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探讨沥青路面养护工程铣刨料掺量对水稳碎石基层性能的影响
摘要:近些年来,我国一直都在不断地推行节能环保政策,同时也有效地实现了水稳碎石铣刨料的回收以及再利用,对于资源进行了节约,同时也降低了投入的成本。在本篇文章当中主要会对于沥青路面养护工程的铣刨料掺量对于水稳碎石基层性能所产生的影响进行探讨,分别对于铣刨料的掺和量为0% 、20% 、40%以及60%,包括80% 、100%的时候水稳碎石的基层具体情况进行实验检测,分析其力学性能,包括刚度以及抗裂以及抗冲刷的能力。经过研究之后可以发现铣刨料的掺和量越高,那么基层7d的抗压强度包括28d的劈裂强度就会越低,其干缩系数以及冲刷质量的损失率会非常大,基层的路用性能会不断的降低,所以在施工的过程当中一定要对于铣刨料的掺加量进行严格的控制。
关键词:沥青路面;养护工程;铣刨料掺量;水稳碎石基层
引言
经研究,对于沥青路面的铣刨料进行二次利用,一方面能够有效的降低对于资源方面的浪费,减少在投资时的所花费的费用,另外一方面也能够有效的防止环境出现污染的现象,可以真正的实现节能环保的目标。但是因为铣刨料本身具有着极强的吸水性能,而且压碎值也比较高,会降低水稳碎石基层路面的使用性能,所以这在一定程度上也会降低其使用效率。铣刨料的比例如果逐渐增大的话,那么基层的混合料的吸水性能也会明显的增强,其干密度会出现下降的现象,这严重的降低了基层的强度以及刚度,包括抗冲刷的性能。铣刨料颗粒的差异不仅对于其力学性能会产生一定的影响,同时对于基层的路用性能也会造成一定的影响。当铣刨料的颗粒比较小的时候,那么其内部的杂质越多,通常来说是没有办法进行直接应用的,为了能够全面且深入的对于铣刨料的掺量对于水稳碎石基层路用性能会产生怎样的影响进行探讨,在本篇文章当中主要会设置不同的比例来对于各种掺量的基层混合料具体进行实验探讨,并且得到了相关的试验参数。
1、原材料跟配合比设计
1.1对于原材料进行选配
在本次试验的过程当中,所利用的是某普通公路的沥青路面的铣刨旧料,使用筛分法来对于其相关指标进行测定以及分析,并且确定各个颗粒的铣刨料的具体含量,水泥是PC 42.5。铣刨料以及新集料其压碎值分别是23.7以及12.4,水泥的初凝时间为76分钟,终凝时间为155分钟。本次实验当中所选择使用的粗集料利用的是50mm~30mm左右的级配碎石,细集料利用的是中粗砂。
1.2配合比的设计
本次试验过程当中的铣刨料的规格是4.75~9.5mm,9.5~19mm,19~31.5mm,因为粒径小于4.75mm的铣刨料本身的含泥量非常的大,所以经过研究之后决定选择使用新集料。为了能够有效的验证铣刨料的具体掺加量对于其基层相关性能所造成的影响,先后选择了含量不同的铣刨料的基层混合料来对其进行试验研究,全面的对于道路的基层力学性能,包括刚度以及抗裂、抗冲刷性能等进行了综合性的分析。本次实验当中的水泥含量控制在了5%,铣刨料的含量依次选定了0% 、20% 、40%、 60% 、80%以及100%,同时分别对于各个不同掺量的铣刨料的基层试件进行了试验与研究[1]。
2、试验方案
为了能够得到更加精准的数据,在本次实验当中利用了各个铣刨料的掺量先后制作出了水泥碎石的基层试件,等到其达到了规定的养护期限之后依次进行试验检测,以此来得出各项指标,并且根据数据来判断其具体的路用效果。
