥摻量下無側(cè)限抗壓強度水泥摻量 %抗壓強度（代表值）/MPa7d與28d強度比（%）7d28d32.873.7277.153.

8、264.5371.963.455.2166.274.195.6873.784.256.1369.3為了能夠?qū)Ρ?.2的試驗結(jié)果進行較為直觀的分析，繪制水泥冷再生無側(cè)限抗壓強度隨水泥摻量和養(yǎng)生齡期的變化曲線圖1.3。圖1.3 面層：基層=33:67時5種水泥摻量的無側(cè)限抗壓強度從圖1.3的趨勢圖來看，當面層：基層的比例為33:67時，混合料試件的無側(cè)限抗壓強度隨著水泥用量的增加而增加，在我國現(xiàn)行的公路 路面基層施工技術(shù)規(guī)范JTJ034-2000中對二級及 二級以下公 路的水泥穩(wěn)定土的7d浸水抗壓強度的要求為2.53.0Mpa，五種水泥摻量下的再生混合料無側(cè)限抗壓強度均滿足規(guī)范的要求。7d抗壓強度

9、與28d抗壓 強度之比在65%80%之間，參考普通水 泥混凝土強度形成特征，該再生混合料在早期的強度形成是比較快的，基層強度形成較快可以縮短工期，這對于南方多雨地區(qū)和工期短的項目來說很重要，同時工期的縮短可以降低建設(shè)工程費用。（3）面層：基層=40:60無側(cè)限抗壓強度按照同樣的方法混合面層與基層混合料比例40:60，水泥摻量選取3%、5%、6%、7%、8%進行無側(cè)限抗壓強度試驗，其7d與28d養(yǎng) 生后 無側(cè)限抗壓強度見表1.3。表1.3 面層：基層=40:60時5種水泥摻量下無側(cè)限抗壓強度水泥摻量 %抗壓強度（代表值）/MPa7d與28d強度比（%）7d28d32.122.7577.152.5

10、23.1679.763.174.806673.964.9779.784.105.8670.0面層基層用料比例為40:60情況下，水泥摻量在3%、5%、6%、7%、8%下的混合料無側(cè)限抗壓強度的變化見圖1.4。圖1.4 面層：基層=40:60時5種水泥摻量的無側(cè)限抗 壓強度通過表1.3的數(shù)據(jù)可知，當基層面層比例為40:60時，再生混合料的無側(cè)限抗壓強度相比前者普遍減小，水泥摻量在3%、5%時均不能滿足基層對強度的要求，從整體上來看，隨著水泥摻量的增加，再生混合料的無側(cè)限抗壓強度增加，表明舊瀝青混合料的存在對再生混合料的強度是有損害的。綜合以上三種混合料類型的水泥摻量對混合料試件強度的影響可知，在

11、3%8%范圍內(nèi)，水泥用量越大混合料試件的無側(cè)限抗壓強度就越大，這說明水泥的添加是再生物料強度形成的主要原因。為了清晰的反映舊瀝青混合料的存在對再生料強度的影響，以水泥摻量為橫坐標，7d、28d無側(cè)限抗壓強度為縱坐標繪制相應(yīng)的規(guī)律圖。圖1.5 三種面基層比例下的7d無側(cè)限抗壓強度由圖1.5可以看出，從總體上來看，混合料中摻加舊瀝青混合料的比例越大，再生混合料試件的7d無側(cè)限抗壓強度就越小。從7d無側(cè)限抗壓強度的指標來看，水泥摻量越大再生料的的抗壓強度就越大，這說明水泥是再生料強度形成的主要原因。面層物料和基層物料的比例為40:60時，再生混合料7d無側(cè)限抗壓強度較小且不規(guī)律，說明舊瀝青混合料的存

12、在對再生料的強度形成有較大影響，在面層基層比例為20:80時，隨著水泥用量的增加，試件的7無側(cè)限抗壓強度比較有規(guī)律。在舊瀝青混合料摻加較多的面層基層用料比例為20:80混合料中，試件在水泥摻量3%5%的強度增長緩慢，5%7%之間時強度增長較快。 圖1.6 三種面基層比例下的28d無側(cè)限抗壓強度從圖1.6的試驗結(jié)果來看，三種類型的再生混合料試件無側(cè)限抗壓強度 隨著水泥用量的增大而增大；舊瀝青混合料的存在對28d無側(cè)限抗壓強度產(chǎn)生不利的影響，面層與基層物料比例為40:60時再生混合料28d無側(cè)限抗壓強度小并且沒有規(guī)律，水泥用量在3%5%范圍內(nèi)時，再生混合料試件的28d無側(cè)限抗壓強度增長緩慢，水泥摻

13、量在5%以上時再生混合料的強度形成較快。2劈裂強度試驗半剛性基層的抗拉強度是我國 現(xiàn)行的公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范進行設(shè)計和驗算的指標和參數(shù)之一，是評價水泥穩(wěn)定類混合料 的抗拉伸變形能力的重要技術(shù)指標。本文分別對20:80、33:67、40:60面基層用料比例，水泥摻量分別為3%、5%、6%、7%、8%的再生混合料進行劈裂強度試驗，通過以上試驗來研究面基層比例、水泥摻量與再生混合料劈裂強度之間的關(guān)系，為再生混合料原材料摻合比例的優(yōu)化 提供參考。2.1試驗方法選用試件的間接抗拉強度 即劈裂強度來研究水泥冷再生 混合料的抗拉性能，用以評價冷再生混合料的抗拉伸變形能力，并為結(jié)構(gòu)組合 設(shè)計提供設(shè)計參數(shù)。無機

