jo全深式沥青路面水泥稳定冷再生混合料路用性能.doc

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1、全深式沥青路面水泥稳定冷再生混合料路用性能摘 要:本文以现场取回的沥青层和基层RAP料为原材料，在调查面层和基层料比例的基础上，选择了20:80、33:67、40:60三种面基层混合料比例进行混合料的无侧限抗压强度、劈裂强度、得出沥青面层和基层的比例对其力学强度有较大的影响。关键词：路用性能，材料标准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 standard1无侧限抗压强度无侧

3、限抗压强度是表征道路基层强度的基本指标，在现行的基层施工技术规范和再生技术规范中都有明确的要求，无侧限抗压强度可以直观的反映出混合料时间的强度特征，试验过程简单容易操作，同时抗压强度与其他强度指标间具有较好的统计关系。本节研究了三种面层、基层用料比例、五种水泥掺量下的再生混合料的7d、28d无侧限抗压强度，通过试验研究再生混合料料面层：基层用料比例、水泥剂量与无侧限抗压强度的关系。1.1试验方法将铣刨的旧路面材料添加3%、5%、6%、7%、8%四种不同的水泥掺量，面层基层的比例分别为20:80、33:67、40:60，并且根据击实试验确定的最佳含水量，按照现行公路工程无机结合料稳定 材料试验规

4、程试验方法进行。试验采用静力压实法成型尺寸为150mm150mm的圆柱形试验，每种水泥掺量的平行试件数量按照规范的要求制备，采用标准养生条件进行7d、28d和90d三个龄期的养生，试件的无侧限抗压强度的计算方法为：式中：-无侧限抗压强度（MPa）-试件破坏时的最大压力（N）-试件的直径（mm）对养生后的试件进行无侧限抗压强度试验，在进行再生水泥稳定混合料无侧限抗压强度试验的结果处理方面，以抗压强度的代表值作为抗压强度的取值。在试验中每组有3个试件，试件强度代表值的 确定规则为：取三个试件强度的算术平均值作为该组试件的强度代表值；如果一组的 最大值 或最小值之间的绝对 差值超过中间值的0.15时

5、，取中间值 作为改组试件 的强度代表值；当一组试 件无 侧限抗压强度的最小值与最大值差值均超过中间值0.15时，该组试件的 强度则不能作为评定的依据。试验后试件的损坏情况见图1.1。图1.1 无侧限抗压试验损坏后的试件有图1.1可知，在经过无侧限抗压试验之后的试件保持着完整性，试件表面有少量集料颗粒脱落，表面产生细小微裂纹。1.2试验结果在本文的研究中，原道路中路基和路面材料的比例分别为20:80、33:67、40:60，水泥掺量分别选取质量比3%、5%、6%、7%、8%，以下分别就三种面层基层用料比类型的混合料试件无侧限抗压强度试验进行论述。（1）面层：基层=20:80无侧限抗压强度旧沥青路

6、面和砂砾基层筛分之后的混合料按照质量比20:80的比例混合料在一起，分别添加3%、5%、6%、7%、8%质量比掺量的水泥在最佳含水量下进行无侧限抗压强度试验，试验结果见表1.1。表1.1 面层：基层=20:80时五种水泥掺量下无侧限抗压强度水泥掺量 %抗压强度（代表值）/MPa7d与28d强度比（%）7d28d32.614.0264.953.474.7173.763.855.507074.325.8374.184.906.4276.3对表1.1的试验数据绘制成为图表如下：图1.2 面层：基层=20:80时5种水泥掺量下的无侧限抗压强度从表1.1的试验数据可知，在面层基层比例为20:80时的再生

