再生沥青路面集料透水混凝土力学性能及渗水性能研究.pdf

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再生沥青路面集料透水混凝土力学性能及
渗水性能研究
梁照
(广西新发展交通集团有限公司,广西南宁530029)
摘要:文章主要进行了RAP透水混凝土的相关研究。以RAP集料配制了5种混合料,研究其物理、力学和水力特
性,其中以10%,20%,50%JOO%RAP骨料替代天然骨料配制4种混合料,并以天然骨料配制1种混合料作为对照,
研究了用RAP替代天然骨料对RAP透水混凝土空隙率、密度及抗弯强度的影响。结果表明,使用RAP的混合天然集
料,-3皿人,力学性能显著降低,但仍然达到了非结构性透水混凝土标准中规定的最小值,可用于
普通自行车道、人行道或其他强度水平较低的路面结构。
关键词:再生沥青路面;透水混凝土;渗透试验;堵塞试验
中图分类号::ADOI:.
文章编号:1673-4874(2022)06-0088-04
0引言表1硅酸盐水泥中的主要化合物成分表
化合物占比(%)
再生沥青路面集料(RAP)
料,其组成取决于路面修复过程。
沥青的旧集料的组合,
粒材料,组成成分多样化。

近年来,RAP集料得到了大量研究,其主要应用于热

拌沥青混合料切、路面基层或次基层②
泥基混凝土间。透水混凝土是一种环保混凝土,
体积在15%〜35%,
相互连通的孔洞结构网络进入底层⑷。在原材料方面,天然集料与RAP集料粒径分布相似,最大粒径均为
透水混凝土与传统混凝土相似,但很少使用细砂,也没有19mm。(天然)(RAP)O
较高的抗压强度,~28MPa,主要应用于城在这种情况下,RAP细度模数与天然骨料有相同的数量
市防洪、降温、防滑等路面。级。天然集料和RAP集料的密度和吸水率由巴西技术标
与以往的研究相比,本文研究的目的是在透水混凝准协会(ABNT)标准得到,如表2所示。
土生产中用RAP代替天然骨料(10%〜100%),并探究表2骨料物理性质一览表
其对RAP透水混凝土空隙率、密度及抗弯强度的影响,然
性质天然骨料RAP骨料
后与仅使用天然骨料的透水混凝土进行了对比。此外,还
最大直径(mm)
对RAP透水混凝土的渗透率和孔隙堵塞情况进行了研究。
密度(SSDXg/cm3)
1试验方案
表观密度(g/cm3)
(%)
该混合物由硅酸盐水泥、天然花岗岩和/或RAP集沥青含量(%)-
料、水制成。硅酸盐水泥的化合物组成如表1所示。为研究低掺量和高掺量RAP骨料的效果,分别以
RAP废料是一种从沥青路面拆除中得到的异质材料,而10%、20%、50%、100%RAP骨料替代天然骨料配制4种
RAP集料是由RAP废料机械破碎后筛分得到的。为了混合料,并以天然骨料配制1种混合料作为对照。替代
生产透水性能良好的透水混凝土,在混合料中不使用细率用重量百分比表示。本试验使用的水泥与总集料的比
骨料,〜19mm的RAP骨料。两种骨料的粒例为1:4(按质量计算),并且在所有混合物中保持不
径分布如图1所示,骨料的最大直径和细度模量值如表变。总集料量定义为所有集料(自然集料和RAP集料)
2所示。的总和。所有混凝土混合物的游离水/。
作者简介:梁照(1975-),1程师,主要从事高速公路建设指挥部管理及安全生产工作。
西部交通科技器雲毅為Sdence&Tedmology
再生沥青路面集料透水混凝土力学性能及港水性能研究/梁照
混合物中所使用的材料的比例和数量如表3所示。表3K------个常数,取值1273240。
中的配料量(kg/m3的混凝土)采用每种材料的密度空隙率灯-栄铝>oo⑵
(SSD〉计算,不考虑空隙率。
混合物的制备是在一个400L的机械搅拌机中进行式中:E------试件的浸水质量(g);
的。将集料与水总量的一半混合2min,随后加入水泥,pw—水浴温度下的水密度(kg/m3)。
继续搅拌,直到剩余的水加入并吸收。将混合物分三层养护28娟进行混凝土渗透性试验。在本研究中,
放入钢模具中,然后用钢辗手工加固。物理和力学试验采用三个600mmX600mmX100mm的混凝土板试样模
拟路面。试验在样品表面的中心区域进行,并在正面向
中使用的样品相对湿度为100%、温度为21±110;渗透
样品相对湿度为100%、温度为22±2匕。上和反面向上两个方向,对每个表面进行两次渗透
测量⑸。
在测试之前,样品墙被密封,以防止侧向泄漏。入
渗试验是在平板表面临时密封一个直径为300mm的密
封圈,平板表面预润湿,,
测量游离水分散的时间。
<30s,则测试需要18L的水。在本研究中,水在所有样
