水稳碎石铣刨料冷再生混合料力学性能分析

随着我国早期建设的大量水泥稳定碎石基层沥青路面逐渐步入服役后期,力学性能降低,急需对其进行大规模养护维修。在众多养护维修技术中,泡沫沥青冷再生技术旧料利用率高、节能减排效益好、工程成本低,是半刚性基层维修的有效途径。为此,本文分析了泡沫沥青和水泥掺量对泡沫沥青冷再生混合料劈裂强度、抗压强度和抗压回弹模量等力学性能的影响规律。研究结果表明,随着泡沫沥青掺量的增加冷再生混合料的力学强度先升高后降低,存在一个峰值。随着水泥掺量的增加冷再生混合料的力学强度逐渐升高,且增长速率逐渐减慢。通过综合比选,确定了最佳水泥掺量为1.5%,对应的最佳泡沫沥青掺量为3.3%,此时干劈裂强度为0.6MPa,抗压强度为3.53MPa,抗压回弹模量为1354MPa。     

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。     

水泥乳化沥青混合料性能试验

对不同乳化沥青用量和水泥掺量的水泥乳化沥青混合料进行了试验研究,通过测试不同乳化沥青用量和水泥掺量时混合料的间接拉伸强度、抗压强度、静态回弹模量以及冻融劈裂强度比、浸水残留稳定度、动稳定度、最大弯拉应变、飞散损失率等指标,得到了乳化沥青用量和水泥掺量变化对混合料强度和路用性能的影响规律。研究结果表明:乳化沥青用量和水泥掺量对混合料的强度及路用性能影响显著,掺加水泥后混合料的抗压强度、高温性能和水稳定性显著提高,其中残留稳定度提高约20%,抗压强度提高35%,动稳定度成倍增长,但混合料的低温弯拉应变降低约12%;水泥乳化沥青混合料中,水泥掺量为3%、乳化沥青用量为8%时,混合料的强度和路用性能相对较好。     

结合工程实例就乳化沥青厂拌冷再生配合比设计探讨

冷再生配合比设计一直处于模糊的摸索阶段,对工程现场铣刨RAP材料进行了冷再生配合比设计,既利用土工基层配合比设计中最大干密度和最佳含水量的理念,也充分结合热沥青混合料的配合比设计中马歇尔空隙率、稳定度、劈裂强度等理念,确定了厂拌乳化沥青冷再生配合比。即RAP料占87%,石屑(0～5mm)占13%,水泥掺量为1.5%,最佳含水率7%,最佳沥青用量为2.5%。     

乳化沥青冷再生混合料配合比设计及性能分析

为了提出乳化沥青冷再生混合料的配合比,以九景(九江—景德镇)高速公路改建项目为例,通过室内试验,研究了水泥含量、乳化沥青含量对混合料劈裂强度、马歇尔稳定度的影响,确定了最佳配合比,并分析了乳化沥青冷再生混合料的力学和路用性能。结果表明:乳化沥青冷再生混合料的抗压回弹模量均大于1 000 MPa,增加压实功可提高其水稳定性,击实75次时的劈裂强度比可达到78.5%,动稳定度可达到2400次/mm,低温应变大于2 000με。此外,为乳化沥青冷再生混合料提出了室内试验指标的参考标准。     

水泥替代矿粉对橡胶沥青混合料性能的影响

为了研究水泥替代矿粉对橡胶沥青混合料性能的影响,通过浸水马歇尔、冻融劈裂、室内车辙、低温弯曲和单轴抗压强度试验,研究了不同水泥掺量替代矿粉对橡胶沥青混合料性能的影响。结果表明:水泥替代矿粉可显著提高橡胶沥青混合料的水稳定性、高温性能和单轴抗压强度,掺加水泥对低温性能影响不显著;掺加2%～4%水泥的橡胶沥青混合料水稳定性效果最佳;掺加4%水泥的橡胶沥青混合料高温稳定性和抗压强度效果明显。综合考虑水泥替代矿粉提高橡胶沥青混合料性能最佳掺量为2%～4%,研究成果为不同地区水泥替代矿粉提高橡胶沥青混合料性能的最佳掺量提供参考。     

