道路施工论文范文沥青路面再生实验

　　摘要：本文主要通过沥青再生实验分析，揭示沥青粘结剂热再生机理, 指导沥青混凝土路面再生工艺设计，促进沥青混凝土路面再生利用技术更加完善。

　　关键词：沥青混凝土路面,热再生,实验分析,学术期刊网

　　1前言

　　沥青混凝土路面的再生利用 ,是将旧沥青混凝土路面经过翻挖、回收、破碎和筛分后 ,与再生剂、新沥青材料、新集料等按一定比例重新拌和成混合料 ,满足一定的路用性能并重新铺筑于路面的一整套工艺。沥青混凝土路面的再生利用 ,能够节约大量的沥青、砂石等原材料 ,节省工程投资 ,同时有利于处理废料和保护环境 ,因而具有显著的经济效益、社会和环境效益。随着近年来人们对环保、社会效益的关注 ,沥青混凝土路面再生利用技术越来越受到人们的重视 ,已成为公路工程建设中有待进一步发展的重要实用技术。

　　2再生添加剂扩散渗透的试验设计

　　影响再生沥青粘结剂组分间混溶渗透的3个主要因素是温度、浓度梯度和时间。据此设计模拟试验,以该3个因素为变量, 实际测试它们对粘结剂形成的影响程度, 以揭示沥青粘结剂热再生机理, 指导沥青混凝土路面再生工艺设计。

　　2.1试验设计方法

　　在热再生沥青混合料形成后, 要将旧料表面沥青粘结剂薄膜分为内外两层, 测试其性状差异、验证其混溶均匀程度相对比较困难。考虑到如果设计试验测得旧集料表面内层与外层沥青膜内矿粉与沥青的比例的差异, 也可以从一方面反映再生沥青粘结剂的混溶差异程度。具体来讲, 将掺拌了新沥青( 再生剂) 、但未掺加矿粉的旧沥青料( 含旧矿粉) 与较高温度的石料自然、充分拌和, 此时新添石料表面获得的沥青粘结剂显然主要由旧沥青料外层的沥青膜组成, 测试其中矿粉与沥青比例, 将该比例与理论上完全混溶下应有的比例比较, 即可在很大程度上反映原拌和工序和条件下旧沥青料表面粘结剂的混溶状况。

　　在试验室内模拟工程条件制备旧沥青混合料,并尽可能按照热再生施工过程中的温度状况和再生条件进行新旧料拌和, 以推测实际工程中可能出现的状况。

　　本试验采用的材料如下: 矿料为石灰岩集料

　　( 9.5mm和2.36mm两种粒径) , 表观密度为2.71g/ cm3;矿粉为石灰石粉, 表观密度为2.64g/ cm3;兰炼130号基质沥青, 短期和长期老化的壳牌70号沥青, 相关物理指标测试结果见表1。

　　为简化旧沥青混合料的制备和便于新旧料的分离, 本试验仅采用单一粒径的集料掺加合适用量的矿粉模拟路面旧集料, 然后直接拌和长期老化沥青来模拟路面的旧沥青混合料。

　　取用0.5kg 2.36mm集料、5.5g 老化沥青与5.5g矿粉( 沥青和矿粉用量按沥青膜厚约9m计算) , 按普通沥青混合料拌制工艺拌和而成, 以模拟旧沥青混合料相关情况。新沥青采用兰炼130号沥青, 用量同样为5. 5g, 这样从总体上, 再生沥青粘结剂中矿粉与沥青质量比为0. 5。新添石料取用0. 4kg, 加热至200℃, 采用的单一粒径的9. 5mm集料, 以利于与旧料分开。

　　2.2　试验工艺条件

　　根据对菲克定律的分析, 考虑到热再生过程中常见的工序条件, 将旧料的再生条件分为以下4种情况进行分析:

　　( 1) 旧料常温温度, 不加再生剂;

