原创《再生骨料沥青混凝土耐久性试验》：该文是关于沥青混凝土论文范文，为你的论文写作提供相关论文资料参考。
在我国,沥青早期破坏情况十分常见,有的路面通车两年就要进行小修保养,有的路面未到设计年限便要进行加铺表面层等大修,每年需要投入大量维修资金,造成重大经济损失.因此,研究温度、水、车载等对沥青混凝土的影响,提高其耐久性有着重要意义.沥青混凝土的耐久性主要表现在三个方面：高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性.本文通过对再生骨料混凝土进行车辙试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验,测试其耐久性［1］.
1 再生骨料混凝土车辙试验
近年来,由于道路交通量增加速度快,车辙成为沥青路面主要病害之一.经观察,车辙主要分二种情况,较普遍的一种是路面层结构薄弱处,反复受到车载压力变密；第二种为局部路面抗剪强度低,在车轮的反复碾压下,沥青面料被挤到两边,形成两边高、中间低的沟状,如图1和图2所示.轻微车辙破坏路面平整度,影响行车舒适度,较严重的车辙还会影响到行车安全,故控制车辙十分重要.我国目前评定沥青路面高温稳定性的室内试验方法有马歇尔试验、车辙试验和环道试验等.在上述试验中,马歇尔试验方法简单,但试验方法和实际道路路面情况有较大的区别,环道试验最接近实际路面情况,但试验时间长,试验过程复杂［2］.车辙试验和道路实际情况较为符合,试验方法也较为简单,并已列入国家现行规范,故本次试验采用车辙试验.由第二章试验可知,再生骨料和沥青的粘结性较天然骨料强,本文首先试验不同比例再生骨料替换天然骨料情况下沥青混合料抗车辙能力,然后提出一个以抗车辙为主要目的的确定沥青混合料沥青用量设计方法.
1.1 试验方法
采用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》T0703的试验方法,轮碾成型试块尺寸为300 mm×300 mm×50 mm,试验时间为l h,试验温度60 ℃,计算动稳定度的时间为试验开始后45 min到60 min.试验分四组进行,第一组全部采用再生骨料,第二组孔径4.75 mm以下骨料用天然骨料代替,第三组孔径13.2 mm以下采用天然骨料,第四组为全天然骨料.
1.2 试验结果和分析
试验结果如表1所示.从表1可以看出,当尺寸小于4.75 mm以下的骨料用天然骨料代替时,沥青混合料的动稳定度最好,而全部采用再生骨料的沥青混凝土的动稳定度较低.有研究表明,沥青混凝土的抗剪强度对控制沥青车辙起关键性作用,在一定级配下,影响沥青抗剪强度主要有四方面因素：（1）沥青粘度；（2）沥青和矿料化学性质；（3）矿料表面积；（4）沥青用量.通常进口沥青的粘度较高,相对于天然骨料,粒径较大再生骨料对沥青的粘附性较强.对于矿料表面和沥青矿料交互作用的物理-化学过程,现认为沥青和矿粉交互作用后,沥青在矿粉表面产生化学组分的重新排列,在矿粉表面形成一定厚度的扩散溶剂化薄膜.在此薄膜中的沥青为“结构沥青”,在此薄膜外的沥青为 “自由沥青”［3］.所以,对于沥青抗剪来说,在同等沥青比例下,和沥青相互作用的骨料表面积对形成结构沥青有很重要的影响,骨料表面积愈大,形成的沥青膜愈薄,结构沥青所占的比例愈大,沥青混合料的粘聚力也愈高.沥青膜是沥青和矿粉的混合体,矿粉质量是形成薄膜的关键因素.在再生骨料中,虽然大尺寸骨料的表面积较天然骨料大,但小尺寸骨料多为水泥粉、泥粒以及破碎的石头等,质量远不如矿粉.
综上所述,再生骨料沥青混凝土对提高抗剪强度表现在以下两个方面：（1）骨料表面为碱性,和沥青粘性强；（2）骨料表面积大,形成的扩散溶剂化薄膜薄,提高沥青混合料的粘聚力.不利之处在于用于替代矿粉的小颗粒质量太差,不利于形成具有较高粘性的沥青膜.因此,当粒径4.75 mm以上骨料采用再生骨料、粒径4.75 mm以下骨料采用天然骨料和矿粉时,沥青混合料具有较好的粘结力.
2 抗车辙沥青设计
在实际道路沥青面层设计中,往往采用两层不同级配的沥青混凝土,比如上面层采用AC-13密级配细粒式沥青混凝土,下面层采用AC-20C密级配中粒式沥青混凝土.对于上面层沥青混凝土,重点考虑抗磨耗、防滑、抗低温开裂等,而对于第二层沥青混凝土,应重点考虑沥青混凝土的抗剪性.所以,针对再生骨料对沥青的粘结性强,提出一个用沥青混凝土最大抗剪性来确定沥青和矿粉用量的设计方法,用于设计抗车辙的特殊沥青混凝土.
