纖維復(fù)合乳化瀝青廠拌冷再生技術(shù)應(yīng)用研究

趙廷杰

(北京市交通委員會(huì)路政局密云公路分局 北京市 101500)

纖維復(fù)合乳化瀝青廠拌冷再生技術(shù)應(yīng)用研究

趙廷杰

(北京市交通委員會(huì)路政局密云公路分局 北京市 101500)

乳化瀝青廠拌冷再生技術(shù)在我國(guó)高速公路、干線(xiàn)公路及市政道路大中修、改擴(kuò)建項(xiàng)目中得到了廣泛應(yīng)用。在常規(guī)乳化瀝青廠拌冷再生的基礎(chǔ)上，對(duì)纖維復(fù)合乳化瀝青廠拌冷再生技術(shù)材料性能進(jìn)行了研究，研究結(jié)果表明：纖維復(fù)合乳化瀝青廠拌冷再生混合料可以應(yīng)用于重載交通條件下的高速公路瀝青路面中面層。

道路工程；乳化瀝青；廠拌冷再生；纖維；再生劑

目前，我國(guó)對(duì)乳化瀝青廠拌冷再生技術(shù)進(jìn)行了較多的研究，在高速公路、干線(xiàn)公路及市政道路大中修、改擴(kuò)建項(xiàng)目中也已得到了較廣泛的應(yīng)用。但是，目前各項(xiàng)目的乳化瀝青廠拌冷再生混合料主要采用的是常規(guī)配方，混合料通常由RAP料、新骨料、礦粉、水泥、水、乳化瀝青等材料組成，且混合料的部分性能指標(biāo)的峰值略低于熱拌瀝青混合料。本文以京承高速公路中修項(xiàng)目為依托，在常規(guī)乳化瀝青廠拌冷再生混合料的基礎(chǔ)上，添加了部分纖維與再生劑，對(duì)改良后的冷再生混合料材料性能進(jìn)行研究，供瀝青路面大中修、改擴(kuò)建項(xiàng)目參考。

1 概況

京承高速公路(二期)途徑順義、昌平、懷柔、密云三區(qū)一縣，于2006年9月竣工通車(chē)，起點(diǎn)為順義區(qū)高麗營(yíng)，終點(diǎn)密云縣沙峪溝，路線(xiàn)全長(zhǎng)46.7km，為全封閉、全立交的高速公路。設(shè)計(jì)行車(chē)速度120km/h，雙向6車(chē)道。截至2015年，京承高速公路(二期)自建成投入運(yùn)營(yíng)已近10年，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，路面局部出現(xiàn)了病害，主要表現(xiàn)為車(chē)轍，車(chē)轍深度約2～3cm。為避免路面技術(shù)狀況進(jìn)一步下降，2015年9月對(duì)路面病害進(jìn)行了維修處治。

京承高速公路路面類(lèi)型為瀝青混凝土路面，原路面結(jié)構(gòu)為5cmSMA-16上面層+6cmAC-20C中面層+7cmAC-25C下面層+54cm二灰碎石基層，路面總厚度為72cm。根據(jù)維修設(shè)計(jì)方案，車(chē)轍病害處治方案為：銑刨11cm瀝青面層，回補(bǔ)6cm纖維復(fù)合乳化瀝青廠拌冷再生層+5cmSMA-16上面層。

5cmSMA-166cmAC-20C7cmAC-25C54cm二灰碎石

圖1 原路面結(jié)構(gòu)

圖2 維修路面結(jié)構(gòu)

2 材料組成設(shè)計(jì)

2.1 原材料技術(shù)要求

表1 乳化瀝青的技術(shù)要求

冷再生混合料中的乳化瀝青應(yīng)采用項(xiàng)目級(jí)專(zhuān)用乳化瀝青，應(yīng)根據(jù)瀝青面層銑刨料中老瀝青的老化程度進(jìn)行復(fù)配，同時(shí)還應(yīng)對(duì)老瀝青有一定程度的軟化作用，并能對(duì)瀝青面層銑刨料形成全面的裹覆。本項(xiàng)目采用慢裂快凝型乳化瀝青。其技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。

其余原材料RAP料、新骨料、碎石、礦粉、水泥、水等原材料均滿(mǎn)足規(guī)范要求。

2.2 級(jí)配設(shè)計(jì)

采用特種專(zhuān)用篩分設(shè)備將11cm瀝青上、中面層銑刨料篩分成0～5mm、5～10mm、10～20mm三檔，為了調(diào)整礦料級(jí)配，添加了一定比例的10～20mm碎石。此外，為了提高冷再生混合料的水穩(wěn)性能，外摻1.5%的32.5普通硅酸鹽水泥。各檔材料摻配結(jié)果見(jiàn)表2，合成級(jí)配見(jiàn)圖3。

表2 再生混合料設(shè)計(jì)摻配結(jié)果

2.3 纖維用量

纖維材料在熱拌瀝青混合料中的應(yīng)用已比較廣泛，其作用機(jī)理主要是加筋原理，在瀝青混合料中摻配一定數(shù)量的纖維用來(lái)提高混合料的抗拉強(qiáng)度。目前相關(guān)研究結(jié)果表明，乳化瀝青廠拌冷再生混合料劈裂強(qiáng)度峰值相比熱拌瀝青混合料要稍低，因此本項(xiàng)目參考相關(guān)資料，在冷再生混合料中外摻0.5%的A型纖維。

