文摘

在经济全球化的今天,天然骨料(NA)已经成为一个核心问题构建灵活的人行道上由于骨料的稀缺性和禁止采矿在印度的各种状态。本研究试图实现可持续性利用液体抗剥落剂emulsion-treated基地层来提高再生沥青路面材料的性能(RAPM)包容性的总量。RAPM评估,包含50百分比和70%,然而,控制混合使用100%天然骨料(NA)。包含液体抗剥落剂的效果(ASA)与不同RAPM百分比ETB混合的各种属性,如最大干密度、间接抗拉强度、抗湿性和弹性模量,研究了。此外,相比RAP-ETB混合没有ASA, RAP-ETB与ASA混合被发现保存他们的许多品质。本研究旨在提出最佳沥青乳液的实验室设计内容(ETB OBEC)在一个更简单的方式。50说唱,获得OBEC为4.4%,而70年的说唱,OBEC得到3.8%。然而,NA, 100%计算OBEC说唱是7.0%,0%,因此粘结剂吸收更多。强度参数评估使用间接抗拉强度(其)测试。同时,路面响应测量的弹性模量(先生)。 MR of 70 RAP mixes was higher than that of 50 RAP mixes, and 100 NA mixes with antistripping additive. Test results were encouraging, and significant improvement in strength was caused by cement filler and antistripping additive.

1。介绍

粘结剂的增加成本和环境问题吸引政府机构和路面施工建筑行业使用其他方法(1- - - - - -6]。此外,自然总正变得越来越有挑战性,由于开采的禁令和限制。这同样是负责转向其他替代品的建设(4,7- - - - - -9]。为了克服这个问题,使用再生沥青路面(RAP)似乎是一个不错的选择。当沥青和骨料的混合物从控制的柔性路面铣所需的深度,收集到的材料称为说唱材料。此外,利用说唱emulsion-treated基地的建设(ETB)冷就地回收(唯一)不仅降低了维珍的成本总量,而且还提供了一个更严格的基础课程和减少囤积的问题RAP材料由于其属性得到退化(1,10- - - - - -12]。根据联邦高速公路管理局(供)报道,多达3300万吨(3600万吨)的多余沥青混凝土目前被用作热拌沥青回收的一部分,在寒冷的混合,或作为骨料颗粒或稳定的基础材料,目前占80 - 85%的沥青混凝土生产。盈余沥青混凝土的数量需要处理预计总额不到20%的说唱每年生产。

广泛的研究已经表明,(13- - - - - -19烟雾从热沥青混合建筑工人的健康问题,需要消除为建筑提供一个安全健康的环境。在最近的研究中,ETB的混合料配合比设计是使用冷混合技术(CMT) /传统的热拌沥青混凝土技术(HMT),因为它有各种环境的优点和降低生产工厂排放5,13- - - - - -20.]。在HMT,所有混合物成分如沥青、粗集料、细集料、填料(如果有的话)被加热。然而,在CMT的情况下,不需要加热,使混合。此外,没有必要提前储备材料作为整个回收过程可以使用冷进行就地回收(唯一)技术。这项技术有固有的好处;从减少温室气体排放较小数量的卡车去建筑工地的要求处女总量显著减少相比传统的施工技术,可以实现项目的整体经济由于施工中较小的燃料消耗4,5,16- - - - - -19,21,22]。

流体在ETB的混合设计起着至关重要的作用。如果材料是干燥的,那么在混合乳剂可能过早破坏。同样,如果液体太多内容,混合会过早地打破由于骨料沥青膜的分离;这种现象称为剥离的聚合。这是假设水分的存在可能的原因之一ETB早期强度较低。因此,在目前的研究工作,提高抵抗水分损失或避免剥离ETB聚集,一想到使用液体抗剥落剂可能获得优势。即使在水分的存在,使用少量的抗剥落剂允许粘合剂涂层总得当,从而提高员工的抗湿性属性(13,14,23]。之前它已经被观察到,添加抗剥落的添加剂混合,防潮性增加(15]。