2.1 设计思路
在沥青混合料中,矿粉的添加量直接影响沥青用量,矿粉含量高则沥青用量大,矿粉含量低可减少沥青用量.但在实际施工配合比阶段,若同时以矿粉和沥青用量两个变量来进行试验,工作量很大.可先确定矿粉用量,方法如下：先将骨料按配合比搅拌均匀,振捣密实,测出其骨料间隙率,空隙体积即为沥青和矿粉所占体积,预估沥青用量,按预估用量计算沥青体积,计算出矿粉所占体积,并根据矿粉的毛体积密度,求出所需矿粉用量.再用不同的沥青含量混合料制成马歇尔试验试块,进行抗剪强度试验,获得最佳抗剪沥青含量.
2.2 设计步骤
（1）用直径4.75 mm以上的再生骨料和直径4.75 mm以下的天然骨料按《公路沥青路面施工规范》中“沥青混合料级配及沥青用量范围表”配置骨料.
（2）测出混合后骨料的间隙率,并计算出矿粉用量.
（3）在规范所规定的沥青用量范围内,用不同的沥青含量制成试块,并测其抗剪强度,测出最佳抗剪沥青含量.
（4）用最佳抗剪沥青含量替代现行规范中的最佳沥青含量,设计沥青混凝土配合比.
3 再生骨料沥青混凝土水稳定性试验
在大量的农村公路中,沥青路面水损害较为常见,图3为粘性不足被冻坏,图4为表面颗粒脱落.沥青路面在使用过程中,路面处于潮湿状态时,在车轮动荷载作用下,在路面和车轮接触处产生水压,加快水分渗入沥青混合料内部,从而进入骨料和沥青膜的粘结界面,使得沥青和骨料的粘结性降低,导致混难料脱落、松散.水损坏是沥青路面破坏的重要原因之一,可以采用浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验来分析再生骨料沥青混凝土的水稳定性.
3.1 浸水马歇尔试验
分四组进行试验：第一组骨料粒径在4.75 mm以下采用天然骨料；第二组骨料粒径4.75 mm以下采用天然骨料,骨料粒径4.75 mm以上30%采用天然骨料；第三组骨料粒径4.75 mm以下使用天然骨料,骨料粒径4.75 mm以上60%采用天然骨料；第四组全部采用天然骨料.将试块在恒温水箱中保水48 h后进行马歇尔稳定度试验,每组同时试验三次.
试验结果如表2所示.从表2可以看处,各种级配比例再生骨料沥青混凝土浸水马歇尔残留稳定度差别较小,均远大于现行规范70%的要求.
3.2 冻融劈裂试验
相对于马歇尔试验,冻融劈裂试验在反应水稳定度方面比浸水马歇尔试验更有优势.在进行劈裂试验时,试块主要是受到内部拉力,试块破坏的原因是内部粘结力不足,无法抵抗外部荷载的作用,而粘结力是影响水稳定性的主要因素［3］.
分四组进行试验：第一组骨料粒径在4.75 mm以下使用天然骨料；第二组骨料粒径在4.75 mm以下使用天然骨料,骨料粒径4.75 mm以上30%采用天然骨料；第三组骨料粒径4.75 mm以下使用天然骨料；骨料粒径4.75 mm以上60%采用天然骨料；第四组全部采用天然骨料.将试块放入塑料袋中,放入约10 ml水,在-18 ℃下保持16 h,放入60 ℃的恒温水槽中,拿去塑料袋,保温24 h,取出后进行劈裂试验,每组同时试验四次.
试验结果如表3所示.从表3可以看出,试块的冻融劈裂强度比浸水马歇尔试验略有下降,但均满足现行规范的要求.含不同比例、不同粒径天然骨料的再生骨料沥青混凝土在水稳定性方面试验结果差别较小,故再生骨料的使用对沥青混凝土的水稳定性不会产生较大影响.但根据现行试验规程制作标准马歇尔试块进行浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验在检验水稳定性上有一定的局限性,再生骨料沥青混凝土的优点在于沥青和骨料的粘结力强,缺点在于部分骨料强度不足,耐磨性差.而在马歇尔稳定度试验中,混合料只受到径向的压力,承受这部分力的为骨料间的内摩擦力,无法体现出再生骨料和沥青粘结力强的优势来.另一方面,沥青路面水损害是由车辆轮胎反复碾压,对水渗入沥青混合料中有促进作用,如图5和图6所示,但在马歇尔试验中,无法体现出这种荷载的影响.所以,再生骨料沥青混凝土存在着因耐磨性差而加速水损害的情况,还有待进一步的试验或实际检验.
参考文献
［1］JTJ052-2000. 公路工程沥青及沥青混合料试验规程［S］.北京: 中国交通出版社, 2000.
［2］黄晓明, 张晓冰, 邓学钧.沥青路面车辙形成规律环道试验研究［J］.东南大学学报(自然科学版), 2007, (6): 41-429.
［3］严家伋. 道路建筑材料［M］. 人们交通出版社,2004.
沥青混凝土论文参考资料：
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