泡沫沥青冷再生混合料疲劳特性及其长寿命冷再生沥青路面结构优化

为了研究新旧沥青长期融合作用下泡沫沥青冷再生混合料的抗疲劳耐久性,采用4点弯曲疲劳试验,对80％、100％的RAP泡沫沥青冷再生混合料进行了低应变水平下的疲劳试验,分析RAP、再生剂、模拟服役时间对泡沫沥青冷再生混合料疲劳性能的影响规律,拟合回归了泡沫沥青冷再生混合料的疲劳方程,确定了泡沫沥青冷再生混合料的疲劳极限应变,进而优化了长寿命泡沫冷再生沥青路面结构.结果 表明:添加再生剂对泡沫沥青冷再生混合料的力学性能、路用性能和抗疲劳性能有显著增强作用;增大荷载应变水平显著降低了泡沫沥青冷再生混合料的疲劳寿命,泡沫沥青冷再生混合料疲劳寿命对应变水平变化极为敏感,增大RAP掺量或添加再生剂均能改善冷再生混合料的抗疲劳性能;室内放置期间,泡沫沥青冷再生混合料疲劳寿命同样存在增长过程;将泡沫沥青冷再生混合料中的RAP仅作为黑色集料,低估了泡沫沥青冷再生混合料的抗疲劳性能.推荐泡沫沥青冷再生混合料的疲劳极限应变为100με.在此应变水平下,泡沫沥青冷再生路面满足长寿命沥青路面抗疲劳性能要求.     

乳化沥青冷再生混合料疲劳性能研究

采用目前工程上常用的两档沥青路面铣刨旧料对RAP掺量为80％和100％的乳化沥青冷再生混合料进行材料组成设计.通过击实试验和劈裂试验分别确定其最佳流体含量和最佳乳化量用量.在配合比设计基础上采用控制应变加载模式对乳化沥青冷再生混合料疲劳性能进行试验研究,确定了加载较为合理的应变水平,即300,250,200με和150με.试验结果表明,在应变水平较高时,两种RAP掺量下乳化沥青冷再生混合料能承受有限的荷载作用次数,当应变水平降低到150 μe时,两种RAP掺量混合料在150万次荷载作用下仍未破坏,采用劲度模量与荷载作用次数预估的方法确定了疲劳寿命.通过对4种应变水平-荷载作用次数进行疲劳曲线拟合,提出两种RAP掺量下乳化沥青冷再生混合料的应变控制指标.     

热再生沥青混合料疲劳特性试验研究

为研究热再生沥青混合料的疲劳特性,基于四点弯曲试验分析了旧沥青混合料(RAP)掺量、应变水平、加载频率等因素对热再生沥青混合料疲劳寿命的影响规律,并与APA疲劳试验结果进行了比较验证。结果表明:四点弯曲试验与APA试验结果具有一致性,随着RAP掺量增加,混合料疲劳寿命不断降低,当RAP掺量大于30%时,降低幅度尤为明显;热再生沥青混合料疲劳寿命与施加应变值满足幂函数疲劳方程,RAP掺量越高试件疲劳寿命对荷载水平变化越敏感;试验中提高加载频率,试件的疲劳寿命随之增加,且在低应变水平下,加载频率变化引起试件的疲劳寿命差异更大。     

高性能乳化沥青冷再生混合料性能研究

为了确保高RAP掺量的乳化沥青冷再生混合料性能满足路用性能要求,通过开发高性能乳化沥青材料,选择合适的配合比对高性能乳化沥青冷再生混合料的早期抗车辙性能、抗水损性能、早期强度增长特征及疲劳性能进行对比分析。结果表明：采用抗车辙试验评价乳化沥青冷再生混合料通车路面性能,其动稳定度满足规范要求,乳化沥青再生混合料施工完成后可以开放交通;混合料水稳定性满足规范要求,且具有良好的水稳定性;自然养生7 d后的强度与加速养生后强度相当,随着应变水平的降低,乳化沥青冷再生混合料疲劳寿命逐渐提高,整体来说中粒式乳化沥青冷再生混合料疲劳性能优于粗粒式混合料,RAP掺量为100%的乳化沥青冷再生混合料疲劳性能优于RAP掺量为80%的混合料。     

