冷再生技术在公路建设中的应用

通过对冷再生技术在公路建设中的研究应用,提出了冷再生混合料的配合比设计方法,研究了冷再生技术的施工工艺以及质量控制与检测手段,并将再生的混合料应用于路面基层,对再生混合料的稳定性能、抗冲刷性能和抗收缩性能进行了对比分析,综合评价了再生混合料的路用性能.     

泡沫沥青二次冷再生混合料不同稳定剂的应用

分别采用泡沫沥青与水泥作为稳定剂对泡沫沥青冷再生路面进行二次冷再生试验研究.研究表明,以泡沫沥青作稳定剂进行二次冷再生混合料设计形成的泡沫沥青二次冷再生混合料,其抗拉性能、水稳性能与二次冷再生混合料中细料含量有关;高温稳定性能与铣刨料用量、铣刨料中沥青老化程度以及二次冷再生混合料中细料含量有关.以水泥作稳定剂进行二次冷再生混合料设计,采用7d无侧限抗压强度能够很好地确定新添加骨料比例,适量的新添加骨料能明显增大二次冷再生混合料的7d无侧限抗压强度.根据室内研究成果,对试验路段进行辅筑,证明两种二次冷再生技术可行,辅筑路段路用性能良好.     

掺轻质油分再生剂冷再生沥青混合料设计

目前冷再生技术对于旧混合料的利用仅限于作为"黑色集料"使用,通过在冷再生沥青混合料中添加轻质油分再生剂,实现对旧沥青混合料中老化沥青性能恢复和再利用无疑是对旧沥青混合料的最优化利用。通过试验研究轻质油分再生剂掺量、闷料时间以及轻质油分再生剂比例构成三因素对冷再生沥青混合料性能影响。试验结果表明:轻质油分再生剂的最佳掺量为0.75%,闷料时间为0 min对冷再生沥青混合料强度最佳,轻质油分与再生剂复配比例为7∶3最优。对路用性能分析得出,按最佳再生剂设计方案添加轻质油分再生剂,冷再生沥青混合料水稳定性和低温性能明显改善,但动稳定度略有降低。     

掺轻质油分再生剂冷再生沥青混合料设计研究

目前冷再生技术对于旧混合料的利用仅限于作为"黑色集料"使用,通过在冷再生沥青混合料中添加轻质油分再生剂,实现对旧沥青混合料中老化沥青性能恢复和再利用无疑是对旧沥青混合料的最优化利用。通过试验研究轻质油分再生剂掺量、闷料时间以及轻质油分再生剂比例构成三因素对冷再生沥青混合料性能影响。试验结果表明:轻质油分再生剂的最佳掺量为0.75%,闷料时间为0 min对冷再生沥青混合料强度最佳,轻质油分与再生剂复配比例为7∶3最优。对路用性能分析得出,按最佳再生剂设计方案添加轻质油分再生剂,冷再生沥青混合料水稳定性和低温性能明显改善,但动稳定度略有降低。     

聚丙烯纤维对高寒地区水稳基层冷再生混合料性能的影响

为了改善高寒地区水泥稳定冷再生混合料的抗冻和抗干缩性能,提高水泥稳定冷再生技术在市政道路中的应用效果。研究了聚丙烯纤维对水泥稳定冷再生混合料的低温抗冻性、抗干缩开裂能力、抗拉和抗压强度性能的影响。聚丙烯纤维在水泥稳定碎石中起到加筋作用,增强了水泥稳定冷再生混合料的强度、韧性和抗裂性。综合分析得出在标准养护条件下,振动成型法成型的水泥稳定再生混合料的聚丙烯纤维最佳掺量为0.9 kg/m³,最佳纤维长度为12 mm。结合包头等高寒地区全年的气候情况,设计了具有代表性的不同养护条件,研究高寒地区环境对聚丙烯纤维水泥稳定冷再生混合料性能的影响。聚丙烯纤维水泥稳定冷再生混合料在恶劣养护条件下仍能保持较高的力学性能,在确保混合料抗压强度、抗拉强度、抗冻性满足规范要求的情况下,聚丙烯纤维的加入可以减少0.5%的水泥用量。聚丙烯纤维水泥稳定冷再生混合料有效地解决了高寒地区低温、低湿度和昼夜温差大导致水泥稳定冷再生基层易发生的强度不足和开裂等病害,延长了冬季可施工时间。     

