水稳沥青路面冷再生基层材料路用性能研究

第１６卷第３期　２０１４年６月　交通科技与经济　Ｖｏ１．１６。ＮＯ．３　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｅｃｏｎｏｍｙ　ｉｎ　Ａｒｅａｓ　ｏｆ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｊｕｎ．，２０１４　水稳沥青路面冷再生基层材料路用性能研究　武　鹤　，杨　光　，李　雷　，张　辉　（１．黑龙江工程学院，黑龙江哈尔滨１５００５０；２．辽宁省公路勘测设计公司，辽宁沈阳１１０００６）　摘要：水泥稳定冷再生基层材料的路用性能对路面结构有着重要影响，对原路面和基层回收材料进行分析，用掺　人不同水泥和新骨料的冷再生基层材料，对处于不同面及基层厚度比的材料进行路用性能试验。通过无侧限抗压　强度、劈裂强度、抗压回弹模量以及抗冻性的实验研究，并结合路面弯沉值进行分析，研究结果表明水泥稳定就地冷　再生基层材料具有良好的路用性能。　关键词：冷再生；路用性能；无侧限抗压强度；劈裂强度；抗压回弹模量；抗冻性；弯沉　中图分类号：Ｕ４１６．２１７　文献标志码：Ａ　文章编号：１００８—５６９６（２０１４）０３—００９３—０４　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　Ｒｏａｄ　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　Ｃｏｌｄ　Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｃｅｍｅｎｔ　Ｓｔａｂｌｅ　Ｍａｔｅｒｉａｌ　ＷＵ　Ｈｅ　，ＹＡＮＧ　Ｇｕａｎｇ　，ＬＩ　Ｌｅｉ　，ＺＨＡＮＧ　Ｈｕｉ　（１．Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ　１５００５０，Ｃｈｉｎａ；２．ＩＡａｏｎｉｎｇ　Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ　Ｈｉｇｈｗａｙ　Ｓｕｒｖｅｙ　ａｎｄ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｃｏｍｐａｎｙ，　Ｓｈｅｎｙａｎｇ　ｌ　１０００６。Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｂａｓｉｃ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｄｅｓｉｇｎ　ｃｏｄｅ　ｉｓ　ｓｔｒｉｃｔ，ｒｏａｄ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｃｏｌｄ　ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｅｍｅｎｔ　ｓｔａｂｌｅ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｉｓ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｆｏｒ　ｐａｖｅｍｅｎｔ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｔｈｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｒｅｃｙｃｌｅｄ　ｏｌｄ　ｐａｖｅｍｅｎｔ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ａｎｄ　ｂａｓｅ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｗａｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ　ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｒｅｃｙｃｌｅｄ　ｏｌｄ　ｐａｖｅｍｅｎｔ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｗｉｔｈ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｄｏｓｅｓ　ｏｆ　ｃｅｍｅｎｔ，ｂａｓｅ　ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　ｒａｔｉｏ，ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｎｅｗ　ａｇｇｒｅｇａｔｅ　ｑｕａｎｔｉｔｙ　ａｎｄ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ａｇｅｓ　ｗａｓ　ｍａｄｅ．