本研究着手调查使用的有用性液体抗剥落添加剂使用说唱ETB构建一个可持续发展的强有力的底基层层。也曾努力利用最大比例的说唱组合的性能的前提下实现经济和环境效益。研究人员已经研究了各种方法在表面利用说唱层和粘结剂层(24- - - - - -31日]。然而,印度国会道路(IRC)建议只有30% RAP来实现所需的强度特性在不影响其性能(16]。此外,使用更多的影响比例的RAP材料抗剥落剂和水泥没有详细研究和报道基础层。因此,当前的论文探讨了RAP材料的最大数量是如何利用确定沥青乳液和抗剥落剂的最佳用量。100%天然骨料(NA), 50% RAP, 70% RAP用于ETB混合的设计在当前的研究中。说唱的数量比例是决定目标中值分级要求和满足分级限制。最佳沥青乳液内容(OBEC)是基于间接抗拉强度(其)测试,在峰值负载计算干和湿马歇尔标本。估算裂纹阻力的组合进行评估和水分损失的程度。此外,本研究还探讨了使用液体抗剥落剂的有效性与混合ETB层。该报还确定液体抗剥落性能的添加剂Levasil通过研究和比较与残余乳液的流变性能。对当前路面的设计目的部分,使用了柔性路面的设计指南(17]。

2。材料和方法

2.1。材料
2.1.1。聚合和分级

天然骨料(NAs)和说唱演员和emulsion-treated基础层混合在实验室测试。NAs收集当地采石场,而RAP收集从nh - 344使用一个控制铣削技术。残余沥青含量(RAC)研磨材料依照ASTM D2172-11提取、量化的标准测试方法提取的沥青粘结剂沥青混合物(18]。它可以看到从表的数据1RAP材料报告更吸水值随着说唱的收集通过铣削和物质层之下可能会收集。这样的吸收的另一个原因可能是尘粒的存在作为RAP材料收集和存储在开放箱后面的印度理工学院(IIT) Roorkee实验室测试和研究目的。其他物理性质的NAs和说唱总量表所示1。细和粗说唱后被用于研究层次分析和混合。混合比例确定满足规范表IX-1 IRC: 37 - 2012 (19)为emulsion-treated基地生产混合层使用说唱[19]。自说唱恢复了铣削技术,100% RAP不能使用,因为它不满足聚合级配要求。基于混合运动,所选的说唱百分比为当前研究饶舌说唱被选为50%和70%(50说唱,70说唱,100 NA)的混合制剂,和其他NAs总层次的需求满足中值按照印度国会(IRC)规范的道路。采用级配曲线如图1。

表1
物理性质的NA和说唱。

图1
采用聚合级配混合后。
2.1.2。沥青乳化和抗剥落剂

在这项研究中,阳离子缓慢设置沥青乳液(党卫军2)收集从总沥青、焦特布尔、印度,被用作基粘结剂。的具体原因使用慢速设置沥青乳液作为基粘结剂和不使用快速设置(RS)级沥青乳化沥青乳液的设置时间是因为RS集快而党卫军2。因此,沥青乳液可能无法外套更大的粒子在RS由于其成型的趋势。然而,党卫军2旨在外套粗骨料和延迟设置时间,这有助于在适当的混合和压实的材料采用冷铺设ETB就地回收(唯一)方法。研究沥青乳液的流变性能,残留物获得使用烤箱方法根据是8887,印度标准为道路沥青乳液(阳离子型)规范,第三次修订(21]。残留粘结剂和液体抗剥落additive-modified粘结剂测试对残留粘结剂包括流变测试,渗透,延性,按照ASTM D2397-20蒸发残渣的测试,阳离子乳化沥青的标准规范(32),是8887,印度标准为道路沥青乳液(阳离子型)规范,第三次修订(21]。除了基本流变测试,残留粘结剂也测试来确定基粘结剂和改性粘结剂的软化点,作者认为是一种重要的测试预测粘结剂的质量控制。添加液体抗剥落剂的软化点提高基粘结剂。使用液体抗剥落剂Levasil在液体中形成。相信小抗剥落剂的添加有助于增强聚合涂层和提高抗湿性(24,25,33]。基粘结剂和抗剥落剂的属性表2。