　　( 2) 旧料预热110℃, 不加再生剂;

　　( 3) 旧料常温温度, 掺加R1100再生剂;

　　( 4) 旧料预热110℃, 掺加R1100再生剂。

　　同时, 上面每一种情况按拌和时间再分为1min和3min两种情形。

　　掺加再生剂时, 为了保证结合料总量不变, 即再生剂与沥青量的总和仍是11g, 同时考虑到该再生剂对旧沥青性能的作用情况取用掺加率为10%( 占旧沥青结合料比例) , 所以旧沥青量调整为5g, 再生剂用量为0.5g, 新沥青量仍为5.5g。在掺加新沥青前, 依据实际拌制工艺, 先掺拌再生剂, 时间均为0.5min, 总拌和时间不变。

　　3试验结果及分析

　　3.1试验结果

　　根据试验设计方案, 在室内进行测试, 得到8个试验条件下的试验数据。

　　3.2多因子方差分析

　　下面对试验结果进行有交互影响的多因子方差分析。试验影响因素及水平。

　　按正交设计方法列出表示试验值变量的观测值, 见表4, 相应的方差分析。

　　F检验的临界值为: F0.90( 1, 1) = 39.9; F0.95( 1 ,1) = 161。可以看出拌和时间、温度和再生剂3个因子的交互作用对粘结剂混溶程度影响很小, 将它们从表5方差分析表中排除出去, 重新得到修正的方差分析表,。

　　此时的F检验临界值为: F0.90( 1, 4) = 4. 54;F0.95( 1, 4) = 7.71; F0.99( 1, 4) =21. 2。可以看出, 旧料预热因素和再生剂因素高度显著地影响粘结剂混溶程度, 拌和时间的不同对粘结剂混溶程度也有显著的影响, 但3因素间交互作用不明显, 也即采取措施越多, 混溶效果越明显。

　　分析试验结果可以得如下结论。

　　( 1) 掺加适量再生剂、对旧料进行预热, 且拌和时间较长的情况下, 基本可以达到再生沥青粘结剂混溶均匀; 而在最不利的条件, 即不掺加适量再生剂、旧料常温温度且拌和时间较短的情况下, 转移到新集料沥青膜内矿粉的含量明显偏低, 矿粉与沥青比例仅为0.19, 也可以理解为在新添石料的再生沥青粘结剂中, 新沥青约占80%, 故而混溶程度不佳。

　　( 2) 旧料温度、再生剂的掺用以及拌和时间这3个再生条件对试验结果影响都很大。添加再生剂后,粘结剂混溶程度平均提高22%; 旧料预热后粘结剂混溶程度平均提高28%; 拌和时间延长后粘结剂混

　　溶程度平均提高20%。仅采用一个有利于再生沥青混溶的条件时, 粘结剂混溶程度都在60%左右( 试验条件Ⅱ、Ⅲ和Ⅴ) ;而同时采用两个有利于再生沥青混溶的条件时, 则粘结剂混溶程度都在90%左右( 试验条件Ⅳ、Ⅵ和Ⅶ) , 此时可以认为达到比较理想的混溶效果。

　　根据上述试验结果, 针对具体工程情况, 在沥青混凝土路面再生利用过程中, 建议应至少采用掺加再生剂、预热旧料以及延长拌和时间3个条件中的两项来促使新旧沥青粘结剂的充分混溶再生, 以保证再生沥青粘结剂质量。

　　4结论

　　总而言之，沥青混凝土路面的再生利用 ,是将旧沥青混凝土路面经过翻挖、回收、破碎和筛分后 ,与再生剂、新沥青材料、新集料等按一定比例重新拌和成混合料。热再生过程中,在沥青混凝土路面再生利用过程中,应至少采用预热旧料温度、掺加再生剂, 以及延长拌和时间3个条件中的两项来促使新旧粘结剂的充分混溶再生, 保证再生沥青粘结剂质量。