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%.     

泡沫沥青混合料冷再生技术研究

泡沫沥青混合料冷再生技术无论是对环保,还是对改善冷再生路面使用性能,都很有价值。本文介绍了泡沫沥青的应用发展,详细地分析了泡沫沥青冷再生技术的现状和有待研究的问题。     

泡沫沥青和水泥对冷再生混合料性能的影响机理

为了研究水泥与泡沫沥青两种粘结料对冷再生混合料性能的影响及作用机理,采用力学性能试验、路用性能试验分析了泡沫沥青用量和水泥掺量对冷再生混合料力学特性与路用性能的影响,基于数字图像处理技术、SEM微观图像测试和工业CT无损检测技术,分析了泡沫沥青的分散性状及水泥对泡沫沥青冷再生混合料的强度影响机理。结果表明,增大水泥掺量有助于提高泡沫沥青冷再生混合料的力学性能、高温稳定性与水稳定性,但过多的水泥不利于泡沫沥青冷再生混合料的低温性能,推荐水泥掺量控制为1%~1.8%较为适宜。在3.0%泡沫沥青用量时ITS、UCS、内摩擦角Φ、黏聚力C均达到峰值。泡沫沥青冷再生混合料中的沥青呈独特的“点焊”状分散方式,随泡沫沥青用量增大,试件破坏界面泡沫沥青所占的面积（FFAC）增大,FFAC与ITS两者之间有良好的二次函数关系。水泥水化后形成的加筋结构增大了空隙级配中小于0.1 mm3微孔的数量,减小了冷再生混合料的平均空隙直径,水泥水化后形成的状加筋嵌挤结构具有抑制冻融作用下冷再生混合料内部空隙增大的作用,并且维持空隙级配的稳定。     

冷再生泡沫沥青混合料水稳定性研究分析

通过控制新集料掺加比例、泡沫沥青用量、水泥剂量、集料温度和抗剥落剂等,研究各因素对冷再生泡沫沥青混合料的路用性能和水稳定的影响,并揭示其微观机理.结果表明,旧料利用率、泡沫沥青用量、水泥剂量和抗剥落剂宜分别控制在50%～75%、 2.5%～3.0%、 1.0%～1.5%和0.5%左右.此外,适当提高集料温度,有助于提高泡沫沥青分散均匀性,从而提升冷再生泡沫沥青混合料的水稳定性.泡沫沥青用量和水泥剂量是冷再生泡沫沥青混合料水稳定的关键因素.尽量使泡沫沥青分散均匀,避免产生结团现象,是保证冷再生泡沫沥青混合料水稳定性的基础,进一步通过水泥补强作用,可获得良好的水稳定性.     

不同成型方式乳化沥青冷再生混合料力学特性研究

为深入探讨不同成型方式对乳化沥青冷再生混合料力学特性的影响,通过制备马歇尔试件、圆柱体试件,研究了垂直振动法和传统方法对冷再生混合料力学特性的影响,并应用Weibull分布建立疲劳方程。结果表明:与传统方法设计的冷再生混合料相比,垂直振动法最佳含水率降低10%,乳化沥青最佳用量降低10%,最大干密度提高1.021倍;与马歇尔试件相比,垂直振动圆柱体试件马歇尔稳定度M_S、25℃劈裂强度、冻融劈裂强度分别提高40%,32%及57%;通过疲劳方程的截距a和斜率b可看出,垂直振动法试件在高应力下抗疲劳性能和对应力变化的敏感性优于马歇尔法试件,即垂直振动法a值大于马歇尔法,b值小于马歇尔法。     

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。     

在役乳化沥青冷再生混合料的疲劳性能

通过应力控制下的劈裂疲劳试验,分析了现场服役多年的乳化沥青冷再生混合料及室内新成型的乳化沥青冷再生混合料劲度模量衰减特征以及2类混合料疲劳破坏阶段的黏弹性特征;结合损伤分析,提出了在役冷再生沥青混合料和新成型冷再生混合料疲劳破坏准则;对比了不同车道的在役冷再生混合料和新成型冷再生混合料的疲劳寿命,结果表明,现场实际轴载作用次数的增加会导致冷再生混合料剩余疲劳寿命的降低,冷再生混合料在使用中存在疲劳性能增长过程.     

油浸对沥青混合料强度的影响

本文在沥青混合料不同空隙率条件下,利用普通沥青和改性沥青,通过浸油劈裂强度对比试验,利用强度比,对普通沥青和改性沥青的抗油损能力作出评价,并详细分析了油损害的产生原因,作用机理及预防措施。对易受到油损害的道路沥青材料的选用及提高人们对油损害的认识,引起对油损害的重视,加强沥青路面各施工环节的管理,提高沥青混凝土的铺筑质量,无疑是具有积极意义的。     

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.     

