市政道路废旧沥青砼再生利用试验

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  【摘 要】 再生利用是当今时代的主题。本文首先阐述了废旧沥青砼再生利用的现状,然后探讨了旧沥青混合料再生利用的原理,最后对废旧沥青混合料热再生实验研究进行了分析。
  【关键词】 城市;污水处理;引进技术;设备
  一、前言
  道路废旧沥青砼再生利用直接影响着市政道路的发展。虽然我国在此方面取得了一定的成绩,但依然存在一些问题和不足需要改进。在科技不断发展的新时期,加强废旧沥青砼再生利用技术的提高,对我国市政道路的发展有着重要意义。
  二、废旧沥青砼再生利用的现状
  1、砼自从问世以来已经被广泛地应用于道路桥梁工程当中,但是人们一直致力于对各种新型砼的开发利用,却忽视了对废弃砼的处理研究。
  2、水泥砼路面到达其使用年限,或者其他原因破坏(如路面结构设计不合理、施工措施不当、超载使用、或者养护不及时等等),需要重建时,现在的一般做法是挖除并废弃旧的水泥砼面层,修补基层后,重新进行铺筑。破除的旧砼往往作为建筑垃圾被丢弃,这样就引发了许多问题。
  (1)废料丢弃带来的环境问题:旧砼作为废料丢弃,产生大量的建筑垃圾,由于砼材料属于无机材料、耐久性较好,这种垃圾不会象有机物一样自然分解,因此这种污染将是永久性的。
  (2)新建道路所需材料的开采带来的环境问题:新建道路所需的材料开采,一般是挖除山体表层风化的岩石,通过爆破和机械作用把原状岩石破碎而作为粗集料。由于道路铺筑时所需的粗集料很多,这样将导致大面积的山体被开挖,大面积的植被被破坏,造成环境上不可预料的损失。
  (3)其他问题:粗集料的开采和运输带来巨大的人力和物力浪费,导致总体经济效益下降。
  三、旧沥青混合料再生利用的原理
  1、冷再生原理及优点
  沥青路面冷再生是指将旧沥青道路材料,主要是面层材料,有时也包括部分底层材料,经过铣刨、回收、破碎、筛分后按比例加入一定量的添加剂(水泥、石灰、泡沫沥青、乳化沥青或者改性沥青等)必要时加入部分新骨料而制成的冷再生混合料,这是在自然环境温度下完成沥青路面的翻挖、破碎、新材料的添加、拌和、摊铺压实成型,重新形成路面结构的一种工艺方法。冷再生结构层主要作为道路路面的基层或底基层。也可以作为低等级道路的面层。作为基层使用的话,可以提高路基基础的抗压强度,就地冷再生施工能够缩短工期,提前通车,施工环保,有着一定的综合经济效益,发展前景广阔。
  2、热再生原理及优点
  沥青路面热再生是指将旧沥青材料,一般为面层材料,有时也包括基层材料,经过铣刨、回收、破碎、筛分后按一定集料配比指标,掺入新集料、新沥青进行拌和,经实验室评估后达到路面或基层的混合料规范要求,然后摊铺压实成型,重新形成路面面层或基层的一种施工工艺方法。热再生技术适用于由沥青面层原因导致的各种变形类、裂缝类、崩解类、表面损坏类的病害和损坏,能够完全恢复路面的使用性能,但不适用于由基层和路基病害导致的面层损坏。热再生结构层主要作为面层也可以作为基层。当作为面层时具有良好的抗高温、车辙、低温开裂、水损坏性,能够提高路面的使用性能,而且可以减少新沥青用量1%-2%。配备专门的再生设备就地再生施工可缩短交通中断时间,提前通车,施工环保。有着无可比拟的诸多优点。
  四、废旧沥青混合料热再生实验研究
  1、旧料的破碎筛分以及旧沥青的抽提与指标测定
  将现场铣刨的块状旧料用破碎筛分机进行破碎和筛分。筛分得到的旧料分为0-10mm(称再生骨科l)及10-25mm(称再生骨科2)2种规格。把含土量大的,利用价值不高的旧料另行处理,为了测定旧沥青的老化程度,首先测定旧沥青的性质。从工厂取来破碎、筛分好的20kg再生骨料1放入桶中或其他容器中,加入工业用的CHCCL320L,浸泡8h以上,然后用铁棒不断搅拌,使再生骨料中的沥青充分溶解于CHCCL3溶液中。把溶有旧沥青的CHCCL3溶液用离心分离机分离出沥青500g。并对抽提出的沥青做针入度、软化点、延度3大指标的检测试验,和标号为AH-90的新沥青进行对照结果见表1,旧沥青的组分分析结果见表2,用燃烧法测定的再生骨料中的沥青含量,取1.4%的修正系数,结果为3.51%。