7、混合料无侧限抗压强度只有在水泥用量为3%的时候不符合规范要求，5%、6%、7%、8%的试件强度均满足规范要求；随着水泥掺量的增加，再生混合料的无侧限抗压强度增大；再生混合料7d与28d的无侧限抗压强度比例在65%76%之间。（2）面层：基层=33:67无侧限抗压强度按照规范要求，混合料采用面层与基层用料质量比例33:67，水泥掺量分别为3%、5%、6%、7%、8%条件下进行7d、28d无侧限抗压强度，试验结果见表1.2。表1.2 面层：基层=33:67时五种水泥掺量下无侧限抗压强度水泥掺量 %抗压强度（代表值）/MPa7d与28d强度比（%）7d28d32.873.7277.153.264.5

8、371.963.455.2166.274.195.6873.784.256.1369.3为了能够对表1.2的试验结果进行较为直观的分析，绘制水泥冷再生无侧限抗压强度随水泥掺量和养生龄期的变化曲线图1.3。图1.3 面层：基层=33:67时5种水泥掺量的无侧限抗压强度从图1.3的趋势图来看，当面层：基层的比例为33:67时，混合料试件的无侧限抗压强度随着水泥用量的增加而增加，在我国现行的公路 路面基层施工技术规范JTJ034-2000中对二级及 二级以下公 路的水泥稳定土的7d浸水抗压强度的要求为2.53.0Mpa，五种水泥掺量下的再生混合料无侧限抗压强度均满足规范的要求。7d抗压强度与28d抗

9、压 强度之比在65%80%之间，参考普通水 泥混凝土强度形成特征，该再生混合料在早期的强度形成是比较快的，基层强度形成较快可以缩短工期，这对于南方多雨地区和工期短的项目来说很重要，同时工期的缩短可以降低建设工程费用。（3）面层：基层=40:60无侧限抗压强度按照同样的方法混合面层与基层混合料比例40:60，水泥掺量选取3%、5%、6%、7%、8%进行无侧限抗压强度试验，其7d与28d养 生后 无侧限抗压强度见表1.3。表1.3 面层：基层=40:60时5种水泥掺量下无侧限抗压强度水泥掺量 %抗压强度（代表值）/MPa7d与28d强度比（%）7d28d32.122.7577.152.523.16

10、79.763.174.806673.964.9779.784.105.8670.0面层基层用料比例为40:60情况下，水泥掺量在3%、5%、6%、7%、8%下的混合料无侧限抗压强度的变化见图1.4。图1.4 面层：基层=40:60时5种水泥掺量的无侧限抗 压强度通过表1.3的数据可知，当基层面层比例为40:60时，再生混合料的无侧限抗压强度相比前者普遍减小，水泥掺量在3%、5%时均不能满足基层对强度的要求，从整体上来看，随着水泥掺量的增加，再生混合料的无侧限抗压强度增加，表明旧沥青混合料的存在对再生混合料的强度是有损害的。综合以上三种混合料类型的水泥掺量对混合料试件强度的影响可知，在3%8%范

11、围内，水泥用量越大混合料试件的无侧限抗压强度就越大，这说明水泥的添加是再生物料强度形成的主要原因。为了清晰的反映旧沥青混合料的存在对再生料强度的影响，以水泥掺量为横坐标，7d、28d无侧限抗压强度为纵坐标绘制相应的规律图。图1.5 三种面基层比例下的7d无侧限抗压强度由图1.5可以看出，从总体上来看，混合料中掺加旧沥青混合料的比例越大，再生混合料试件的7d无侧限抗压强度就越小。从7d无侧限抗压强度的指标来看，水泥掺量越大再生料的的抗压强度就越大，这说明水泥是再生料强度形成的主要原因。面层物料和基层物料的比例为40:60时，再生混合料7d无侧限抗压强度较小且不规律，说明旧沥青混合料的存在对再生料