回收料掺量对温拌再生SMA沥青混合料性能的影响

为了优化出最佳的回收沥青路面材料(RAP)掺量(质量分数),通过室内试验研究了RAP掺量对Sasobit、Evotherm、Aspha-min三种温拌再生SMA沥青混合料高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性及疲劳耐久性的影响,并将其与普通SMA和热再生SMA沥青混凝土进行了对比。结果表明:基于表面活性剂的温拌技术可使热再生混合料的出料温度降低20~30℃,采用温拌技术可将RAP掺量提高到50%;3种温拌再生SMA沥青混合料的高温稳定性随RAP掺量的增加先升后降,且在RAP掺量为30%~40%时出现峰值,水稳定性、低温抗裂均随RAP掺量的增加而逐渐降低,增大RAP掺量对温再生沥青混合料低应变水平下的疲劳寿命影响不大,但会大幅度降低高应变水平下的疲劳寿命;温拌再生沥青混合料的水稳定性、低温抗裂性较热拌再生沥青混合料差,高温稳定性和低应变水平下的疲劳性能优于热拌再生沥青混合料;在相同RAP掺量情况下,Evotherm温拌再生沥青混合料的综合路用性能最优,RAP掺量小于40%时温再生SMA混合料的各项路用性能均满足现行施工规范的要求,推荐用于温拌再生SMA混合料的最大RAP掺量为40%,工程实践中可根据道路所在气候分区特点综合考虑RAP掺量。     

泡沫沥青冷再生混合料低温抗裂性评价方法及影响机理分析

随着泡沫沥青冷再生混合料在国省干线和高速公路等高等级公路下面层中的大规模应用,其低温抗裂性需引起更多关注。采用低温弯曲试验和SCB试验研究了水泥掺量、泡沫沥青用量、RAP掺量对泡沫沥青冷再生混合料低温抗裂性的影响,基于SEM试验揭示了水泥和泡沫沥青对冷再生混合料低温抗裂性的影响机理。结果表明,增大水泥掺量和提高泡沫沥青用量均可改善泡沫沥青冷再生混合料的低温抗裂性,RAP掺量对泡沫沥青冷再生混合料低温性能影响不大,推荐采用低温SCB试验评价泡沫沥青冷再生混合料的低温抗裂性,以弯拉应变和破坏应变能作为评价指标,建议泡沫沥青冷再生破坏应变能不少于1 500 J/m2。水泥对泡沫沥青冷再生混合料的影响机理在于加筋、填充和减小了泡沫沥青冷再生混合料内部微孔数量。     

沥青路面热再生混合料疲劳性能研究

采用三分点加载疲劳试验研究了100、200、250、300共4个应变水平、30%、40%,50%共3种RAP掺量下沥青路面热再生混合料的抗疲劳性能,揭示了热再生混合料的疲劳变化规律,同时建立了疲劳方程。研究结果表明随着RAP掺量的增加热再生混合料的疲劳寿命提高,同时热再生混合料的疲劳寿命对应变水平的变化敏感程度增加。考虑到我国的气候分区和不同掺量热再生混合料路用性能的变化规律,本文建议热再生混合料最大RAP掺量的选择应考虑道路所在的气候分区。     

水泥冷再生沥青混合料耐久性能研究

为了使水泥冷再生沥青混合料耐久性能达到最优本文基于室内四点弯曲疲劳试验,在15℃温度条件下,选定三个不同应力水平(0.5、0.6、0.7),对不同水泥掺量(3.0%、3.5%、4.0%、4.5%、5.0%)的厂拌冷再生混合料进行室内疲劳性能研究。研究发现,随着水泥掺量的增加,冷再生沥青混合料抗弯拉强度呈明显上升趋势,5.0%水泥掺量时达到最大。再生混合料的弯拉疲劳寿命呈先增大后逐渐减小的趋势,4.0%左右的水泥掺量时疲劳寿命最大,耐久性能最优。     

聚合物纤维加筋沥青混合料疲劳特性的研究

在MTS上采用应变控制模式和中点加载方式的小梁弯曲疲劳试验方法,研究了不同沥青用量、纤维掺量和应变水平条件下聚合物纤维加筋沥青混合料的弯曲疲劳特性及其变化规律;根据试验结果提出了基于疲劳寿命下的最佳聚合物纤维掺量,建立了以拉应变、混合料的初始劲度、体积参数VFA和纤维掺量为参数的聚合物纤维加筋沥青混合料疲劳性能模型.结果表明,沥青混合料的疲劳寿命随着聚合物纤维掺量的增加而延长,但当掺量过大时疲劳寿命反而可能有所下降.通过多元线性回归分析表明,含纤维掺量参数的新模型的精度比其他疲劳模型得到了明显提高.     

