废弃陶瓷对沥青路面性能的影响研究[1]
摘要：为分析不同陶瓷集料对普通沥青混凝土性能影响，采用再生陶瓷集料取代部分中相同粒径碎石集料（替代率分别为 0%、20%、40%、60%和80%），研制陶瓷沥青混合料，开展陶瓷沥青混合料的路用性能研究，主要包括配合比设计、高温稳定性、水稳定性能等探究其路用性能影响规律。试验结果表明：当陶瓷掺量不超过20%时，陶瓷沥青混合料的动稳定度，浸水残留稳定度，冻融劈裂强度比等各项性能指标均满足规范要求，路用性能良好。
关键词：陶瓷集料；配合比设计；高温稳定性；水稳定性；性能指标
Study on the Effect of Waste Ceramics on the Performance of Asphalt Pavement
Liu Hongping1, Deng Zongwei2,Peng Cheng1,Fan Junwei 1
(1. School of Civil Engineering, Nanhua University, Hengyang, Hunan 421000; 2. Deng Zongwei, Hunan City College, Yiyang, Hunan 413000)
Abstract: In order to analyze the impact of different ceramic aggregates on the performanc
e of ordinary asphalt concrete, recycled ceramic aggregates are ud to replace part of the same size crushed stone aggregate (the replacement rate is 0%, 20%, 40%, 60% and 80% respectively), develop ceramic asphalt mixture, and carry out the rearch on the road performance of ceramic asphalt mixture, mainly including the mix design, high temperature stability, water stability, etc., to explore the impact law of its road performance. The test results show that when the ceramic content is less than 20%, the dynamic stability, residual stability after immersion, freeze-thaw splitting strength ratio and other performance indicators of ceramic asphalt mixture meet the requirements of the specification, and the road performance is good.
Keywords: Ceramic aggregate; Mix design; High temperature stability; Water stability; performance index
0前言
众所周知，中国是一个陶瓷生产大国，各种陶瓷制品在运输、销售、储存和使用期间，由于磕碰开裂、变形和加工等因素造成大量的废弃陶瓷，根据国家统计局数据显示：2020年
12月中国卫生陶瓷制品产量为2033万件，同比增长15.02%。目前来说，中国对于废弃陶瓷的处理仍处于一个集中堆埋的阶段，不仅浪费了土地资源，还造成大量的环境污染[1]。车辙现已成为沥青混凝土路面最严重的病害，但陶瓷是一种导热系数小的材料，将废弃陶瓷碎粒用于沥青混凝土路面中，能起到热阻作用，从而减轻车辙危害的程度；建筑业作为陶瓷产品的消耗大户，如果能把陶瓷废料用于解决自身材料短缺的问题，一方面能节约陶瓷废料的掩埋处理成本，减轻负担，另一方面取代碎石等自然资源，极大程度能缓解混凝土骨料资源短缺的问题，实现共赢。
将陶瓷粉末代替部分细集料应用到沥青混凝土中，形成导热系数较小的陶瓷热阻式路面，可以有效减少施工阶段的热散失，并且降低沥青路面结构的温度[2]。国内外也有一些学者对陶瓷细骨料混凝土进行了相关研究。Pincha[3]用废弃陶瓷以不同比例取代天然河砂配置混凝土进行试验，表明陶瓷细骨料混凝土抗压强度比普通混凝土有适当地提高。张成志[4]实验表明：陶瓷再生混合砂砂浆能够达到工程应用的强度要求，且后期强度较高。可见，陶瓷作为混凝土细骨料是可行的。刘凤利[5]比较了陶瓷再生骨料与天然骨料之间的差别，发现陶瓷再生骨料由于破碎而成，表面具有棱角，而且吸水率较大。Senthanmarai[6]等研究了利用陶瓷废料作为骨料制备混凝土材料的可行性，测试结果表明，与传统混凝土相比，
陶瓷废料再生混凝土具有良好的工作性能。陶瓷的热物性参数较小，且有相关研究证明在沥青混合料中掺加陶粒能降低沥青路面的导热系数，减少温度在路面的累积，从而达到降低车辙危害的目的[7]。解决关于沥青路面车辙问题，主要是提高沥青混合料的高温稳定性，即通过提高沥青的高温性能、或采用骨架型集料级配来提高沥青混合料的抗车辙性能[8]。丁京等人的车辙模型试验结果也表明，未使用隔热层的路面结构永久变形量为2.54cm，而采用陶瓷沥青混凝土隔热层的永久变形量为1.12cm，能有效减少了车辙的形成微信黑名单怎么解除[9]。
1 试验材料及方案
1.1原材料选择
实验使用为玄武岩粗集料，矿粉为石灰岩矿粉，采用AC-13沥青混合料作为陶瓷沥青混合料水稳定性研究的混合料类型，沥青结合料采用普通70号沥青，矿物级配如图表1所示。
表1 SAC-13级配
| 通过下列筛孔（mm）的质量百分数（%） |
筛孔尺寸/mm | 16 | 13.2 | 9.5 | 4.75 | 2.36 | 1.18 | 0.6 | 0.3 | 0.15 | 数学竖式计算题 0.075 |
设计要求通过率/% | 100 | 90~100 | 68~80 | 43~53 | 28~40 | 15~26 | 10~19 | 7~15 | 5~12 | 3~7 |
广元平乐寺合成级配 | 王羲之故事 100 | 97.8 | 71.3 | 47.5 | 30.5 | 16.0 | 13.5 | 10.2 | 8.8 | 6.5 |
| | | | 资源浪费 | | | | 师说知识点 | | |
陶瓷材料为建筑装饰废弃陶瓷砖，试验所用陶瓷采用“鄂式破碎机破碎+反击式破碎”技术[10]，破碎后使用方孔筛筛选出粒径为4.75mm和9.5mm的陶瓷粒。破碎后的陶瓷集料如图1所示，陶瓷的各项技术指标如表2-3所示。
图1 陶瓷集料
表2 陶瓷密度与吸水率数据
粒径/mm | 9.50 | 4.75 |
毛体积密度/(g/cm2) | 2.30 | 2.34 |
吸水率/% | 1.60 | 2.80 |
| | |
表3陶瓷主要技术指标
技术指标 | 试验结果 | 规范标准 |
压碎值/% | 23.1 | ≤25 |
洛杉矶磨损值/% 我的乐园 | 18.0 | ≤28 |
针片状含量/% | 14.2 | ≤15 |
黏附性/% | 黑洞里面是什么4级 | ≥4级 |
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1.2试验方法
制作替代玄武岩粗集料的马歇尔试件如图2，对不同陶瓷掺量进行马歇尔试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验和车辙试验得出最佳油石比 、毛体积密度、孔隙率、稳定度、流值。具体试验如下:
图2 马歇尔试件
(1)马歇尔试验 ：根据JTG E20-2011[11]标准进行马歇尔试验，获得马歇尔参数，包括最佳油石比、毛体积密度、孔隙率、马歇尔稳定度和流值，使用马歇尔压实机对试件每侧进行75次击打。
(2)浸水马歇尔试验：马歇尔标本分为两组，每组5个标本分别按陶粒含量0、20％、40％、60％、80％填入。4.75mm实验组在60°C水浴中浸泡48 h, 9.5mm对照组在60°C水浴中浸
泡30 min。