12、的强度形成有较大影响，在面层基层比例为20:80时，随着水泥用量的增加，试件的7无侧限抗压强度比较有规律。在旧沥青混合料掺加较多的面层基层用料比例为20:80混合料中，试件在水泥掺量3%5%的强度增长缓慢，5%7%之间时强度增长较快。 图1.6 三种面基层比例下的28d无侧限抗压强度从图1.6的试验结果来看，三种类型的再生混合料试件无侧限抗压强度 随着水泥用量的增大而增大；旧沥青混合料的存在对28d无侧限抗压强度产生不利的影响，面层与基层物料比例为40:60时再生混合料28d无侧限抗压强度小并且没有规律，水泥用量在3%5%范围内时，再生混合料试件的28d无侧限抗压强度增长缓慢，水泥掺量在5%以

13、上时再生混合料的强度形成较快。2劈裂强度试验半刚性基层的抗拉强度是我国 现行的公路沥青路面设计规范进行设计和验算的指标和参数之一，是评价水泥稳定类混合料 的抗拉伸变形能力的重要技术指标。本文分别对20:80、33:67、40:60面基层用料比例，水泥掺量分别为3%、5%、6%、7%、8%的再生混合料进行劈裂强度试验，通过以上试验来研究面基层比例、水泥掺量与再生混合料劈裂强度之间的关系，为再生混合料原材料掺合比例的优化 提供参考。2.1试验方法选用试件的间接抗拉强度 即劈裂强度来研究水泥冷再生 混合料的抗拉性能，用以评价冷再生混合料的抗拉伸变形能力，并为结构组合 设计提供设计参数。无机结合料稳定

14、材料劈裂强度即试件的间接抗拉强度，在万能试验机上进行的，压力机的加载速率要求控制在1mm/min。试验采用四种不同的水泥掺量，每个掺量做三个平行试验，试件的成型、养生方法与无侧限抗压强度相同，进行劈裂试验用的加压条宽度为18.75mm，弧面半径75mm，长度大于150mm。试件劈裂抗拉强度计算公式为：式中：-试件的间接拉伸强度/MPa； -试件破坏时的最大压力/N； -试件的直径/mm； -浸水后试件的高度/mm； -压条的宽度/mm； -圆心角/rad。2.2试验结果原路中路基和路面材料的比例 分别为20:80、33:67、40:60，水泥掺量分别选取质量比3%、5%、6%、7%、8%，以下

15、分别就三种面层基层用料比例类型混合料试件的劈裂强度分别进行论述。（1）面层：基层=20:80劈裂强度旧沥青路面和砂砾基层筛分之后的混合料按照质量比20:80的比例混合料在一起，分别添加3%、5%、6%、7%、8%质量比掺量的水泥在最佳含水量下进行劈裂强度试验，试验结果见表2.1。表2.1 面层：基层=20:80时五种水泥掺量 下劈裂强度水泥2掺量 %抗压强度（代表值）/MPa7d与28d强度比（%）7d28d30.280.3971.850.320.4669.660.380.5371.770.390.5570.980.430.5676.8在面层：基层=20:80的混合料类型 下，再生混合料试件

16、劈裂强度 在不同水泥剂量下的劈裂强度见图2.1。 图2.1 面层：基层=20:80时5种水泥掺量下劈裂强度通过表5和图7可以得到：再生混合料的劈裂强度总体上随着水泥掺量的增加而增加，再生混合料7d与28d劈裂强度的比值范围在69%77%，这表明再生混合料试件强度大部分在7d内就已经形成。（2）面层：基层=33:67劈裂强度按照规范的要求，混合料采用面层与基层用料质量比例33:67，水泥掺量分别为3%、5%、6%、7%、8%条件下进行7d、28d劈裂强度试验，试验结果见表2.2。表2.2 面层：基层=33:67时五种水泥掺量下劈裂强度水泥掺量 %劈裂强度/MPa7d与28d强度比（%）7d28d