RAP冷再生混合料抗裂性能研究

为研究RAP冷再生混合料抗裂性能,采用劈裂强度和最大弯拉应变为评价指标,进行冷再生混合料劈裂和低温小梁弯曲室内试验,分析RAP用量、水泥和乳化沥青对冷再生混合料抗裂性能影响规律。研究结果表明:合理RAP用量有利于提高冷再生混合料抗裂性能,超过80%RAP用量后,混合料低温最大弯拉应变逐渐减小,劈裂强度降幅增大;低水泥剂量的冷再生混合料劈裂强度和低温变形能力较优,推荐水泥用量为2%;掺加水泥后,RAP冷再生混合料具有较高早期强度,有利于提前开放交通,缩短工期;随着乳化沥青用量的增加,冷再生混合料抗裂性能先提高后降低,最优乳液用量为7.5%,且改性沥青效果优于基质沥青。     

泡沫沥青冷再生混合料MMLS3试验轮辙曲线特征及影响机理

对泡沫沥青冷再生混合料进行常温条件下的MMLS3加速加载试验，研究泡沫沥青冷再生混合料的长期使用性能，探讨泡沫沥青冷再生混合料的车辙变深度、变形速率及横断面轮辙曲线特征，给出泡沫沥青冷再生混合料车辙深度随加载次数的变化趋势，并对不同加载次数下轮迹处MMLS3试件进行X-ray无损扫描，分析不同加载次数下泡沫沥青冷再生混合料的空隙率分布特征及粗集料运动规律，揭示泡沫沥青冷再生混合料的疲劳损伤规律。研究结果表明：对于未掺加水泥的泡沫沥青冷再生混合料试件，轮迹处车辙沿横断面分布呈U形；掺加1%~2.5%水泥后，泡沫沥青冷再生混合料试件横断面车辙分布呈W形，可采用车辙深度R_DD=AN^B预估不同加载次数N下的车辙深度发展规律；MMLS3加载试验过程中泡沫沥青冷再生混合料车辙发展规律可分为3个阶段，即压密阶段、蠕变稳定阶段、剪切破坏阶段；重复疲劳荷载作用下轮辙变形主要来源于泡沫沥青砂浆压密变形和集料受荷载作用产生的竖向位移及粗集料自身由不稳定状态转变为"平躺"状态所发生的水平转动位移，粗集料取向角随加载次数增大呈指数函数关系减小。     

泡沫沥青冷再生混合料疲劳性能的探讨

依据现有热拌沥青混合料疲劳试验的研究成果,结合泡沫沥青冷再生混合料的特点,确定了疲劳试验的参数,即采用10 Hz半正弦波荷载进行劈裂疲劳试验.基于不同的级配以及不同的水泥含量,选用了5种不同级配的泡沫沥青冷再生混合料进行劈裂疲劳试验.根据试验结果将应力水平与疲劳寿命分别在单对数和双对数坐标上采用线性方程进行拟合.通过对疲劳方程分析表明,对于小应力比作用下,少量水泥所引发的脆性性质难以表现出来,而水泥和沥青的综合胶结作用会增强材料的抗疲劳性能;泡沫沥青冷再生混合料与粗粒式热拌沥青混合料相同应力比条件下的疲劳性能基本相当,同时发现在2%的水泥用量之内,增加水泥用量不会明显影响材料的抗疲劳性能.     

泡沫沥青掺加粉煤灰冷再生混合料性能研究

将粉煤灰掺入泡沫沥青冷再生混合料中,研究粉煤灰对泡沫沥青冷再生混合料力学性能、路用性能的增强作用。结果表明:粉煤灰在泡沫沥青冷再生混合料中既起到了活性填料作用,又明显改善了泡沫沥青胶浆的微观结构界面。掺加粉煤灰能提高泡沫沥青冷再生混合料最终劈裂强度、改善水稳定性、增加泡沫沥青混合料抗剪切性能,但粉煤灰对泡沫沥青冷再生混合料早期强度增强作用不明显,推荐最佳粉煤灰掺量为10 %～14 %。     

应力吸收层热再生混合料力学性能与路用性能试验研究

RAP中细集料的老化沥青含量大,再生利用价值高,将RAP应用于应力吸收层混合料,可最大资源化提升RAP再生利用价值,降低应力吸收层混合料建设成本。采用车辙试验、小梁弯曲试验、预切缝半圆弯拉试验、复合梁试件扭剪试验、拉拔试验、扭剪疲劳试验、Over Test评价热再生应力吸收层混合料的高低温性能、层间抗剪切性能、抗剪切疲劳性能和抗反射裂缝性能。结果表明:随着RAP掺配比例增大,热再生应力吸收层混合料的油石比降低、高温性能增强,但增大RAP掺量导致热再生应力吸收层混合料低温弯曲应变、断裂能、扭剪强度、拉拔强度、扭剪疲劳寿命和抗反射裂缝性能均降低。在50 %RAP掺量下,热再生应力吸收层混合料的动稳定度3604次/mm,低温弯曲应变4890 με,且Over Test（OT）加载达到了1200周期,聚合物胶粉复合改性沥青热再生料应力吸收层混合料具有优异的高温韧性和低温延展性与抗反射裂缝性能。     