基于温度域的水泥土稳定RAP混合料配合比设计

为解决掺入灰土的水泥土稳定回收沥青路面材料(RAP)混合料基层强度不适用中国《公路沥青路面再生技术规范》(JTG/T 5521—2019)的问题,通过7 d无侧限抗压强度试验,研究不同温度下RAP掺量对水泥土稳定RAP混合料抗压强度的影响规律,提出基于温度域的水泥土稳定RAP基层强度标准值;分析温度对不同灰土掺量、水泥掺量、养生龄期下冷再生混合料性能的影响规律,提出基于温度域的水泥土稳定RAP混合料的强度标准及其配合比设计建议值。研究结果表明:对中、轻交通荷载等级公路,水泥土稳定RAP冷再生混合料无侧限抗压强度应不小于3.2 MPa;不同温度下水泥土稳定RAP混合料的无侧限抗压强度变化规律相近,即随RAP掺量增大而降低,RAP最佳掺量(质量分数,下同)为70%,水泥土稳定RAP混合料的无侧限抗压强度随灰土掺量增大而降低,且灰土的合理掺量范围为0%～40%;水泥的加入能够显著提高冷再生混合料的力学强度,且其前期强度增长较大,但随着水泥掺量的增加,其对混合料力学性能的增强效果逐渐减弱,水泥的掺量应控制在4.5%～5.5%;灰土的加入对冷再生混合料有不利影响,其冷再生混合料的力学强度逐渐降低,且灰土掺量在20%以下时,混合料的强度降低率较小,随着灰土掺量的增大,其力学强度的降低率增大,灰土的最佳掺量为10%～20%;水泥土稳定冷再生混合料的强度形成主要在初期,且灰土的加入对冷再生混合料的早期强度不利。     

冷再生混合料力学强度影响因素探究

采用垂直振动成型方法制备试件,研究乳化沥青类型、水泥掺量、纤维类型及掺量对冷再生混合料力学强度的影响。结果表明:与普通中裂乳化沥青冷再生混合料相比,丁苯橡胶(styrene butadiene rubber, SBR)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(styrene butadiene styrene,SBS)改性乳化沥青冷再生混合料力学强度可分别至少提高15%、9%;掺1.5%水泥的冷再生混合料的抗剪强度至少可提高85%;与不掺纤维冷再生混合料相比,掺0.4%聚酯纤维的冷再生混合料力学强度至少可提高8%。因此,根据力学性能最优原则,选取SBR改性乳化沥青作为冷再生混合料的胶结料,考虑材料经济性问题,建议冷再生混合料中水泥掺量为1.5%,建议选用0.4%掺量的聚酯纤维来提升冷再生混合料的力学强度。     

水泥粉煤灰稳定碎石强度增长特性

为了评价水泥粉煤灰稳定碎石强度增长特性,通过不同龄期无侧限抗压强度试验和劈裂试验,研究了不同粉煤灰掺量下水泥粉煤灰稳定碎石强度变化情况.结果表明:粉煤灰的掺入,对水泥稳定碎石早期抗压强度和劈裂强度都有影响,掺量越大早期强度越低;掺加粉煤灰对长期强度有利,就提高长期强度而言,粉煤灰最佳掺量约为10%;由于7d抗压强度不足以反映掺粉煤灰的水泥稳定碎石强度特性.建议采用7～90 d强度增长率作为评价其强度潜能,在实际工程中应适当降低其7 d强度要求.     

沙漠砂-PVA纤维增强水泥基材料的试验研究

为了利用新疆地区的沙漠砂和粉煤灰制备新型沙漠砂水泥基材料,以缓解普通砂资源供应不足的形势,本文开展沙漠沙-PVA纤维水泥基复合材料配合比的试验研究。以抗压强度、劈裂抗拉强度、流动度为评价指标,先通过单因素试验确定水泥基体中原材料的合理掺量范围,再以抗压强度和劈裂抗拉强度为评价指标,并由正交试验结果的极差分析得出各因素对评价指标影响的主次顺序和最优组合,最后通过对评价指标的综合分析确定出以下最优配合:当沙漠砂掺量为3、粉煤灰掺量为2.5、水胶比为0.36、可再分散性乳胶粉掺量为0.04、纤维掺量为2%时,可制备出轴心抗压强度为28.72 MPa、立方体抗压强度为42.11 MPa、劈裂抗拉强度为3.40 MPa、抗折强度为11.61 MPa的沙漠砂-PVA纤维增强水泥基材料。本文研究结果表明利用沙漠砂、粉煤灰和PVA纤维制备绿色环保的新型材料是可行的。     