乳化沥青冷再生沥青混合料的研究

采用CAVF法进行冷再生混合料级配设计,采用普通乳化沥青、SBR改性乳化沥青和自行研制的乳化SBS改性沥青对广深高速公路旧路面回收料(RAP)进行了冷再生室内对比试验研究,试验结果表明乳化SBS改性沥青冷再生混合料性能优于其它两种类型乳化沥青冷再生混合料.同时,在旧料评价过程中,提出了细度模数比这一新的量化评价指标以评价旧料的结团状况.研究表明,细度模数比与旧料和再生混合料性能指标密切相关,对于旧料质量控制和再生混合料配合比设计具有较大的工程意义.     

发泡剂对冷再生沥青混合料强度特性的影响

为改善泡沫沥青发泡性能及其冷再生混合料强度,掺入不同种类发泡剂进行改性.采用沥青发泡试验、混合料力学试验、电镜扫描试验及红外光谱试验研究了发泡剂种类和质量分数对沥青发泡特性、冷再生沥青混合料强度及微观物化特性的影响.结果表明:发泡剂可有效提升发泡性能和再生混合料力学强度;随发泡剂质量分数的增加,各项性能均先提高后降低,...     

纤维对乳化沥青冷再生混合料路用性能影响

采用与施工现场压实效果相关性更好的垂直振动试验方法,研究了纤维掺量以及纤维类型对乳化沥青冷再生混合料路用性能的影响.结果表明:随着纤维掺量的增加,冷再生混合料动稳定度、弯拉应变、冻融劈裂强度等各项路用性能指标均先增大后减小.此外,与不掺加纤维冷再生混合料相比,试验选用的4种纤维对混合料水稳定性影响效果总体上均不明显;掺加木质素纤维的冷再生混合料高温稳定性能最好,动稳定度可提高79%,其最佳掺量为0.4%;掺加聚酯纤维的冷再生混合料低温抗裂性能最好,弯拉应变可提高19%,其最佳掺量为0.6%.     

抗剥落剂对泡沫沥青冷再生混合料水稳定性能改善研究

由于泡沫沥青冷再生路面水稳定性能较差,掺加抗剥落剂可以有效改善普通沥青路面的抗水损能力,针对此问题探究向泡沫沥青冷再生混合料中掺加抗剥落剂来提高其水稳定性能的可行性。以一种非胺类抗剥落剂为研究对象,对不同抗剥落剂掺量下的沥青进行发泡试验和3大指标试验,对泡沫沥青冷再生混合料进行相关水稳定性试验。结果表明：抗剥落剂的最佳掺量为沥青质量的0.5%,掺加抗剥落剂后,在标准试验条件下,沥青的针入度增大,延度和软化点降低,泡沫沥青冷再生混合料的水稳定性能明显提高,空隙率减小了3%,浸水残留稳定度比和5次冻融循环后的强度比均提高10%以上。     

基于正交试验-贝雷法的冷再生混合料配合比设计优化及性能评价

针对铣刨料抽提前后级配差异性,基于修正马歇尔法配合比设计,提出正交试验-贝雷法的冷再生料配合比优化方法;通过ABAQUS建立路面温度场分析冷再生层的工作温度;采用半圆弯曲、低温弯曲试验对不同水泥掺量、不同级配的冷再生混合料低温性能进行研究;从能量角度分析断裂能与应变能密度指标与现行规范指标的相关性及对不同水泥掺量、级配的敏感性,提出再生混合料低温性能评价指标;通过冻融劈裂及40℃和60℃轮辙试验分析了混合料的水稳定性及高温稳定性.结果表明:采用正交试验-贝雷法对配合比优化后干、湿劈裂强度分别提高了34.5％、30.3％;通过温度场分析,确定再生层工作温度范围为-20～40℃;配合比优化后混合料低温性能、水稳定性及高温稳定性分别提高8.6％、7％、20％～30％;分别确定了冷再生混合料低温性能、水稳定性及高温性能评价指标为低温应变能密度、冻融劈裂强度比及40℃动稳定度,并确定了对应指标值.因此,通过配合比优化可以较大程度地提升冷再生混合料的性能,以应变能密度及40℃动稳定度能够更准确评价冷再生混合料的路用性能.     

