不同粒徑級配的廢玻璃瀝青混合料性能的試驗(yàn)研究分析

1、 不同粒徑級配的廢玻璃瀝青混合料性能的試驗(yàn)研究 李烽Summary：對不同粒徑級配的廢玻璃摻量對瀝青混合料的性能影響進(jìn)行了試驗(yàn)研究，分析比較其相對密度、空隙率、礦料間隙率、瀝青飽和度、馬歇爾穩(wěn)定度及流值。結(jié)果表明，玻璃集料的級配對瀝青混合料的性能具有較大影響，隨其粒徑的增大，玻璃瀝青混合料的空隙率、礦料間隙率、流值趨于減小，而瀝青飽和度、殘留穩(wěn)定度則不斷增大；當(dāng)玻璃粒徑達(dá)到4.75mm檔時，穩(wěn)定度達(dá)到最大值，而其余各值仍在規(guī)范要求范圍之內(nèi)。Key：廢玻璃；粒徑級配；瀝青混合用性能；Experimental Investigation on Asphalt Mixture Properties

2、with Waste Glass of Different Particle Size and GradationLi Feng1（ 1. University of South China， Hunan Hengyang 421001）Abstract：Accord with the tests on asphalt mixture properties with waste glass of different particle size and gradation， characteristic parameters such as relative density， voidage，

3、voids， saturation， Marshall stability as well as flow value were analyzed and compared. It turned out that graded glass had an important effect on asphalt properties， i.e.， voidage， voids， flow value decreased while saturation and stability increased as size increasing. When the size equaled to abou

4、t 4.75mm， stability values reached maximum ones， but other parameters remained to the code required scope.Key words： waste glass； particle size and gradation； properties of asphalt mixture引言基于可持續(xù)發(fā)展和綠色發(fā)展理念的不斷深入，對生產(chǎn)生活中廢玻璃的回收與利用引起各國政府與科研學(xué)者的高度關(guān)注，成為業(yè)界的研究重點(diǎn)和焦點(diǎn)。歐美發(fā)達(dá)國家于上世紀(jì)九十年代開展相關(guān)研究和實(shí)踐，并取得一定的階段性成果1。隨著我國經(jīng)濟(jì)總量

5、和人民生活水平的提高，廢玻璃的排放量高達(dá)億噸之上，并呈逐年增加的趨勢2。實(shí)現(xiàn)廢玻璃的再利用，對我國的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、節(jié)能降耗、環(huán)境保護(hù)等方面具有重要的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。玻璃由二氧化硅、 碳酸鈉、鋁、硼硅、石英等所組成，主要化學(xué)成分為SiO2、CaO、Na2O、Al2O3，具有優(yōu)粒形、低透水性、耐腐蝕性的特點(diǎn)。廢玻璃經(jīng)破碎篩選后具有與河砂接近的物理性能，且密度與砂相近，可以以一定比例代替骨料3，同時其反光性為橋隧路面的照明提供了思路。目前廢玻璃瀝青混凝土在美國、日本和臺灣地區(qū)得到廣泛應(yīng)用，認(rèn)為其路用性能并不亞于普通瀝青路面，尤其是夜間的反光使其具有良好的景觀效果4。1.試驗(yàn)材料及內(nèi)容1.1原材料

6、采用重交通70#基質(zhì)瀝青，礦質(zhì)混合料為由公稱粒徑為510 mm的輝綠巖、03mm的玄武巖及其礦粉組成；玻璃砂由廢玻璃瓶經(jīng)球磨機(jī)打碎、磨細(xì)、篩分而得。本試驗(yàn)中在得到礦料配比后使用馬歇爾試驗(yàn)法來確定最佳油石比，按照經(jīng)驗(yàn)系數(shù)以5%為試驗(yàn)中值，以0.5%作為間隔變化，分別選取4.0%、4.5%、5.0%、5.5%、6.0% 這五個瀝青用量進(jìn)行試驗(yàn)，測定其物理和力學(xué)指標(biāo)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果和工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，最終確定最佳瀝青用量OAC=4.9%。1.2試驗(yàn)內(nèi)容試驗(yàn)使用10%的玻璃摻量，按照標(biāo)準(zhǔn)方孔篩孔徑分為4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm-0.15mm、4.75mm-0.15mm同比例取代分為

7、5組，并以普通瀝青混合料為對照。按照規(guī)定方法制作馬歇爾試件并予以測試5，之后計算有關(guān)參數(shù)。2.試驗(yàn)結(jié)果分析2.1物理指標(biāo)測試結(jié)果具體物理參數(shù)試驗(yàn)結(jié)果見表1及圖1-圖3所示。根據(jù)圖1可以發(fā)現(xiàn)，較對照組相比，玻璃瀝青混合料的空隙率相對減?。幌啾扔谕壤〈?，各組瀝青混合料的空隙率在改變玻璃集料的顆粒級配后亦發(fā)生明顯的變化，并隨著玻璃集料粒徑的減小而不斷增大。由圖2可知，玻璃瀝青混合料礦料間隙率的變化趨勢及特征與空隙率相似。玻璃顆粒級配的變化，導(dǎo)致其瀝青混合料的的物理指標(biāo)隨之改變，并且隨著粒徑的增大，瀝青混合料的結(jié)構(gòu)趨于致密，使結(jié)構(gòu)性和整體性變得更好，因此在由圖3混合料的瀝青飽和度與玻璃粒徑基本呈正

