再生磚骨料瀝青混合料性能研究

賈艷東， 劉俊杰， 韓 碩， 甄 艷， 蔡向輝

(1.遼寧工業(yè)大學 土木建筑工程學院，遼寧 錦州 121001；2.錦州市市政工程總公司,遼寧 錦州 121000)

再生磚骨料瀝青混合料性能研究

賈艷東1， 劉俊杰1， 韓 碩1， 甄 艷2， 蔡向輝2

(1.遼寧工業(yè)大學 土木建筑工程學院，遼寧 錦州 121001；2.錦州市市政工程總公司,遼寧 錦州 121000)

隨著經濟的高速發(fā)展，老舊小區(qū)改建、拆遷造成建筑垃圾大幅增長，開展磚骨料應用于瀝青路面的研究具有一定的實用價值和環(huán)保意義。廢棄磚的利用能夠解決骨料短缺的問題，還可以解決環(huán)境污染問題。目前磚骨料應用于瀝青路面的研究還很少，通過馬歇爾試驗進行再生磚骨料瀝青混合料配合比設計，分析不同瀝青用量下瀝青混合料的性能，使其滿足我國現行規(guī)范的要求。研究結果表明：當瀝青用量為5%時，再生磚骨料瀝青混合料各項指標均符合現行規(guī)范要求。

再生磚骨料；瀝青混合料；馬歇爾試驗；路用性能

1990～2000年間，我國城市建筑主要以磚混結構為主，磚與混凝土成為主要的建筑材料。所以，這些建筑物在達到設計使用年限或新建拆除后將產生大量的建筑廢磚。如圖1所示。

圖1 磚混結構拆除

隨著交通與建筑行業(yè)的快速發(fā)展，砂石等建筑材料的需求量急劇增加。因此，在倡導節(jié)能和可持續(xù)發(fā)展的當今社會，對于廢棄磚的再生利用研究顯得尤為重要[1-5]。

目前，絕大部分廢棄磚都未經任何處理，除少部分用于填筑外，有的堆放在露天，有的填埋在地勢低洼的地方，造成嚴重的環(huán)境污染和資源浪費，因此將廢棄磚處理為再生骨料(RCA)十分必要[6]。

由于大部分廢棄磚強度低、空隙率大、微裂紋多、吸水性大，再生磚骨料復合材料的綜合性能普遍較差[6]，但是可以應用于人行道、廣場、農村道路等對于承載能力要求不高的路段。

磚的最大特點是孔隙率大，吸水能力強、吸油能力強，故需針對不同瀝青含量的瀝青混合料分別進行物理性能試驗，從而確定磚骨料瀝青混合料的最佳瀝青用量。

本文通過馬歇爾試驗，研究了不同瀝青用量下，再生磚骨料瀝青混合料的性能。

1 再生磚骨料混合料配合比設計

再生磚骨料在基本物理力學性能上與天然骨料有較大不同[7-9]，再生磚骨料基本物理力學性能如表1所列。

表1 再生磚骨料的基本物理力學性能

天然骨料使用錦州市市政工程總公司攪拌站采購的集料，按照工程實驗要求檢測它們的基本力學性能，如表2、表3所列，瀝青混合料的所有集料的篩分結果如表4所列。

級配理論是依據礦料混合體積最大密實度確定的，與骨料的力學特性無關，所以傳統(tǒng)的級配理論能夠用于磚骨料瀝青混合料的級配設計。將磚骨料通過一系列標準篩進行篩分，計算不同篩孔尺寸下磚骨料的通過百分率。瀝青混合料配合比計算如表5所列。

表2 礦粉的基本物理力學性能

表3 天然骨料的基本物理力學性能

表4 集料篩分結果

表5 瀝青混合料配合比計算表

采用馬歇爾試驗方法進行瀝青混合料配合比設計。瀝青采用AH90瀝青，瀝青比重為1.006 7。其中，磚骨料和瀝青的各項性能指標均符合規(guī)范要求。

馬歇爾試驗瀝青混合料類型采用AC-13型瀝青混合料，磚骨料級配在規(guī)范范圍內進行設計，并呈“S”形曲線，拌和溫度為145 ℃。通過混合料配合比計算可以看出，磚骨料瀝青混合料配合比在規(guī)范要求的高、低限之間，如圖2所示，說明磚骨料瀝青混合料配合比滿足規(guī)范要求。

圖2 磚骨料瀝青混合料配合比曲線圖

2 馬歇爾試驗

本文采用磚骨料摻加不同用量的瀝青(4.5%、5%、5.5%)，分析瀝青混合料的穩(wěn)定度、流值等性能指標。磚骨料瀝青混合料馬歇爾試件如圖3所示。在馬歇爾試件的制作過程中發(fā)現：拌制混合料時，有花白料出現，這是因為磚與瀝青間的粘結性較差，磚粒不容易被瀝青包裹；擊實成型時，由于磚的承載能力較低，部分磚骨料被擊碎。