Ｕｎｃｏｎｆｉｎｅｄ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ａｎｄ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ　ｒｅｓｉｌｉｅｎｃｅ　ｍｏｄｕｌｕｓ　ａｎｄ　ｆｒｏｓｔ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ａｎｄ　ｐａｖｅｍｅｎｔ　ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ　ｗｅｒｅ　ｔｅｓｔｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｃｅｍｅｎｔ　ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ　ｃｏｌｄ　ｒｅｃｙｃｌｅｄ　ｂａｓｅ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｈａｓ　ｇｏｏｄ　ｒｏａｄ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｏｌｄ　ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ；ｒｏａｄ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ；ｎｏ　ｌａｔｅｒａ１　ｒｅｓｔｒａｉｎｔ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ；ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ；ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ　ｒｅｓｉｌｉｅｎｃｅ　ｍｏｄｕｌｕｓ；ｆｒｏｓｔ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ；ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ．　水泥稳定沥青路面就地冷再生技术是将原有　的旧沥青路面材料、基层材料、新加入的稳定剂（　１材料性能分析　１．１原路面材料级配分析　泥）和新骨料共同搅拌均匀后，直接铺筑在原路　结构中的一种技术，该技术能够充分利用原沥青路　面材料，具有良好的经济效益和社会效益。在旧路　面中由于沥青混合料的存在，很大程度上改变了其　半刚性基层的一些特征，因此，新路面的基层材料　具有特殊的力学特性。　沥青及沥青混合料性能随使用时问的增长而　不断发生老化和破坏，将铣刨后的原沥青路面材料　及基层材料作为新路面的基层材料，首先要了解它　的性质变化，改善其材料性能，从而满足冷再生材　料的路用性能。　该试验的原材料来自施工现场，经充分混合搅　收稿日期：２０１４—０３—０７　拌后，随机抽取３份样品进行试验。筛分结果如图　１所示。　基金项目：黑龙江省教育厅资助项目（１２５２１４３８）；黑龙江省交通厅资　助项目（２０１０００００３）　作者简介：武鹤（１９６３一），男，教授，硕士，研究方向：道路工程与冰　冻病害防治技术．　为了得到级配更好的骨架密实结构，采用１Ｏ～　３０　ｍｍ和２０～４０　ｍｍ的骨料以不同比例掺人到混　交通科技与经济　第１６卷　褥　捌　咧　筛孔尺寸／ｍｍ　一筛分曲线１　一级配上限　一筛分曲线２　一级配下限　一筛分曲线３　…　级配中限　图１铣刨材料筛分试验结果　合料中，最终确定以７　和１０　９／６两种比例的新骨料　掺入进行试验，１０￣３０　ｍｍ与２０￣４０　ｍｍ的比例分　别为３：４和６：４。　水泥用３２．