旧沥青混合料对泡沫沥青冷再生混合料性能的影响

在分析旧沥青混合料(RAP)特性及其在混合料中作用的基础上,研究泡沫沥青冷再生混合料旧沥青老化程度、旧沥青含量以及铣刨料的掺量等对再生混合料性能的影响.研究得出,在同一泡沫沥青用量下,旧沥青老化越严重,其混合料的空隙率越大,劈裂强度和水稳性越差.但旧沥青老化严重的铣刨料,其60℃稳定度相对较高,说明高温性能增强.此外,在某一固定的泡沫沥青用量下,RAP掺量越多,混合料的空隙率越大,高温稳定性、水稳性越差.研究表明:RAP掺量并不是越多越好,如本文研究的泡沫沥青冷再生混合料为使抗拉性能及水稳性满足中等以上交通公路要求,RAP掺量不宜超过77%.为使60℃稳定度满足重交通公路要求,RAP掺量不宜超过70%.     

垂直振动成型冷再生混合料疲劳特性研究

为深入研究乳化沥青冷再生混合料的疲劳特性,采用更符合混合料现场压实工况的垂直振动法成型圆柱体试件.研究了RAP掺量、成型方法及浸水环境对冷再生混合料疲劳特性的影响,应用Weibull分布建立冷再生混合料疲劳方程,并借助扫描电镜揭示了冷再生的疲劳抗裂机理.结果表明:新集料掺量对冷再生混合料疲劳性能有显著影响,疲劳性能随新集料掺量的增加呈抛物线变化趋势,当新集料掺量为20%时抗疲劳性能最优;垂直振动法设计冷再生混合料在应力作用下的抗疲劳性能及对应力变化敏感性优于马歇尔法;与未浸水试件相比,不同应力水平下浸水试件的疲劳寿命均缩短,对应力变化更加敏感;水泥-乳化沥青胶浆相互渗透胶结,并将集料紧密黏结,形成较致密的网状结构,有效改善胶浆与集料的界面协调变形,延缓裂缝发展.     

冻融循环作用下泡沫和乳化沥青冷再生混合料损伤特性与细观机理

为了揭示冻融循环作用下泡沫沥青和乳化沥青冷再生混合料的疲劳损伤规律,设计了冻融循环试验方案,基于劈裂强试验、无侧限抗压强度试验、贯入剪切试验研究冻融循环作用对泡沫/乳化沥青冷再生混合料力学性能的劣化影响,以工业CT无损检测技术为研究平台,研究冻融循环作用对泡沫/乳化沥青冷再生混合料微细观空隙级配、空隙直径的影响规律。结果表明,冻融循环作用显著降低了泡沫/乳化沥青冷再生混合料的力学性能,总体上,泡沫沥青与乳化沥青冷再生混合料表现出了基本相同的力学性能,乳化沥青比泡沫沥青冷再生混合料有更好的抗损害性能。随着冻融循环次数增加,泡沫/乳化沥青冷再生混合料的平均空隙直径和最大空隙直径增大,大空隙数目增加,小空隙比例和空隙数目减小,随着平均空隙直径增大,泡沫/乳化沥青冷再生混合料劈裂强度、贯入剪切强度均呈指数函数关系减小。冻融循环作用下,泡沫/乳化沥青冷再生混合料内部微空隙数目减少、平均空隙直径增大是其力学性能衰减的主要原因之一。     

泡沫沥青冷再生路面结构剪应力响应分析

采用ANSYS有限元对泡沫沥青再生路面结构剪应力响应进行了分析,分析结果表明:基层模量是影响泡沫沥青再生基层路面面层和基层内最大剪应力的重要因素之一.面层剪应力随着基层模量增加而降低,相反,基层剪应力则提高,基层内最大剪应力在基层模量达到2 500MPa时几乎等同于面层内的最大剪应力.通过研究,论证了研究泡沫沥青冷再生混合料抗剪性能的必要性.     