表2
剩余残余乳化乳液和修改的属性。
2.1.3。水泥

商用普通硅酸盐水泥,年级43 (OPC 43)符合是:8112,普通硅酸盐水泥43 Grade-Specification,第二次修订(26),在这项研究中用作填料用石粉填充。水泥在Roorkee收集从当地供应商,印度。考虑到文献[27)、水泥使用固定剂量的1%重量的聚合来改善粘合剂和骨料之间的附着力。金额超过1%可能使ETB脆弱,它会表现得更作为室内外试验基地(施)层(27]。

2.2。测试方法

前款规定,不同分数的说唱被用来确定原意为ETB混合物的最大数量,以及使用的方法如图2。基于许多性能和耐久性标准,为冷ETB RAPM混合物的最大数量是确定。


图2
工作方法的实验项目。
2.2.1。最大干密度和最佳液体内容

紧凑的说唱沥青混合emulsion-treated最大密度,最佳液体内容(OFC)是必需的(19,28]。OFC是水在乳化的总和,总含水量和额外的水加入。这里,骨料的含水率是零,随着聚合后被烘干的干热灭菌器至少24小时之前混合从RAP材料去除多余的水分。然而,这种离岸金融中心可以在网站上增加或减少取决于天气状况。ETB,两流体存在;一个是液体添加准备沥青乳液的时候,另一个是用作压实含水量的流体的混合。高水分含量可能会导致变形的表面压实期间27]。因此,最佳液体内容必须在实验室确定一个适当的混合料配合比设计过程。在目前的研究中,最大干密度(MDD)和最佳流体混合的内容被确定为每2720(第八部分),测定水content-Dry使用重型压实密度关系(29日]。混合是准备使用一个标准的学监测试采用直径150毫米的模具,体积2250厘米3;材料被压缩到五层,55吹使用夯锤的重量4.89公斤每一层有一个自由落下的一滴450毫米高度。为了提供更高的压实层之间的联锁和尽量减少裂缝内,每一层都是严厉批评前增加随后的压实层(2,30.]。混合乳剂和水的体积为1:1的比例;这被称为“总混合流体。”乳液的数量保持不变,而流体含量增加了1%增量,和三个样本在每个流体含量4,5,6,7,8(总混合的重量)。混合然后转移到一个标准的100毫米直径马歇尔模具和压实75一边吹。确保均匀混合,均匀涂层的说唱和维珍聚合,使用叶片式洗矿机搅拌机混合准备三分钟。液标本的内容是由干燥的标本干热灭菌器24小时在指定的100°C的温度,和干密度的标本被方程计算(19]。 在哪里 =干密度在通用汽车/厘米3, =容重g / cm3FC =流体内容聚合的干重小数

2.2.2。间接抗拉强度

最佳沥青乳液内容(OBEC) ETB立志通过马歇尔标本。ETB混合物进行的间接抗拉强度测试按照ASTM D 6931,标准测试方法间接拉伸(IDT)沥青混合物的力量(34,35]。混合标本使用马歇尔模具准备,针对直径100毫米和63毫米高度通过每个样本的体重约1200克。总共6个样本(三个条件和三个无条件)的帮助下制作叶片式洗矿机在每个乳液混合内容,如图3(一个)三说唱内容(50说唱,70说唱,100 NA)压实与75年打击两侧制作从3.2%到4.7%的沥青乳液的增量总数的0.3%按重量混合。共108个样本(6干+湿)∗(6乳液内容)∗(3说唱内容)= 108)]是寻找OBEC和54个样本[(6干+湿)∗(3抗剥落剂内容)∗(3说唱内容)= 54)]确定有效的液体抗剥落剂用量。标本被治愈在室温下24小时的模具,然后提取进一步治疗治愈72小时40°C在干热灭菌器(图3 (d)),如示例包含压实水和水乳液(16]。