圖3 再生磚骨料瀝青混合料馬歇爾試件

根據試驗規(guī)程[10]的要求，采用擊實儀雙面擊實75次的成型方法制作馬歇爾試件。為了降低試驗誤差，相同瀝青含量的試驗分別制作四個平行試件，并在試驗過程中嚴格控制拌和溫度及各組分的用量。磚骨料瀝青混合料馬歇爾試驗結論見表6所列。

表6 馬歇爾試驗

由表6可以看出，隨著瀝青用量的增加，馬歇爾試件的實際密度增大，但都小于理論密度，這是因為磚骨料表面附有大量水泥砂漿，造成骨料密度偏小，從而引起瀝青混合料密度偏小；此外，磚骨料孔隙率較大，吸油能力強，造成磚骨料瀝青混合料粒料間空隙率較大。

當瀝青用量為4.5%時，馬歇爾穩(wěn)定度不符合規(guī)范要求，說明瀝青混合料的承載能力不足，這是因為磚骨料的吸油能力較強，瀝青用量較少，導致骨料間粘結力較小，因此不能采用；當瀝青用量為5%時，各項指標均符合規(guī)范要求，可以應用于瀝青路面結構；當瀝青用量為5.5%時，粒料間空隙率不符合規(guī)范要求，由于過大的粒料間空隙率會使表面積水滲入基層，引起基層浸水，從而降低基層的承載能力，因此也不能采用。

粒料間空隙率與飽和度隨瀝青用量的增加而增加，說明瀝青混合料的水穩(wěn)定性降低；隨著瀝青用量的增加，馬歇爾穩(wěn)定度增大，這是由于磚骨料表面粗糙，并含一定的水泥砂漿，孔隙較多，從而吸附更多的瀝青，瀝青用量越多，吸附力越大，從而馬歇爾試件能夠承受的荷載越大；瀝青用量增加時，流值逐漸減小，說明磚骨料消耗的瀝青大部分被吸收，提高了瀝青混合料的抗車轍能力與高溫穩(wěn)定性。

3 結 論

(1) 通過本文研究，說明當瀝青用量為5%時，磚骨料瀝青混合料馬歇爾試驗各項指標均滿足我國現行規(guī)范的要求，因此通過合理處理后的廢棄磚可以應用于對承載能力要求不高的人行道、廣場、農村道路等的瀝青面層。

(2) 由于磚骨料與天然骨料有較大的區(qū)別，因此磚骨料瀝青混合料的拌和溫度要高于天然骨料瀝青混合料，以便形成更好的瀝青膜，增強瀝青混合料的承載能力。粒料間空隙率與飽和度隨瀝青用量的增加而增加，說明瀝青混合料的水穩(wěn)定性降低。

(3) 在瀝青混合料中，瀝青用量關系到瀝青混凝土的穩(wěn)定性。通過本試驗研究，可以看出隨著瀝青用量的增加，馬歇爾穩(wěn)定度逐漸增加，說明承載能力增強；而流值逐漸減小，說明抗車轍能力增加。

[1] 鄧宗才,張戊晨，張小滿.磚含量對再生骨料瀝青混凝土性能影響的試驗研究[J].公路,2013(12):188～193.

[2] 鄧宗才，尉中興，張志清．不同種類再生粗骨料瀝青混全程 料路用性能試驗[J]．公路交通科技，2013，30(2)：9～13．

[3] 鄧宗才，劉 歡，張志清．再生混凝土骨料瀝青混合料級配設計新方法探討[J]．國防交通工程與技術，2011(4)：19～23．

[4] 鐘進軍．再生細骨料性能研究及其在瀝青混凝土中的應用[D]．武漢：武漢理工大學，2012．

[5] Yoon H C,Taeyoung Y,In T K,et al．The application of recycled Concrete Aggregate (RCA) forHot Mix Asphalt (HMA) base Layer Aggregate[J]．KSCE Journal of Civil Engineering,2011,15(3):473～478．

[6] 關子豪,梁敬敏,楊 潔,等.再生礦料瀝青混合料性能研究[J].非金屬礦, 2014,37(1):25～27.

[7] 劉 昕，張 雄，李雯霞,等.國內外再生粗骨料研究新進展[J].建筑技術,2010(1):63～66.

[8] 佘向軍,鄧宗才.再生混凝土骨料在瀝青混凝土路面中的應用研究[J].公路,2008(10):189～192.

[9] 李云霞，李秋義，趙鐵軍．再生骨料與再生混凝土的研究進展[J]．青島理工大學學報，2005，26(5)：16～19，44．

[10] JTG E20-2011,公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程[S].

2016-10-27；修改日期：2016-10-31

遼寧省大學生實踐教育基地(工程實踐教育中心)建設項目“遼寧工業(yè)大學-錦州市市政工程總公司工程實踐教育中心”(2013126)

賈艷東(1969-)，男，滿族，遼寧凌海人，遼寧工業(yè)大學教授．

U416

A

1673-5781(2016)05-0666-03