５　普通硅酸盐水泥，分别采用５　、　６　９／６和７　三种水泥剂量进行试验，选择两个在工程　中具有代表性的面基层厚度比（７：１８和９：１８）进　行试验研究。　１．２水泥试验　水泥的技术指标测试结果如表１所示。　表１水泥技术指标测试表　标准　初凝　终凝　安定性抗压强度／ＭＰ　抗折强度／ＭＰａ　稠度　时间　时间　（煮沸————　／　／ｍｉｎ　／ｍｉｎ　法）　３　ｄ　２８　ｄ　３　ｄ　２３　ｄ　２５．２　２１０　２９３　合格　１６．４　３２．９　３．５　７．０　２击实特性试验　在击实特性试验中采用二种新骨料，添加量分　别为７　和１０　，二种面、基层的厚度比为７：１８和　９：１８，将三种水泥剂量为５　、６　和７　的填料进　行组合，各种配合比的冷再生材料击实试验结果如　图２、图３所示。　ｌ６　ｌ４　１２　稍　Ｈ－　ｌ０　Ｏ８　０６　０４　０２　６　７　水’７尼剂＿量／％　—◆一７％新骨料（面基层厚度１：Ｌ７：１　８）　十１０％新骨料（面基层厚度比７：ｌ　８）　—．ｒ＿７％新骨料（面基层厚度比９：】８）　—ｏ＿１　Ｏ％新骨料（面基层厚度１：５１９：１　８）　图２最大干密度　咖　《ｒⅡ　水泥剂量／％　＋７％新骨料（面基层厚度１：Ｌ７：１　８）　十１０％新骨料（面基层厚度１：Ｌ７：１　８）　—‘ｒ＿７％新骨料（面基层厚度１：Ｌ９：１　８）　—＿ｃ一１　０％新骨料（面基层厚度１：Ｌ９：１　８）　图３最佳含水量　３路用（力学）性能试验　我国现行的公路沥青路面设计规范对无机结　合料稳定粒料基层的强度和刚度都提出了明确要　求。由于打碎后旧沥青混合料团块存在于水泥稳　５　５　４　４　３　３　２５　Ｏ　５　Ｏ　５　Ｏ　５定冷再生材料中，必然会对其路用性能产生影响。　试验主要采用三种不同水泥剂量、两种不同面　基层厚度比以及两种不同的新骨料掺人量分别进　行组合，并按照《ＪＴＧ　Ｅ５１—２００９规范》中的无机结　合料稳定材料试验方法进行试验。各种配合比的　水泥稳定冷再生材料的无侧限抗压强度关系、劈裂　强度关系、抗压回弹模量关系、冻融试验（６　水泥　剂量）结果关系，如图４～图８所示。　５　６　７　（ａ】７　ｄ无侧限强度　一面基层厚度１：１２，７：ｌ８，　骨料添加７％　＋面基层厚度１：Ｌ７：ｌ８，　骨料添加ｌ０％　・面基层厚度１：５１９：１８，　骨料添加７％　—一面基层厚度比９：１８，　骨料添舢１０％　（ｂ）２８　ｄ无侧限强度关系　＋面基层厚度１：１５７：１８，　骨料添加７％　＋面基层厚度比７：１８，　骨料添加１０％　一面基层厚度比９：ｌ８，　骨料添）Ｊ１１７％　—＊一面基层厚度比９：１８，　骨料添『Ｊｕ１０％　强度关系　图４无侧限抗压强度关系　　　６　６５　Ｏ第３期　武鹤，等：水稳沥青路面冷再生基层材料路用性能研究　・　９５　・　嘿　毒旨　１　２　１．１　１　０．９　Ｏ　８　０　７　０．６　０　５　０４　Ｏｌ３　Ｏ．２　５　６　７　水泥剂量　—◆＿２８　ｄ，７：ｌ８面基层厚度比，　７％新骨料　十２８　ｄ，７：ｌ８面基层厚度比，　１０％新骨料　＿１▲一２８　ｄ，９：ｌ８面基层厚度比，　７％新骨料　十２８　ｄ，９：１８面基层厚度比，　ｌＯ％新骨料　—吾一９０　ｄ，７：ｌ８面基层厚度比，　７％新骨料　＋９Ｏ　ｄ，７：１８面基层厚度比，　１０％新骨料　＿＿＜）－＿９０　ｄ，９：１８面基层厚度比，　７％新骨料　矗一９Ｏ　ｄ，９：１８面基层厚度比，　ｌ０％新骨料　图５劈裂强度关系　—◆一２８　ｄ，７：１８面基层厚度比，　７％新骨料　＋２８　ｄ，７：１８面基层厚度比，　ｌＯ％新骨料　．ｒ一２８　ｄ，９：ｌ８面基层厚度比，　７％新骨料　十２８　ｄ，９：１８面基层厚度比，　１０％新骨料　奄一９Ｏ　ｄ，７：１８面基层厚度比，　７％新骨料　＋９Ｏ　ｄ，７：ｌ８面基层厚度比，　１０％新骨料　０—９Ｏ　ｄ，９：ｌ８面基层厚度比，　７％新骨料　凸ｒ－－９０　ｄ，９：１８面基层厚度比，　１０％新骨料　图６抗压回弹模量关系　４冷再生路面效果分析　由图９可以看出路面经过水泥稳定冷再生之后　的弯沉值变化，路面的路表弯沉值有明显降低，结　构强度得到显著提升，提高了路面的承受荷载能　力，路用性能得到改善。　５结论　１）水泥稳定冷再生材料的力学强度完全满足　路面设计的规范要求，早期强度和刚度比较大，对　２　２　２　ｉＢｄ　咖　教回　＿＿－　Ｏ加ｍ∞　　Ｏ　Ｏ　Ｏ　Ｏ舳　　０　Ｏ∞如∞如加ｍ　　Ｏ　Ｏ　Ｏ　Ｏ　Ｏ　＿◆＿７：１８面基层厚度比，　７％新骨料　＋７：ｌ８面基层厚度比，　１Ｏ％新骨料　—　９：１８面基层厚度比，　７％新骨料　＋９：１８面基层厚度比，　１０％新骨料　图７冻融循环（６％水泥）后强度关系　一旨吕＿【。．。