8、相關(guān)的上升曲線。同時，玻璃集料對瀝青的捕獲能力較傳統(tǒng)集料要差，即瀝青含量相同時，玻璃瀝青混合料的瀝青飽和度將大于普通瀝青混合料。2.2馬歇爾穩(wěn)定度和流值測試結(jié)果馬歇爾穩(wěn)定度和流值測試結(jié)果見表2及圖4-圖6所示。分析由表2和圖4.1、4.2可知，隨著玻璃集料粒徑的變小，使用玻璃集料取代傳統(tǒng)玄武巖集料后，玻璃瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度普遍呈整體下降的趨勢，其中在粒徑達(dá)到0.6-0.15mm檔時稍有回升，而4.75mm檔的玻璃瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度反而高于普通瀝青混合料，與臺灣的相關(guān)研究結(jié)論類似6。前者是因?yàn)椴Ａr青的粘附性不如傳統(tǒng)集料，后者是由于減小到一定程度的玻璃集料粒增大其比表面積及其與瀝青

9、的結(jié)合程度，而4.75mm檔的峰值穩(wěn)定度則是由玻璃具有一定的摩擦角所產(chǎn)生的嵌擠作用形成。圖5.1、5.2說明玻璃瀝青混合料的流值普遍高于對照組，且隨著粒徑的減小其流值不斷增大，但其增值的趨勢越來越小。因此相比而言允許粒徑范圍之內(nèi)，使用玻璃集料在取代粗集料的效果更優(yōu)于取代細(xì)集料。由圖6.1、6.2可得，玻璃瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度相比于對照組下降比例較大，而相對于不考慮玻璃級配的同比例取代組，則有所上升；同時還可以發(fā)現(xiàn)在各取代組中，取代粗集料的殘留穩(wěn)定度要高于取代細(xì)集料的各組；此外，類似于穩(wěn)定度，玻璃集料粒徑達(dá)到0.6-0.15mm組附近時出現(xiàn)回升趨勢，并在4.75mm組附近取得一個較大的殘留穩(wěn)定

10、度。2.2車轍試驗(yàn)車轍試驗(yàn)結(jié)果見表3及圖7所示。根據(jù)表3及圖7可知，相比于對照組，玻璃集料瀝青混合料的動穩(wěn)定度均有下降，其中不考慮級配的同比例取代組下降最為明顯。在調(diào)整了摻入玻璃集料的顆粒級配后，各組的動穩(wěn)定度隨著玻璃集料粒徑的增大先減小而后增大，當(dāng)玻璃集料粒徑達(dá)到4.75mm檔時動穩(wěn)定度較大。同時使用玻璃集料取代粗集料相比于細(xì)集料而言擁有更高的動穩(wěn)定度，其路用性能更優(yōu)。3. 結(jié)論（1）玻璃集料的級配對玻璃瀝青混合料的各種性能有較大的影響，隨其粒徑的增大，玻璃瀝青混合料的空隙率、礦料間隙率、流值趨于減小，而瀝青飽和度則不斷增大；（2）相比于對照組，玻璃瀝青混合料的穩(wěn)定度、殘留穩(wěn)定度及動穩(wěn)定度均

11、有下降；在調(diào)整摻入玻璃集料的顆粒級配后，則隨粒徑的增大而整體呈普遍減小的趨勢，其中在0.6-0.15mm組附近出現(xiàn)回升，并在4.75mm組左右取得峰值；（3）使用玻璃集料取代粗集料相比于細(xì)集料而言擁有更高的穩(wěn)定度、殘留穩(wěn)定度及動穩(wěn)定度，獲得更優(yōu)的路用性能。Reference：1 路賀偉， 李昆， 黃衛(wèi)東. 廢玻璃瀝青混合料性能試驗(yàn)研究J. 山西建筑， 2009， 35（28）： 149-150.2 劉光焰， 秦榮， 王曉峰. 廢玻璃應(yīng)用于混凝土的試驗(yàn)研究J. 混凝土， 2009， 8： 66-68.3 陳風(fēng)晨， 李立寒， 杜鵑. 廢玻璃瀝青混合料性能的試驗(yàn)研究J. 建筑材料學(xué)報， 2006（2）， 41-46.4 史小麗， 王選倉， 劉昆. 公路隧道反光瀝青路面J. 長安大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）， 2009， 3（29）： 66-68.5 中華人民共和國交通部. 公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程（JTG E20-2011）J. 北京： 人民交通出版社， 2011.6 蘇南，陳金獅. 玻璃瀝青混凝土之工程特性與應(yīng)