再生剂预拌增强型泡沫沥青冷再生混合料性能研究

在泡沫沥青冷再生混合料拌和阶段掺加（0.4 %～1.2 %）再生剂，将再生剂与RAP进行预拌，制备再生剂预拌增强型泡沫沥青冷再生混合料，以恢复RAP中老化沥青的黏结强度、增强泡沫沥青冷再生混合料的力学性能；基于室内试验与数据分析，研究再生剂对泡沫沥青冷再生混合料力学性能的影响规律。结果表明:掺加再生剂能恢复RAP中老化沥青的黏结强度，改善泡沫沥青冷再生混合料的力学性能。推荐再生剂预拌增强型泡沫沥青冷再生混合料的最佳再生剂掺量为0.8 %～1.0 %。     

掺水泥乳化沥青冷再生混合料强度影响因素试验研究

采用垂直振动成型方法制备圆柱体试件，通过试验研究了乳化沥青类型和水泥掺量对高速公路路面上面层掺回收料就地冷再生混合料强度的影响。结果表明:与普通中裂乳化沥青冷再生混合料相比，SBR与SBS改性乳化沥青冷再生混合料力学强度可分别至少提高15.0%，9.0%；掺水泥1.5%乳化沥青冷再生混合料的马歇尔稳定度、浸水马歇尔稳定度、劈裂强度和抗剪强度分别至少提高了11.0%，13.0%，19.0%，85.0%。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%。     

沥青稳定基层混合料疲劳性能试验研究

对5种级配的沥青稳定基层混合料进行了控制应变的三分点小梁弯曲疲劳试验,分析了级配、沥青用量、沥青品种和温度对沥青稳定基层疲劳性能的影响规律。研究表明:悬浮密实型沥青混合料的疲劳性能较嵌挤型沥青混合料好得多;沥青用量增加,疲劳寿命显著增长,由马歇尔方法确定的最佳沥青用量并非沥青混合料疲劳性能最佳的沥青用量;沥青混合料疲劳寿命随试验温度的提高而显著增长;采用改性沥青的沥青混合料疲劳性能较普通沥青有一定改善。这些规律可以为沥青稳定基层的混合料设计提供参考。     

温拌SBS改性沥青混合料低温与疲劳特性研究

为了研究温拌剂对SBS改性沥青混合料低温和疲劳特性的影响,采用SGC击实仪成型试件,测试温拌沥青混合料的空隙率与劈裂强度,确定拌和与击实温度,并利用低温小梁实验和四点弯曲疲劳试验测试沥青混合料的力学性能进行评价。研究结果显示:温拌剂掺入,降低了沥青混合料的成型温度.提高了SBS改性沥青混合料的压实性;温拌剂可以提高沥青混合料的破坏应变,使沥青混合料的柔性增加;养生可以提高温拌沥青混合料的低温性能;温拌沥青混合料(WMA)的疲劳寿命大于普通热拌沥青混合料(HMA),并且WMA的疲劳寿命对温度和应变的敏感性较低。     

冷再生沥青混合料第二次压实过程分析

冷再生沥青混合料(Cold Recycled Mixture)凭借其保护环境、节约资源、降低工程造价等诸多优点,已经开始在我国得到推广应用,并且有着非常好的应用前景。冷再生沥青混合料在常温下摊铺和碾压,空隙率较大,性能方面不能达到热拌沥青混合料(HMA)的标准,一般被用在路面结构中的基层或下面层中,其上还须加铺一定厚度的HMA以满足道路使用的要求。在冷再生层上摊铺HMA时,HMA高达150℃~170℃的高温,会将冷再生层加热,加之施工机械和车辆荷载等作用,致使冷再生层会被进一步压实,称之为冷再生层的"第二次压实"过程。对现场冷再生层钻芯取样后发现,摊铺HMA前后的冷再生芯样的空隙率相差可达3%。现有冷再生混合料设计方法对这一现象并未考虑,导致冷再生层在实际施工过程中出现了严重的压密性车辙。该文对这一现象进行阐述,提出在进行冷再生混合料设计时必须考虑"第二次压实"过程的影响,并对改进现有设计方法提出一些建议,可供同行参考。     

二次老化对再生沥青混合料疲劳性能影响分析

针对再生沥青混合料在使用时存在的二次老化问题,对不同RAP掺配率下的沥青混合料进行试验室加速老化,并进行直接拉伸疲劳试验。结果表明,二次老化后沥青混合料的强度较老化前有所提高,疲劳寿命会有大幅度的降低,沥青混合料的疲劳寿命与应力比在双对数坐标中具有良好的线性关系。