废旧沥青路面混合料再生利用的试验方法探讨

利用水泥处治废旧沥青混合料属于沥青路面冷再生的范畴,本文设计了一系列室内试验,分剐对原材料和再生混合料的物理力学特性进行了研究,对再生混合料的无侧限抗压强度、抗压回弹模量和劈裂强度等主要力学指标进行了实验研究。     

考虑剪切性能的泡沫沥青混合料配合比设计

在传统泡沫沥青冷再生混合料配合比设计的基础上,基于摩尔–库伦强度理论,提出考虑抗拉、抗水损和抗剪切性能的泡沫沥青用量综合指标,优化了泡沫沥青冷再生混合料配合比设计方法.同时为解决车辙试验试件成型复杂、耗材多、耗时长等缺陷,提出基于标准马歇尔试件的单轴贯入试验对混合料高温抗剪切性能进行评价,为设计和检验高抗剪泡沫沥青冷再...     

全深式乳化沥青冷再生混合料的性能研究

采用水泥和乳化沥青固化回收旧沥青路面材料（RAP）和稳定土,制备全深式冷再生基层材料。研究了乳化沥青掺量的变化对不同配比混合料的无侧限抗压强度和水稳定性的影响,并结合微观测试阐述了水泥和乳化沥青在冷再生混合料中的作用机理。结果表明,适量的乳化沥青掺量对混合料的性能提高有益,最佳乳化沥青掺量为3%。微观分析表明,水泥水化产物形成的空间网络结构与沥青乳液破乳后形成的沥青网络结构相互贯穿,不可分割,把冷再生混合料紧密地结合为一个半刚性的整体,使冷再生混合料强度得以形成和发展。     

厂拌热再生SBS改性沥青混合料抗裂性能

为了研究厂拌热再生SBS改性沥青混合料的抗裂性能,采用半圆弯拉试验,通过断裂能分析中低温条件下旧料掺量、再生剂掺量对再生沥青混合料抗裂性能的影响;同时借助数字散斑技术,对半圆弯拉试验加载全过程中试件表面图像进行散斑处理,对其裂缝尖端水平应变场信息以及裂缝扩展特征进行评价,对比分析水平应变-时间曲线的变化规律;并研究长期老化和冻融循环作用对再生沥青混合料抗裂性能的衰减特性。研究结果表明:中低温条件下,再生沥青混合料的抗裂性能随旧料掺量的增加呈二次多项式递减,使用再生剂无法改变这种递减关系,但有助于减缓其劣化趋势,当旧料掺量(质量分数,下同)小于30%时,再生沥青混合料抗裂性能接近新拌改性沥青混合料,但抗老化性能较差;再生沥青混合料砂浆易形成受力薄弱界面,再生剂可延长其开裂时间,并提高裂尖水平应变峰值,尤其对于大比例废旧SBS改性沥青混合料(RAP-SBS)再生改善效果更明显;影响再生沥青混合料低温抗裂性能的各因素依次为温度、旧料掺量、长期老化,其中温度的影响最显著;再生沥青混合料低温抗裂性能对冻融循环次数的敏感度随旧料掺量的增加而增大,指数模型可以较好表征再生沥青混合料低温抗裂性能随冻融循环次数的衰减状况,其损伤程度随冻融次数的增加大致分为快速损伤期和稳定损伤期2个阶段。     

沥青路面就地冷再生基层施工工艺

本文介绍了沥青路面就地冷再生基层的优点和再生利用的重大社会意义,进一步研究了沥青路面就地冷再生基层所需的机械设备和施工工艺流程,提出在进行沥青路面就地冷再生基层前应根据实际情况,选择200m长的试验路检验再生设备和工艺是否满足再生施工规定的要求,通过调整再生机械的机械参数满足再生混合料的级配要求。     

沥青路面就地冷再生技术在公路养护大中修工程的应用

本文就沥青路面就地冷再生技术在G104国道的养护大中修工程的应用,就如何利用就地冷再生专用设备,采用专用于就地冷再生的乳化沥青再生剂,并根据国内外不同的设计方法进行再生混合料的配合比设计、路用性能评价指标、标准的进行系统分析。根据工程实际实施情况,总结对沥青路面中面层进行乳化沥青就地冷再生的主要经验,为提高公路养护技术含量和养护水平提供参考依据。