(一)
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(b)
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(c)
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(d)
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(e)
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图3
(a)叶片式洗矿机混合物(b)间接抗拉强度测试。(c)加载组装说明。(d)试样在40°C 72小时在干热灭菌器。(e)的水浴湿。

马歇尔加载框架,应用负载的50.8毫米每分钟执行间接抗拉强度测试25°C,说明测试组装的数据所示3 (b)和3 (c)(34]。三个样本对其进行测试干25°C,其余三个样本被保存在一个浴缸在接下来的24小时,然后对其进行测试湿在25°C(图3 (e))。其价值每个团块的模具使用下文提及方程计算。 其=间接抗拉强度,kPa。P=最大负载,N,d=直径,毫米,h=身高,毫米。

2.2.3。水分敏感性评价

的比率湿和它的干称为抗拉强度比TSR,表示为一个百分比,这是衡量水分敏感性评价(14,36,37]。同时,对沥青稳定材料(BSM),如果它干> 400 kPa, TSR < 50%,这表明活性填料的要求的材料证实存在一个粘土质粒子(1]。TSR是一个重要的参数来评估剥离或债券之间的分离聚合和沥青乳液在使用寿命;它应该是大于80。6个样本在每个沥青乳液准备内容,和样品保存在一个热风烘箱温度控制在40°C 72小时。在这个过程中,样品达到一个恒定的质量,样品内部的水分干涸。这六个样品,三个样本对其进行测试干剩下的三个样本对其进行测试湿通过进一步保持下24小时的样品在水浴25°C。TSR的样本可以计算方程。

2.2.4。弹性模量(先生)

一般来说,评价材料的质量,可以使用弹性模量的值。基于可恢复应变弹性模量称为重复载荷作用下弹性模量(先生)。弹性模量与应力-应变迅速应用加载,加载持续时间为0.1秒和0.9秒。直径100毫米的圆柱试样ETB混合垂直加载。先生的测量是在其线弹性刚度的混合物。先生是无损检测由使用万能试验机(UTM)按ASTM D 412338)如图4。测试是由按印度35°C条件下,随着平均年平均温度范围约为35°C。在进行测试之前,试样条件至少24小时温度在指定的负载。


图4
弹性模量测试设置。

3所示。结果与讨论

3.1。最大干密度和最佳液体内容

流体在ETB的混合设计起着至关重要的作用。如果材料是干燥的,那么在混合乳剂可能过早破坏。因此,必须注意在混合设计过程在实验室。图5显示了最大干密度的变化(MDD)和液体内容(FC),相应的最佳液体内容(OFC)计算了不同比例的说唱混合。离岸金融中心需要紧凑的说唱沥青混合emulsion-treated最大密度。对应于MDD,离岸金融中心100 NA, 50说唱,和70年说唱被发现5.5%,6.0%,和7.0%,分别。在MDD结果,100 NA混合MDD最高(2.280克/厘米3)与流体含量最低(5.5%)。添加50%的说唱100 NA混合流体含量增加价值和MDD价值大大下降。同时,70年说唱混合显示MDD的进一步减少3.07%和1.81%相比100 NA混合和50说唱混合,分别。在一起,这些结果表明,有一个协会之间的MDD,离岸金融中心,不同百分比的说唱。发现的说唱导致减少MDD和流体含量的增加。MDD的减少和增加流体内容可以是由于穷人内部RAP材料之间的摩擦。同时,MDD在说唱和减少由于低比重的说唱总量比天然骨料。尽管尘埃的存在从较低的层的说唱混合导致更高的说唱吸水,总量可能负责增加离岸金融中心在说唱混合11,39]。