①铣刨料的含量依次设定为了0% 、20%、 40%、 60%、 80%以及100%,所制作出来的标准试件,在养护了7d之后,对其进行抗压方面的检测,养护了28d之后依次对其进行疲劳强度以及抗裂和抗冲刷性能等一系列内容的检测。
②检测强度以及刚度包括抗冲刷性能的构件属于圆柱形,其具体的规格为设置直径是150mm,高度为150mm,抗压包括劈裂性能在进行检测的时候,其主要的使用设备是液压机,在对于抗冲刷进行检测的时候,利用的则是多功能检测机。
③在进行抗裂性能检测的时候,其具体的结构构件的规格设置为100mm×100mm×400mm,在进行检测的时候,所选择使用的设备是立式支架机千分表,通过静压法来对其进行有效的检测,并且在本次试验的过程当中,所有的数据都是根据《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》来进行展开的。
3、铣刨料的具体掺量对于水稳基层性能产生的具体影响分析
3.1力学性能实验
在实验当中我们选择依次按照0%以及20%、 40% 、60% 、80%包括100%的比例作为标准,对于混合料进行拌和,并且制备好了各个规格的试件来进行实验检测,先后对于测试试件养护7d之后的抗压强度,包括养护了28d之后的劈裂强度进行了试验以及分析[2]。
经过研究之后发现,如果铣刨料的掺入量逐渐加大,那么其水稳碎石的基层混合料的抗压能力以及劈裂强度都会不断的降低,在7d的时候无侧限抗压强度值从本来的6.6 MPa降到了5.3MPa,其降幅甚至高达19.7%。到了28d的时候,其劈裂的强度从原来的0.84 MPa降低到了0.62 MPa,降幅为26.2%。出现这种情况的主要原因就是因为铣刨料相较于一般的碎石来说,其压碎值会更加高一些,而且整体的构成体系是非常的松散的,这种材料本身就缺乏一定的稳定性,所以掺入量越大,就会导致沥青道路的基层各种指标出现非常明显的降低。
3.2刚度试验
在对于刚度方面进行试验的时候,主要的依据就是《公路路面基层施工技术细则》,以此作为标准选择使用抗压回弹模量试验,这样做能够更好的测定出基层混合料的具体刚度,而且非常的准确。在本次刚度试验检测当中选择使用六组标准试件,铣刨料的掺和量依次设定为0% 、20% 、40% 、60%、 80%以及100%,然后对其进行标准养护,分别测定其在7d、28d、60d以及90d时的抗压回弹模量。最终经过研究发现,水稳碎石的基层混合料的龄期越长的话,那么其本身的抗压回弹模量就会越高,而混合料当中的铣刨料如果掺加量越大,那么其抗压回弹模量也会相应的降低。
3.3干缩抗裂性能试验
水稳碎石基层跟其他类型的半刚性基层基本上是一样的,也具有着很强的干缩性能,而正是这种干缩性能降低了水稳碎石基层在使用过程当中的性能,所以必须要对于各种铣刨料掺量的水稳碎石基层的混合料进行干缩抗裂性能方面的检测,依旧将铣刨料的掺加量依次设定为0%、 20% 、40%、 60%、 80%以及100%,对于水稳碎石基层在28d的时候,其干缩系数的具体变化包括不同龄期当中的干缩系数的具体变化进行分析及研究,最终可以得出以下几个特点。
①铣刨料的含量越大的时候,其水稳碎石基层在28d的干缩系数也会随之而增大,同时干缩抗裂能力也会不断的降低,这也充分的表明了铣刨料可以导致水稳基层的抗裂能力逐渐的下降。其次,当铣刨料的掺加量控制在0%以及100%的时候,干缩系数分别是77.5×10-6和91.2×10-6,出现这种情况的原因主要是因为铣刨料当中的泥沙浆的含量其实是比较大的,所以说铣刨料本身的吸水性能也会更加的明显一些,这也就导致基层的混合料存在着失水过快的现象,其干缩变形就会不断的加大,这就会导致混合料的干缩性能出现非常明显的降低。