一　时『日Ｊ／ｄ　—◆一７：ｌ８面基层厚度比，　７％新骨料　十７：１８面基层厚度比，　ｌＯ％新骨料　—▲・９：ｌ８面基层厚度比，　７％新骨料　—●一９：ｌ８面基层厚度比，　１０％新骨料　图８冻融循环（６％水泥）后抗冻系数关系　０００　０００　０００　０００　０００　桩号　（ａ）青　一望奎方向左侧　０００　０００　０００　０００　０００　桩号　（ｂ）青闪一望奎方向右侧　图９冷再生前后路面代表弯沉值对比　施工有利；　２）水泥稳定就地冷再生材料的强度和刚度都　随水泥用量、新骨料掺人量及龄期的增长而明显增　加，随着面基层厚度比的增加而降低；　３）建议使用６　的水泥剂量进行水泥稳定就地　冷再生的设计和施工；　一暑暑交通科技与经济　第１６卷　４）不同配合比水泥稳定就地冷再生材料的７　ｄ　［５３Ｉｍａｄ　Ｌ．ＡＩ—Ｏａｄｉ，Ｍｏｓｔａｆａ　Ｅｌｓｅｉｉｆ　ａｎｄ　Ｓａｍｕｅｌ　Ｈ．Ｃａｒ—　抗压强度与９Ｏ　ｄ劈裂强度关系式为　一（Ｏ．２２～　ｐｅｎｔｅｒ．Ｒｅｃｌａｉｍｅｄ　ａｓｐｈａｌｔ　ｐａｖｅｍｅｎｔ—ａ　ｌｉｔｅｒａｔｕｒｅ　ｒｅｖｉｅｗ．　０．２７）Ｒ　，由规范９０　ｄ劈裂强度的要求，可得出不同　Ｉｌｌｉｎｏｉｓ　Ｃｅｎｔｅｒ　ｆｏｒ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ，２００７．４．　配合比水泥稳定就地冷再生材料的７　ｄ抗压强度，　［６］吴晓春．掺废旧沥青混合料的水泥稳定基层路用性能研　推荐范围为２．３～２。８　ＭＰａ。　究［Ｄ］．长安：长安大学，２００９．　Ｅ７］张立明．水泥稳定再生水泥混凝土骨料基层性能研究　参考文献：　［Ｄ］．哈尔滨：哈尔滨工业大学，２００６．　Ｅ８］杨宁．沥青路面全深度复拌式现场冷再生技术研究［Ｄ］．　Ｅｌｉ孙志鸿，徐涛，于文学．谈沥青路面再生技术的应用前景　哈尔滨：哈尔滨工业大学，２００７．　ＥＪ］．黑龙江交通科技，２００１（２）：１７—１９．　［９］王勇．沥青路面全深式就地冷再生结构设计及经济性研　Ｅ２］Ｉｌｌｉｎｏｉｓ　Ｃｅｎｔｅｒ　ｆｏｒ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ．Ｃｏｌｄ　Ｉｎ－Ｐｌａｃｅ　ａｎｄ　究ＥＤ］．哈尔滨：哈尔滨工业大学，２００９．　ＦｕｌｂＤｅｐｔｈ　Ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ　ｗｉｔｈ　Ａｓｐｈａｌｔ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ（ＣＩ＆ＦＤＲ　Ｅｌ０］江臣，黄晓明．高等级公路沥青路面再生剂的研制［Ｊ］．　Ｗ　ＡＰ）。２００９．４．　江苏交通科技，２００１（５）：１７７—１８１．　［３］Ｊａｃｋ　Ｇａｒｂｅｒ．”Ｈｏｗ　ｔｏ　ｅｎｓｕｒｅ　ｂｅｔｔｅｒ　ｏｌｄ—ｍｉｘ　Ｐａｔｃｈｉｎｇ”．　Ｅｌ１］赖万松，于江，李林萍．沥青路面微细观结构特性分析　ＢｅｔｔｅｒＲｏａｄｓ，１９９８．３．　ｒＪ］．交通科技与经济，２０１３，１５（５）：９７—１００．　［４］Ｃｏｌｄ－ｉｎ－ｐｌａｃｅ　Ａｓｐｈａｌｔ　Ｃｅｍｅｎｔ　Ｃｏｎｅｒｅｔｅ　Ｒｅｃｙｅｌｉｎｇ．Ｉｘ３ｗａ　［责任编辑：王欣］　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｔｒａｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ．Ｏｅｔｏｂｅｒ３，２０００．　本刊声明　为适应我国信息化建设，扩大本刊及作者知识信息交流渠道，本刊已成为北京万方数据股份有限公司、　万方数据电子出版社、中国学术期刊（光盘版）电子杂志社、重庆维普资讯有限公司中文科技期刊等数据库　全文收录期刊。来稿一经录用，均视为作者已将该作品全文的数字化方式复制权、发行权、汇编权、翻译权　以及信息网络传播权授予本刊编辑部。编辑部已将作者著作权使用费与本刊稿酬一次性结清。作者向本　刊提交文章发表的行为即视为接受我刊上述声明的条款。如作者不同意将文章编入该数据库，请在来函中　声明，本刊将做适当处理。