用水泥路面碎石化后回收粒料再生的冷拌沥青混合料的性能

采用乳化沥青作为结合料,将回收水泥路面碎石化后破碎的粒料再生成冷拌沥青混合料。首先,通过马歇尔稳定度试验和劈裂强度试验确定再生混合料的最佳乳化沥青用量;然后,分别通过车辙试验和冻融劈裂试验评价了再生混合料的高温稳定性和水稳定性。结果表明,用回收水泥路面碎石化后破碎的粒料再生成的冷拌沥青混合料具有较高的力学强度,优良的高温性能和水稳定性,满足JTG F41—2008《公路沥青路面再生技术规范》要求。     

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。     

酸处理铣刨料用于水泥稳定再生集料基层的性能

基层铣刨料的再生利用一直以来是公路工程建设中的难题,而酸处理为提高铣刨料自身性能提供了一种有效的处理方法,将处理后的铣刨料重新应用到基层也变得尤为重要。为了得到酸处理后的铣刨料对水泥稳定混合料基层的性能影响,对酸处理前后铣刨料的各项性能指标进行了试验测定,同时对水泥稳定再生集料进行路用性能试验研究;并铺筑鲁南地区某二级公路基层试验路段。研究结果表明,经0. 1 mol/L盐酸处理的铣刨料其力学与物理性能得到改善。当水泥剂量为3%～7%时,采用酸处理铣刨料所制备的水泥稳定再生集料,其抗压强度、劈裂强度均能满足二级及二级以下公路基层强度要求,可以用作二级及二级以下公路基层集料。采用水泥剂量为5%所铺筑的试验路段,公路通车3个月后并未发现明显的裂缝。     

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。     

HPMC对水泥稳定全深式冷再生材料的性能影响研究

针对水泥稳定全深式冷再生混合料的泌水、施工操作时间短、黏结力不足等诸多问题,通过在水泥胶砂试件中添加羟丙基甲基纤维素醚(HPMC),研究HPMC对水泥胶砂试件抗折及抗压强度的影响;进而探讨在再生混合料中掺入HPMC的可行性,重点研究了不同掺量的HPMC对水泥稳定全深式冷再生材料的性能影响。研究发现:HPMC由于引气作用会降低水泥水化后水泥胶砂试件的抗折及抗压强度;水泥在HPMC溶于水后的分散液中进行水化,与水泥先水化再掺入HPMC相比,水泥胶砂试件抗折及抗压强度有所增大。掺入HPMC,对水泥稳定全深式冷再生材料的无侧限抗压强度有削弱作用;再生混合料具有一定黏聚性能不易离析,且在常温及高温下保水性能较好,基本无泌水现象。     

水泥稳定碎石基层无侧限抗压强度试验研究

水泥稳定碎石基层的水泥用量和力学特性,直接影响沥青混凝土路面的使用寿命。本文结合湖北宜昌太平溪镇陈坛公路改建工程,探讨了不同级配及不同水泥掺量对水泥稳定碎石基层的重型击实指标和无侧限抗压强度指标的影响。研究结果表明:施工现场提供的碎石和黄砂经过合成级配之后,掺入4%、6%和8%的水泥稳定强度能够达到路用要求。同一级配下,掺入水泥的量越多,混合料的最佳含水率、最大干密度及无侧限抗压强度指标均越大;随着掺入水泥量的增加,最佳含水率增大趋势先快后慢,最大干密度和无侧限抗压强度增加的趋势先慢后快。同一水泥掺量下,混合料中碎石的含量越大,最佳含水率越小,最大干密度越大,无侧限抗压强度越大。综合考虑级配和水泥掺量对无侧限抗压强度指标的影响,工程实际选用碎石∶黄砂=60∶40,水泥掺量6%为施工指标。