②当铣刨料的产量为100%以及0%的时候混合料的养护龄期当中的干缩系数的变化其实是有着很大的差异性的,对于其产量为100%跟0%的具体情况进行对比,可以发现14d内的混合料的干缩系数是比较小的,但是随着养护时间的不断加长,其干缩系数也会出现非常明显的增大的现象。同时当铣刨料的具体掺量为0%的时候,伴随着养护龄期的不断的加长,其干缩系数也会出现缓慢增加的现象,当其掺加量为100%的时候,其干缩系数也会出现比较明显的变化,经过综合性的分析之后可以发现,铣刨料的吸水率不断的增大,是导致最终的混合料出现干缩系数升高的一个最为重要的原因之一。当铣刨料的掺加量为100%以及0%的时候,沥青路面的基层混合料在28d的干缩系数分别是85以及68,将这两个数字进行对比,可以发现其增加了将近20%左右[3]。
3.4抗冲刷性能的试验研究
因为水稳碎石本身的抗磨性能就非常的差,所以说一旦遭受到了水流冲刷的影响,就很容易出现损失的现象,因此冲刷质量损失率其实是评估基层的抗冲刷能力的一个非常重要的参数。在本次试验的过程当中,也针对于各种铣刨料的具体掺加量进行了抗冲刷的试验检测,通过研究发现,当铣刨料的掺加量不断增大的时候,其冲刷质量损失也会出现不断增大的现象。当铣刨料的掺量为0%的时候,损失率为0.5% ,其掺加量是100%的时候,那么损失率是0.94%,整体的增幅达到了84.3%。经过综合性的分析可以知道,这主要是因为铣刨料的掺加量不断的加大,所以导致混合料当中的细集料的比重出现明显的增加,最终导致其冲刷质量损失出现明显的提升,所以说本身的抗冲刷性能就会不断的降低。
结论与分析:
为了能够更好地探究沥青路面的养护工程铣刨料的掺加量对于最终的水稳碎石基层的路用性能产生了怎样的影响,在本篇文章当中主要对于各种铣刨料的具体掺加量进行了综合性的试验分析,其具体的结论如下所示。
①随着掺加量的不断增大,那么其水稳碎石的基层混合料在7d无侧限抗压强度以及28d的劈裂强度都会出现非常明显的降低的现象,这主要是因为铣刨料的压碎值比较高,所以整体的构成很松散,本身就缺乏着稳定,所以这就会导致其各项指标出现显著的降低的现象。
②水稳碎石基层的混合料,其龄期越长,那么其抗压回弹模量也会越来越高,混合料当中的掺和量越大,那么其抗压回弹模量也会出现降低。
③当铣刨料的含量出现逐渐增大的时候,那么水稳碎石基层在28d的干缩系数也会不断增大,其干缩抗裂的能力也会出现逐渐降低的现象,这主要是因为铣刨料当中的泥沙浆的含量非常大,所以本身的吸水性能就会出现加大的现象,致使基层的混合料出现失水过快的问题,导致最终的干缩变形增大的现象。
综上所述,便可以得知,在对于铣刨料进行掺加的时候,其掺量越大,那么水稳碎石的基层路用性能也会变得越来越差,所以说在对于其进行掺加的时候,一定要严格的按照规范设计的具体要求来控制。
参考文献:
[1] 李林善. 从循环经济角度看沥青铣刨废弃料修补路面技术在养护工程中的应用[J]. 经济研究导刊,2009(36):190-190.
[2] 陈刚. 内宜高速公路路面养护工程中的沥青混凝土铣刨料再生利用试验[C]. //第十五届全国高速公路管理工作研讨会论文集. 2008:319-321.
[3] 李晓民,赵立,魏定邦,等. 甘肃省沥青路面养护工程铣刨料的节能环保利用技术研究[Z]. 甘肃省交通规划勘察设计院有限责任公司. 2016.