图5
流体含量和干密度之间的关系。
3.2。间接抗拉强度

最佳沥青乳液内容(OBEC)被间接抗拉强度计算(其)条件和非条件样品之前添加一个液体抗剥落剂。总共6 6∗∗3 = 108马歇尔样本和测试寻找OBEC。所有这些样品含有1%的水泥,水泥的使用提供了更好的组合刚度,有助于获得早期强度,而抗剥落剂的目的是使债券的骨料和沥青乳液安全离岸金融中心,这是添加ETB混合制备的。50说唱,4.40%是OBEC,同样70说唱,OBEC获得了3.80%而100 NA, OBEC为7%。更高的原因所需的沥青乳液100 NA是由于使用新鲜的总量没有说唱沥青表面的聚集,这增加了新鲜的要求沥青乳液由于表面积增加。然而,对于50说唱和70说唱,僵硬的存在年龄粘合剂和灰尘从较低的层在骨料表面可以降低乳化内容的可能的原因,很难把它们与说唱聚合。这是与之前的研究结果相一致10,15,24,40]。

基于OBEC,液体抗剥落剂Levasil补充道,和6∗∗3 = 54和准备,并进一步对其进行测试干和它的湿确定液体抗剥落剂的最佳用量。从图中的数据可以看出6100 NA报道更平均的值,在使用和不使用液体抗剥落剂,比其他两组,即50说唱和70说唱。图7(一)描述了其机用于测试,图7 (b)测试后样品条件和图7 (c)RAP材料显示后把样品分成两半。这可以与较低的影响,自然骨料破碎和磨损值比那些年龄在说唱总量。指出,70年说唱与RS生成平均0.4%干和它的湿值496 kPa和464 kPa,而50说唱RS是能够获得平均为0.4%干和它的湿值410 kPa和352 kPa,分别是17%和24%超过50说唱。结果清楚地展示其价值观越高的液体抗剥落剂Levasil样品与样品相比没有Levasil无论澄清的说唱百分比更好的附着力与骨料沥青乳液。然而,在密切观察值(平均三个马歇尔模具)从图6,它可以观察到干和它的湿继续增加到一定值限制通过添加液体抗剥落剂,然后下降。这背后的主要原因是由于硬沥青乳液的性质的Levasil。相同的行为观察粘结剂测试期间如上所述在软化点和延性的测试结果。这一趋势的结果是同意一些以往的研究(41,42]。

(一)
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图6
它的值(a) 50说唱。(b) 70说唱,(c) 100 NA。
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图7
(一)试验机。(b)测试后样品。(c)样本后打破。
3.3。水分敏感性评价

压实标本的湿度敏感性评价的TSR的价值。水分的存在导致损失沥青乳液和骨料之间的附着力37]。的样品湿进一步保存在一个浴缸在接下来的24小时固化在25°C的吗湿。滴水板上的标本然后把30 - 40分钟,去除多余水分从之前测试的间接抗拉强度。从表3,发现样品与Levasil显示更高的TSR值比那些没有添加Levasil。说唱表现出更高的TSR一般来说,70年价值相比50说唱和100 NA混合。更高的TSR值显示更好的抵抗水分损失这是很重要的对于ETB它包含离岸金融中心也在其混合物。TSR说唱混合物的值显示更好的抵抗水分敏感性比100 NA混合物自说唱混合物已经由于老化僵硬在其使用寿命。

表3
抗拉强度比率值和变异系数(x) 50说唱,70说唱,100 NA。
3.4。在水中稳定损失

努力也取得了确定稳定(%)的损失,这是计算标本的最佳粘合剂和添加剂含量固化后25°C在水里。图8(一个)证明即使淹没在水中24小时保持样本,样本显示改善稳定性的说唱混合。可以看到一个类似的趋势与100 NA和准备。可以组合使用水泥和Levasil较小的原因丧失稳定的说唱和NA混合。在水中稳定损失尚未报道在过去的文献,但作者认为,它可以帮助研究人员在确定混合物的行为保持样品沉浸在水下,如图8 (b)。也在水中稳定损失表示样品的耐久性,它强调了对RAP材料的可持续性的影响。