14、結(jié)合料穩(wěn)定材料劈裂強度即試件的間接抗拉強度，在萬能試驗機上進行的，壓力機的加載速率要求控制在1mm/min。試驗采用四種不同的水泥摻量，每個摻量做三個平行試驗，試件的成型、養(yǎng)生方法與無側(cè)限抗壓強度相同，進行劈裂試驗用的加壓條寬度為18.75mm，弧面半徑75mm，長度大于150mm。試件劈裂抗拉強度計算公式為：式中：-試件的間接拉伸強度/MPa； -試件破壞時的最大壓力/N； -試件的直徑/mm； -浸水后試件的高度/mm； -壓條的寬度/mm； -圓心角/rad。2.2試驗結(jié)果原路中路基和路面材料的比例 分別為20:80、33:67、40:60，水泥摻量分別選取質(zhì)量比3%、5%、6%、7%、

15、8%，以下分別就三種面層基層用料比例類型混合料試件的劈裂強度分別進行論述。（1）面層：基層=20:80劈裂強度舊瀝青路面和砂礫基層篩分之后的混合料按照質(zhì)量比20:80的比例混合料在一起，分別添加3%、5%、6%、7%、8%質(zhì)量比摻量的水泥在最佳含水量下進行劈裂強度試驗，試驗結(jié)果見表2.1。表2.1 面層：基層=20:80時五種水泥摻量 下劈裂強度水泥2摻量 %抗壓強度（代表值）/MPa7d與28d強度比（%）7d28d30.280.3971.850.320.4669.660.380.5371.770.390.5570.980.430.5676.8在面層：基層=20:80的混合料類型 下，再生混

16、合料試件 劈裂強度 在不同水泥劑量下的劈裂強度見圖2.1。 圖2.1 面層：基層=20:80時5種水泥摻量下劈裂強度通過表5和圖7可以得到：再生混合料的劈裂強度總體上隨著水泥摻量的增加而增加，再生混合料7d與28d劈裂強度的比值范圍在69%77%，這表明再生混合料試件強度大部分在7d內(nèi)就已經(jīng)形成。（2）面層：基層=33:67劈裂強度按照規(guī)范的要求，混合料采用面層與基層用料質(zhì)量比例33:67，水泥摻量分別為3%、5%、6%、7%、8%條件下進行7d、28d劈裂強度試驗，試驗結(jié)果見表2.2。表2.2 面層：基層=33:67時五種水泥摻量下劈裂強度水泥摻量 %劈裂強度/MPa7d與28d強度比（%）

17、7d28d30.210.3461.750.300.4173.260.280.4858.370.320.5162.780.340.5068面層：基層=33:67時，再生混合料劈裂強度與水泥摻加量之間的關(guān)系見圖2.2。圖2.2 面層：基層=33:67時5種水泥摻量的劈裂強度由表2.2和圖2.2可知，總體上隨著水泥摻量逐漸增多的過程中，再生混合料試件的劈裂強度明顯增大，這表明水泥是再生混合料強度形成的主要原因。（3）面層：基層=40:60劈裂強度按照規(guī)范的要求，混合料采用面層與基層用料質(zhì)量比例40:60，水泥摻量分別為3%、5%、6%、7%、8%條件下進行7d、28d劈裂強度試驗，試驗結(jié)果見表2.3

18、。表2.3 面層：基層=33:67時五種水泥摻量下劈裂強度水泥摻量 %劈裂強度/MPa7d與28d強度比（%）7d28d30.190.3161.350.260.3868.460.290.426970.310.4963.380.330.5164.7面層：基層=40:60時，再生混合料劈裂強度與水泥摻加量之間的關(guān)系見圖2.3。圖2.3 面層：基層=33:67時5種水泥摻量的劈裂強度由表2.3和圖2.3可知，再生混合料劈裂強度隨著水泥用量的增大而增大，相比前者，在水泥用量逐漸增加的條件下，再生混合料強度增長的速率變小。就瀝青混合料比例的增大影響到水泥與集料界面之間的聯(lián)接，導(dǎo)致水泥水化產(chǎn)物難以順利形成

19、。水泥摻加量在超過5%以后強度增長緩慢，在5%以下時相對強度較小。再生混合料早期強度較高，以面層：基層=33:67為例，早期強度是中期強度的66%。（4）基面層比例對劈裂強度影響為了清晰的表現(xiàn)出不同面基層用料比例的劈裂強度指標，分別研究7d、28d養(yǎng)護時間的不同水泥摻量下的劈裂強度。 圖2.4 不同面基層比例混合料 7d劈裂強度 圖2.5 不同面基層比 例混合料28d劈裂強度圖2.4和圖2.5分別是三種面基層比例下再生混合料的7d、28d劈裂強度，對于7d劈裂強度來說，再生混合料隨著水泥用量的增加沒有呈現(xiàn)出較好的規(guī)律。對于28d劈裂強度，隨著水泥用量的增加，強度上升比較穩(wěn)定，水泥摻量在大于7%之后增長已經(jīng)不明顯，水泥摻量對混合料劈裂強度的作用趨于穩(wěn)定。在20%40%之間，舊瀝青混合料所占比例越大，再生混合料的劈裂強度就越小，這說明舊瀝青混合料的存