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。     

厂拌热再生混合料回收沥青老化特性对新沥青诱导老化的研究

为探究厂拌热再生沥青混合料中新旧沥青的老化进程及老化机理,模拟再生混合料的拌和与使用过程,首先测试了基质沥青、回收沥青以及新旧沥青三种试样依次经历旋转薄膜烘箱老化试验RTFOT和加速加压老化试验PAV之后各自的动力粘度与路用性能,对比分析了热再生中新旧沥青在老化过程中的宏观性能衰减规律,进而采用红外光谱和差示量热分析扫描等微观测试手段探明了新旧沥青的老化进程与老化机理。测试结果表明,先后经历RTFOT老化和PAV老化之后,回收沥青的粘度上升最显著,低温性能下降也十分迅速,但新旧沥青的动力粘度与低温性能变化幅度均远远高于基质沥青,证明其老化速率较基质沥青快;新旧沥青在经历RTFOT老化和PAV老化过程中,除新沥青和回收沥青各自独立的老化外,还存在一种介于二者之间的化学作用,即回收沥青中某些活性基团对新沥青的老化进程具有较明显的促进作用,称之为“诱导老化”,这种诱导老化通过改变基质沥青的老化进程而改变其老化机理。     

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。     

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.     

再生剂制备技术及再生沥青的评价

以中海SZ36-1减三线馏分油为原料,经糠醛抽提方法制备富芳再生剂调和组分,并与中海AH-90沥青调和制备符合SH/T 0819-2010标准的5种再生剂产品,考察5种再生剂对老化沥青的再生性能.结果表明:SZ36-1减三线馏分油经糠醛抽提得到的高芳抽出油符合SH/T 0819-2010规定的RA5再生剂的各项指标要求...     

排水性沥青混合料强度影响因素分析

为了提高排水性沥青混合料的强度,采用马歇尔稳定度评价了6.7mm筛孔通过率、空隙率、纤维添加剂以及胶结料对排水性沥青混合料强度的影响,并采用劈裂强度和抗压强度进一步评价胶结料类型和目标空隙率对其强度的影响.研究表明,沥青的各指标中复数粘度η*与排水性沥青混合料60℃马歇尔稳定度有很好的相关性,沥青粘韧性与排水性沥青混合料的抗压强度和劈裂强度有很好的相关性,降低排水性沥青混合料的目标空隙率可以明显提高其强度性能,纤维添加剂及6.7mm筛孔通过率对排水性沥青混合料的强度影响很小.     

泡沫沥青及其温拌混合料高温性能分析

为研究泡沫沥青及其温拌混合料高温性能,采用动态剪切试验(DSR)分析沥青样品发泡前后在原样及短期老化(RTFOT)条件下的高温性能及沥青在经历发泡过程后的性能变化;通过动稳定度和动态模量试验评价泡沫沥青温拌混合料及热拌沥青混合料的高温性能,基于动态模量试验数据拟合得到沥青混合料动态模量主曲线及位移因子,并与热拌沥青混合料的高温性能进行对比。结果表明:采用动态剪切试验(DSR)得到沥青抗车辙因子结果与其混合料高温性能有良好的相关性;基于动态模量主曲线方法可以更全面的评价沥青混合料的高温性能。     

RAP掺量对热再生沥青混合料性能影响分析

为了确定热再生沥青混合料合理的旧沥青路面材料(RAP)掺量,依托浙江省102省道杭昱线(临安段)旧沥青路面厂拌热再生利用试验路,通过大量室内试验,进行了不同RAP掺量的热再生沥青混合料AC-20C的目标配合比设计和路用性能分析.研究结果表明,旧沥青中掺加5%的再生剂和70%的新沥青,再生后的调和沥青可以达到A-70#目标沥青的性能要求;随着RAP掺量的增加,热再生沥青混合料的总最佳油石比和新料最佳油石比线性增加,而新沥青用量线性减少;RAP掺量在20%~40%之间时,热再生沥青混合料的各项路用性能均满足规范的技术要求,且随着RAP掺量的增加,热再生混合料的高温稳定性呈指数关系增强,低温抗裂性、抗渗性和抗滑性呈线性减弱,水稳定性在RAP掺量为30%时达到最大.为此,按30%RAP掺量铺筑了试验路,经通车两年考验,取得了优良的应用效果.     

乳化沥青厂拌冷再生混合料的加热碾压方法

在常温下拌合和摊铺乳化沥青厂拌冷再生沥青混合料;然后,采用红外线或微波辐射加热摊铺后的再生沥青混合料,使底层混合料的加热温度为140℃～160℃,表层混合料的加热温度为150℃～170℃;最后,采用双钢轮压路机和轮胎压路机碾压加热后的沥青混合料至95%～100%的压实度。加热碾压工艺使得冷再生混合料中旧沥青和新添加的沥青加热融化后,在碾压过程中共同渗透、扩散到矿料表面,在矿料颗粒之间起黏结作用,提高了再生混合料的黏结强度,回收混合料中的旧沥青得以充分利用。具有广泛的应用前景。     

乳化沥青冷拌再生混合料力学特性的试验研究

通过室内试验对不同RAP含量下的乳化沥青冷拌再生混合料的抗压强度、劈裂强度和抗压回弹模量等力学性能进行研究,结果表明再生混合料的抗压强度、劈裂强度和抗压回弹模量均随RAP用量的增加呈线性减小趋势。