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(b)
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图8
(一)稳定(%)的洛杉矶。(b)样品浸在浴缸。
3.5。弹性模量(先生)

路面响应加载可以通过弹性模量测量(先生)。弹性模量测试值被发现,平均每个样本的三个值最佳乳化内容说唱内容,即。说唱,50 - 70说唱,100 NA, RS 0%和0.4%(最佳剂量的抗剥落剂),分别。因为弹性模量测试是无损的,相同的样品可以用来从每个样本三个读数。测试是由35°C,结果是描绘在图9。


图9
弹性模量emulsion-treated基地混合在35°C。

从图9,它可以观察到,准备与说唱内容和抗剥落剂,先生值高于天然骨料混合。随着说唱百分比的增加,弹性模量的值也增加,表明说唱的存在使混合硬。这种行为可以归因于RAP-modified混合的僵硬的性质,相同的不同的流变试验结果证实了在上面的部分中讨论。从100年所有类型的混合,说唱显示较小的值比50说唱先生和70说唱,原因是它没有说唱百分比。然而,不同比例的沥青乳液的影响,有待进一步的研究价值。

4所示。结论

使用液体抗剥落添加剂与说唱包容性的混合物进行了研究使用不同的说唱百分比ETB混合设计目标在可持续发展方面的研究工作。最后混合设计包括添加剂的最佳比例,说唱,沥青乳液与水泥的比例常数作为填充材料。因此,基于总体层次和混合运动,说唱和70说唱被认为100 NA的混合控制混合料配合比设计过程。级配起着至关重要的作用,而设计ETB混合和可以影响混合性能不利,这就是为什么100年说唱被丢弃,因为它不符合聚合级配要求。粘结剂性能进行评估,包括常规测试液体抗剥落的影响研究添加剂对沥青乳液粘结剂残留。最大干密度和最佳液体内容、间接抗拉强度测试,拉伸强度比,预测性能和弹性模量进行了测试,在实验室ETB的混合设计。也尝试预测稳定性损失(百分比)的固化条件样本,可以添加一个新的参数预测的强度和性能ETB样品在实验室做好准备。以下是结论,基于各种测试结果:(我)50说唱和70说唱骨料的性质满足按照规格,但100年说唱被拒绝对当前的研究,因为它不符合期望的层次规范。然而,说唱骨料的吸水率较高的钠相比,它的主要原因是增加了说唱混合的离岸金融中心。(2)观察到离岸金融中心的说唱混合比100 NA混合由于吸水说唱混合行为的增加由于贫穷的内摩擦说唱混合。(3)尽管100 NA混合物表现更好的TSR比70年50说唱,说唱,使用说唱大大有助于减少项目的成本和节约自然资源导致ETB的可持续的施工技术。100 NA显示更多的刚度,可以改变材料的行为,和性能会大大受损的混合物可能会失去它的灵活性。(iv)添加液体抗剥落剂Levasil改善ETB混合显示的性能更好的抵抗水分敏感性和增加ETB混合的兼容性。(v)改善稳定性观察混合时,保存在一个水浴24小时,表明混合的改进的性能。它显示了更好的附着力属性ETB混合。(vi)弹性模量的说唱混合更比天然骨料混合,这清楚地表明,由于说唱的聚合,组合成为硬。先生值70说唱中最高ETB混合。

整体而言,本研究加强了这个想法,虽然使用说唱和液体抗剥落添加剂一起,ETB可能的性能显著提高,可以限制和天然骨料的使用,导致相当大的储蓄在项目和节约自然资源。因此,当前实验室混合设计和施工方法,同时建议ETB层的建设作为一个可持续的建设方式。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

作者感谢教育部、印度、第一作者提供资金。作者也承认Gaurav Gogne先生提供的援助(IndianOil总pvt Ltd .)提供沥青乳液和Indrajeet先生阿帕德海耶(阿克苏诺贝尔公司印度)提供目前调查使用的添加剂。