品中分散时间<30s,因此使用18L的水进行测试。
该方法也用于进行堵塞试验。在堵塞试验中,每种
混合物使用一个混凝土板样本。本研究中使用的堵塞材
料是一种中质砂,砂级配连续,-,
。其粒度分布具有以下特点同。近似等
;中位粒径么(),必)。选
择这种类型的沉积物是为了在施工过程中作为一种典
型的铺在路面上的材料,同时也因为其有可能堵塞透水
混凝土孔隙。本试验使用了500耐子()。将
表混合比例表
3砂土均匀地铺于板坯表面,在15d内每天测量两次渗透率,
RAP原料(kg/irf)模拟干湿效果。所有测试样品中使用的材料数量保持不
混合物
NA/CFVP/CW/C变。在测量湧透之前,没有对样品表面进行任何清洗。
(%)cNARAPW
对照组-4--
10%
20%(a)可知,%%的硬
50%。无RAP集料(对照组)和
100%RAP100-%和20%再生骨料(10%RAP和20%RAP样品)的空
注:C:水泥;NA:天然集料;RAP:RAP集料;W:水隙含量相近,约为22%,而50%RAP和100%RAP样品的
空隙含量比对照样品更高(可达+13,4%〉。文献⑹指
,掺有50%和100%RAP的普通混凝土的空隙率比不
使用三个尺寸为100mmx200mm(直径x高度)的掺RAP的混凝土增加了20%。此外,天然集料和25%
圆柱形样品进行3d、7d,14d、28d的压缩试验和28d的RAP的混合料具有可比性,但在50%和100%替代水平
弹性模量试验。此外,在28d内对三个尺寸为150mmx下,%%。
150mmx500mm的样品进行了弯曲试验。如下页图2(b)所示,RAP混凝土的密度值介于
在第28d,测试了混凝土的空隙率和干容重。-.,10%RAP和20%RAP的密度变化不
试验和混合物使用三个100mmx200mm(直径x高度)显著,但随着RAP集料的增加(50%RAP和100%RAP),K密
的圆柱形样品。在这个实验中,测量了样品的尺寸以确度下降最多可达13%。这种减少可以解释为其有更多孔隙
定其体积,随后,将样品放置在38±3匕的环境下干燥,结构,但较低的RAP密度(227g/cmP)相比天然集料密度
直到重量不变,最后将其浸入水中,以确定样品中固体的(264g/arf)也有影响。
体积。根据式(1)和盍(2)计算试样的密度和空隙率。
RAP混凝土第3d、7d、14d抗压强度分别为28d强
密度畚1⑴
度的60%-71%(3d)、71%〜92%(7d)、86%〜97%
式中:4—干质量(g);(28d),如图3(a)所示。在大多数情况下,早期强度增益
D、L----试样直径和长度(mm);略高于对照混凝土(3d65%,7d85%)。
2022年第6期总第179期89
道路工程
20
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对照组10%RAP20%RAP50%RAP100%RAP
对照组10%RAP20%RAP50%RAP100%RAP泯合物
混合物(a)抗压强度
(a)平均空隙率
16
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O对照组10%RAP20%RAP50%RAP100%RAP
对照组10%RAP20%RAP50%RAP100%RAP混合物
混合物(b)弹性模量
(b)密度图3酬®^±和砂题土弓aoi弹图
图2对照组混凝土和RAP混凝土的平均空隙率和

密度对比柱状图

28d时,~)NdB(
,与其他透水混凝土的抗压强度值相似。
而RAP混凝土的抗压强度低于天然骨料混凝土。随着悝蛾越沂

RAP添加量的增加,其28d抗压强度降低,即10%RAP,
20%RAP,50%RAPJ00%
降低18%、14%、49%、71%。
通过分析弹性模量结果可以得到类似的抗压强度

结果,如图所示。在这种情况下,在混凝土中
3(b)RAP对照组10%RAP20%RAP50%RAP100%RAP
观察到较低的模量。然而,使用RAP对混凝土模量的负混合物
面影响比抗压强度更明显,主要是RAP水平较高时。例图4对照组混凝土和RAP混凝土的平均抗弯强度对比柱状图
如,与对照混合料相比,RAP混凝土的弹性模量减少21%
20
(10%RAP),抗压强度降低分别为18%(10%)、14%(20%)、
49%(50%)、71%(100%)。
抗弯强度试验数据如图4所示。随着混合料中RAP骨(
M
s
料的增加,RAP混凝土的抗弯强度降低JO%RAP、20%RAP、b
I
50%RAP、18%RAP试件的抗弯强度分别比对照混凝土降低)
<
%、%、169%、4&4%。咽彈