17、30.210.3461.750.300.4173.260.280.4858.370.320.5162.780.340.5068面层：基层=33:67时，再生混合料劈裂强度与水泥掺加量之间的关系见图2.2。图2.2 面层：基层=33:67时5种水泥掺量的劈裂强度由表2.2和图2.2可知，总体上随着水泥掺量逐渐增多的过程中，再生混合料试件的劈裂强度明显增大，这表明水泥是再生混合料强度形成的主要原因。（3）面层：基层=40:60劈裂强度按照规范的要求，混合料采用面层与基层用料质量比例40:60，水泥掺量分别为3%、5%、6%、7%、8%条件下进行7d、28d劈裂强度试验，试验结果见表2.3。表2.3

18、 面层：基层=33:67时五种水泥掺量下劈裂强度水泥掺量 %劈裂强度/MPa7d与28d强度比（%）7d28d30.190.3161.350.260.3868.460.290.426970.310.4963.380.330.5164.7面层：基层=40:60时，再生混合料劈裂强度与水泥掺加量之间的关系见图2.3。图2.3 面层：基层=33:67时5种水泥掺量的劈裂强度由表2.3和图2.3可知，再生混合料劈裂强度随着水泥用量的增大而增大，相比前者，在水泥用量逐渐增加的条件下，再生混合料强度增长的速率变小。就沥青混合料比例的增大影响到水泥与集料界面之间的联接，导致水泥水化产物难以顺利形成。水泥掺加

19、量在超过5%以后强度增长缓慢，在5%以下时相对强度较小。再生混合料早期强度较高，以面层：基层=33:67为例，早期强度是中期强度的66%。（4）基面层比例对劈裂强度影响为了清晰的表现出不同面基层用料比例的劈裂强度指标，分别研究7d、28d养护时间的不同水泥掺量下的劈裂强度。 图2.4 不同面基层比例混合料 7d劈裂强度 图2.5 不同面基层比 例混合料28d劈裂强度图2.4和图2.5分别是三种面基层比例下再生混合料的7d、28d劈裂强度，对于7d劈裂强度来说，再生混合料随着水泥用量的增加没有呈现出较好的规律。对于28d劈裂强度，随着水泥用量的增加，强度上升比较稳定，水泥掺量在大于7%之后增长已

20、经不明显，水泥掺量对混合料劈裂强度的作用趋于稳定。在20%40%之间，旧沥青混合料所占比例越大，再生混合料的劈裂强度就越小，这说明旧沥青混合料的存在不利于再生料强度的形成。水泥稳定再生混合料的强度形成的前期和中期，水泥水化产生的粘结作用是强度形成的关键因素。3 结论（1）从无侧限抗压、劈裂强度的试验结果来看，强度随着水泥用量的增加而增加，随着旧沥青混合料掺入量的增多而减小；说 明水泥是再生混合料试件强度形成的主要原因，旧沥青的存在阻碍了再 生混合料强度的形成。（2）对于掺量来说，水泥掺量在5%以下时试件的强度较小，掺量超过5%后强度增长较快，水泥掺量在5%8%以上时随着水泥用量的增加再生混合料

21、的7d、28d强度增长较快。处于强度因素的考虑，建议水泥掺量大于5%。（3）不同面基层用料比例的情况下，旧沥青混合料的比例越大则混合料时间的累计失水量和温缩系数就变大。综合考虑混合料强度与稳定性、经济性，采用33:67的面积层用料比例。参考文献1 张宏君.基于路用要求的半刚性基层抗裂评价与改善措施研究D.西安：长安大学，2009.2 张嘎吱.水泥粉煤灰稳定碎石基层配合比设计和路用性能研究D.西安：长安大学，2004.3 陈潇. 水泥粉煤灰水泥稳定碎石路面基层材料的设计与研究D.武汉.武汉理工大学，2006.4 Sufian, Zulakmal, Aziz, A Nafisah, Hussain,Mat Zin. Cold In-Place Pavement Recycling in Malaysia. 2005 International Symposium on Pavement Recycling, 2005.4.