  从表1中可以看出:1)新沥青的特点是针入度比规范值低,延度仅为7.9cm(规范要求AH-90号沥青针入度应达到80-100),但软化点正常;2)旧沥青延度非常低,针入度也小于30,老化较严重。
  2、再生沥青混合料配合比设计
  针对旧沥青的性能以及国内外的经验,选择再生骨料占再生混合料比例的30%及50%兩种情况进行实验。根据中华人民共和国行业标准JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》的规定,采用密级配沥青混凝土的混合料矿料级配,混合料类型为中粒式AC-20型沥青混凝土。骨料包含再生骨料1和再生骨料2的石灰岩骨料以及机制砂和矿粉。经过反复计算、比选,最终确定的2种再生沥青混合料的级配见图1所示。可以看出再生沥青混合料的骨料级配曲线处于要求的级配范围内,符合规范对AC-20型沥青混凝土的级配要求。
  首先称取所需的新骨料并加热至180-200℃,然后将预先预热至100-110℃的再生骨料掺入,并一起加热至160-170℃后,按所需加入已预热的新沥青和矿粉,拌和均匀后进行马歇尔稳定度试验,确定再生沥青混合料的最佳沥青用量。通过马歇尔试验得到的再生沥青混合料基本性能见表3所示。
  由实验结果看出,使用30%和50%再生骨料的再生沥青混合料的基本性能满足有关技术标准的要求,具有实际应用的可能性。同时,由于再生骨料中含有3.51%的旧沥青,因此通过马歇尔试验确定的设计油石比仅为4.3%,比不使用再生骨料的沥青混合料低1%-2%,可以节约大量的新沥青。   五、再生沥青混合料路用性能的实验验证
  1、车辙试验
  沥青路面的高温稳定性一般指沥青混合料在荷载作用下抵抗永久变形的能力。车辙试验反映的动稳定性指标是我国目前衡量沥青路面高温稳定性最主要的指标之一。本研究中,在最佳沥青含量情况下成型车辙实验试件,按标准车辙实验方法进行实验。车辙试验结果见表4。
  由实测结果可知,动稳定度符合规范要求(800次/mm),且较普通沥青混凝土動稳定度要高。说明再生沥青混凝土的高温稳定性较好。
  2、冻融劈裂试验
  冻融劈裂试验是验证混合料在低温下抗冻性能以及抗水损害能力的实验方法之一,河南地区要求冻融劈裂试验的残留强度比不小于75%,实验结果见表5所示。试验结果表明,再生沥青混合料可以满足上述要求。
  3、浸水马歇尔试验
  浸水马歇尔试验反映沥青混合料的抗水损坏能力,要求浸水马歇尔残留稳定度不小于80%,实验结果见表4。结果表明,2种再生沥青混合料均有较好的抗水损坏能力,满足路用性能要求。
  4、分析与结论
  (1)使用10a的废旧沥青混合料中,沥青含量在3.5%,25℃时的针入度在28(0.lmm)老化较严重。
  (2)使用30%~50%的再生骨料后,新沥青材料的使用量减少1%~2%,可以创造较大的经济效益。同时废旧材料的再生利用可以减少环境污染,保护环境,具有明显的社会效益。
  (3)本研究中,采用针入度较高的高标号新沥青,以新沥青的“过量”轻质成分填补旧沥青中“不足”的轻质成分,以有余补不足,使混合后的沥青具有合适的性能实验证明,该种再生方式方法简便、成本低、效果好,是值得进一步研究和推广的再生利用方法。
  (4)本研究中实验的2种再生沥青混合料具有满足相关技术标准规定的基本物理性能,且具有良好的抗高温车辙性能、抗低温开裂性能、抗水损坏性能,表现了良好的路用性能。
  六、控制再生路面的质量要点
  使用废旧沥青混合料的工程确定后,根据工程所采用的矿料品种,选定合适标号的沥青(软沥青)。系统地进行沥青的掺配混合再生试验,确定满足再生沥青技术要求的软沥青掺量,然后进行目标配比设计并进行路用指标检验(高温、低温、水稳性和耐久性的试验),最后通过生产配比和生产配比的验证,以确保再生沥青混合料的配比设计合理;在生产中加强再生沥青混合料的试验抽检,并建立质量指标的动态管理,以保证再生沥青混合料的质量稳定;在施工中及时检查路面的有关技术性能指标(压实度,平整度,构造深度等),以保证路面的施工质量。
  七、结束语
  废旧沥青砼再生利用是市政道路发展的核心。因此,在市政道路后续的发展中,我们要加大对废旧沥青砼再生利用的重视。确保市政道路的发展。
  参考文献:
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