2.4 再生劑用量

目前，我國(guó)乳化瀝青廠拌冷再生混合料配合比設(shè)計(jì)中，RAP料主要是做為黑色石料來(lái)?yè)脚?。為了激活RAP料中的舊瀝青的活性，提高混合料的柔塑性，本項(xiàng)目冷再生混合料配合比設(shè)計(jì)時(shí),采用SGT1501常溫再生劑，外摻用量為0.6%。

2.5 最佳含水率

采用表2摻配比例，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，乳化瀝青用量取3.5%，水泥用量取1.5%，按照0.5%的變化梯度采用不同用水量進(jìn)行試驗(yàn)，采用最大干密度對(duì)應(yīng)的含水量為最佳含水量。從圖4可以看出，本項(xiàng)目最佳含水量為4.5%。

2.6 最佳乳化瀝青用量

采用相同的材料摻配比例，乳化瀝青分別采用2.5%、3.0%、3.5%不同用量，并根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)改變外摻水用量，擊實(shí)馬歇爾試件，并綜合分析馬歇爾試件的毛體積相對(duì)密度、空隙率、劈裂強(qiáng)度與60℃穩(wěn)定度等指標(biāo)，具體試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖5～圖8，綜合各項(xiàng)指標(biāo)要求，本項(xiàng)目最佳乳化瀝青用量為3%。

3 混合料性能驗(yàn)證

根據(jù)上述配合比設(shè)計(jì)結(jié)果，RAP料0～5mm、5～10mm、10～30mm與新礦料10～20mm、礦粉的添加比例為33∶16∶37∶12∶2，外摻1.5%的32.5普通硅酸鹽水泥，A型纖維0.5%，再生劑含量為0.6%，最佳含水率為4.5 %，最佳乳化瀝青用量為3.0%，進(jìn)行了混合料的60℃動(dòng)穩(wěn)定度、15℃劈裂強(qiáng)度、60℃穩(wěn)定度、干濕劈裂強(qiáng)度比與凍融劈裂強(qiáng)度比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3，從試驗(yàn)結(jié)果可知，冷再生混合料各項(xiàng)性能均滿(mǎn)足規(guī)范技術(shù)要求。

表3 性能驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果

4 試驗(yàn)路鋪筑及應(yīng)用效果

京承高速公路冷再生路面現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)生48h后取芯，取芯效果見(jiàn)圖9，芯樣完整、密實(shí)，芯孔壁光滑。冷再生混合料性能滿(mǎn)足《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》JTG F41—2008的要求。京承高速公路維修至今已有10個(gè)月，目前使用效果良好，路表無(wú)病害。

京承高速公路纖維復(fù)合乳化瀝青廠拌冷再生混合料應(yīng)用在第三車(chē)道中面層，6cm等厚替代改性瀝青AC-20熱拌瀝青混凝土，冷再生與上面層鋪筑間隔3h，早期強(qiáng)度高，70t運(yùn)輸車(chē)在施工僅3h的冷再生層上進(jìn)行攤鋪，覆蓋后2d取出完整芯樣，實(shí)現(xiàn)快速保通，取得良好的應(yīng)用效果。

5 結(jié)論

(1)纖維復(fù)合乳化瀝青廠拌冷再生混合料材料性能滿(mǎn)足公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范要求。

(2)纖維復(fù)合乳化瀝青廠拌冷再生混合料可以應(yīng)用于重載交通條件下的高速公路瀝青路面中面層。

[1] 陳祥峰，張嘉林，常明豐. 廠拌乳化瀝青冷再生配合比設(shè)計(jì)[J].公路，2012(8).

[2] 孫斌.水泥-乳化瀝青廠拌冷再生技術(shù)在昌九高速公路技術(shù)改造工程中的應(yīng)用研究[J].公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版)，2008(11).

[3] 中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部.JTG E20-2011公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程[S].北京：人民交通出版社，2011.

[4] 中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部.JTG H10-2009公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2008.

[5] 中華人民共和國(guó)交通部.JTG D50-2006公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2006.

Application Research of Fiber Composite Emulsified Asphalt Central Plant Cold Recycling Technology

ZHAOTing-jie

(Beijing Committee of Communications Road Affair Bureau Miyun Branch,Beijng 101500,China)

Emulsified asphalt central plant cold recycling technology has been more widely used in large and medium repair, renovation and expansion project of expressway, arterial highways and municipal roads . On the basis of conventional Emulsified asphalt central plant cold recycling, Fiber composite emulsified asphalt central plant cold recycling technology material properties were studied. The results showed that the Fiber composite emulsified asphalt central plant cold recycled mixtures can be used for the intermediate layer under heavy traffic conditions in large and medium conservation projects; And its material properties significantly higher than the emulsified asphalt central plant cold recycled mixes material performance requirements.

Road engineering; Emulsified Asphalt; Central Plant Cold Recycling; Fiber; Regeneration agent

1673-6052(2016)11-0061-04

10.15996/j.cnki.bfjt.2016.11.017

U416.26

B