透水混凝土的渗透率必须至少为1X10-3m/s。如
图5所示的平均值表明,所有混合物的水分渗透率都有O
所提高(高1x10-3m/s)o标准差值用图形中的误差条对臆组10%RAP20%RAP50%RAP100KRAP
混合物
表示,表示结果的离散程度。
图5试样的渗透率与两种不同方向的关系柱状图
西部交通科技cSmuniratSsScience&leduwlogy
再生沥青路面集料透水混凝土力学性能及渗水性能研究/梁照
20
正面朝上----%-
口反面朝上疋=
------y=-
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空隙率(%)
图6渗透率与孔隙含量的关系拟合示意图
渗透试验在两个方向进行:正面朝上(自上而下的
方向)和反面朝上(自下而上的方向),此方法有助于更好
地了解结果。对比分析如图5所示,由于上表面封闭的
孔隙比下表面更多,所有样品在倒置表面(自下而上方
向)测得的渗透率均高于放置位置(自上而下方向)测得
的渗透率。图5的结果还表明,10%RAP(+%)和
20%RAP(+%)试样的渗透率方向性变化率更高,
可能是由于这些试样中一些封闭的孔隙或孔隙弯曲导
致流道中断。
图8循环次数和损失百分比的关系柱状图
从图5可以看出,50%RAP和100%RAP的渗透率随
着空隙体积的增大而增大,而10%RAP和20%RAP试样3结语
的渗透率减小,尽管孔隙体积与对照试样相似。结果表
明,RAP样品的上表面比下表面的减少更明显。以10%关于RAP骨料含量对混合料性能的影响,可以得出
以下结论:
RAP和20%RAP为例,在顶部表面测得的渗透率分别比
(DRAP混凝土的空隙率与天然骨料透水混凝土的
对照样品降低了44%和59%,在底部表面测得的渗透率空隙率相当或更高。
分别比对照样品降低了13%和30%。在本研究中,孔隙(2)RAP透水混凝土密度(-)低于
含量与入渗的相关性如图6所示,底部表面的孔隙含量对照混凝土密度。
与入渗的相关性(R2:)优于顶部表面的孔隙含量与(3)在所有分析内容中,RAP骨料对混凝土的力学性
入渗的相关性(R2:)。能均有负面影响。
图7显示了堵塞试验中渗透率的变化情况。纵轴是⑷虽然力学性能有所降低,但RAP透水混凝土的
渗透率,横轴是入渗试验的进行情况。循环0为在无阻抗弯强度在所有分析内容中都是可以接受的,适用于人
行道和自然路径的透水路面设计。
塞试样上进行的渗透试验。在第1个循环时,只在平板
表面撒一次堵塞材料,每个循环测两次渗透率。循环(5)50%RAP和100%RAP集料混凝土的渗水效果较
好。然而,这些混凝土在所有龄期的抗压强度最低。越
2〜4为不添加堵塞材料的渗透试验。在渗透试验前,样
品表面没有进行清洁或维护。图中各曲线有相似的发
展趋势。在第一个循环中,砂土铺到样品表面后,渗透率参考文献
显著降低,表明孔隙初始堵塞;在此之后,渗透速率变化[□赵爽,陈刚,张敏江,
较小,直到循环4。料低温性能试验及影响因素分析[J].公路,2018,63(4):
223-227.
如图8所示为各试样的渗透能力与各自初始渗透值
[2][J1经营
(未堵塞试样)比较的变化情况。经过四个循环的试验,
管理者,2011(17):344.
对照组和RAP样品的初始渗透能力损失高达86%,表明[3]李悴,袁冠军,
这些样品被功能性堵塞。然而,即使在物理堵塞后,50%能研究[J1北方交通,2016(6):86-89.
RAP和100%RAP样品的渗透率均等于或优于透水混凝[4]程娟,杨杨,
土所需的最低渗透率(1x10~3m/s)o[J]■混凝土,2006(10):81-84.
[5]杜建东,-15标准《块
当使用10%RAP和20%RAP时,渗透能力损失更
材透水路面结构系统的渗透率测试方法》[J1建筑砌块
高,但这是在没有对样品表面进行清洁和维护的情况下
与砌块建筑,2015(6):29-33.
得到的结果。在这种情况下,这些混合物表现出的渗透[6],­
能力和力学性能与人行道和轻型交通路面的设计兼容。gregatesonstrength,durabilityandporosityofcementmortar
然而,必须进行额外的测试才能有效地利用这类废料。对[J].ConstructionandBuildingMaterials,2018(20):
于50%RAP和100%RAP试样,其渗透性能(包括堵塞特1105-1112.
性)较好,但力学性能(抗压、抗弯强度和弹性模量)较差。
通过处理改善RAP集料特性,可以改善其整体力学性能。收稿日期:2022-04-20
2022年第6期总第179期91