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。     

泡沫沥青和水泥用量对冷再生沥青混合料路用性能的影响

为明确泡沫(乳化)沥青和水泥掺两种粘结材料对冷再生混合料路用性能和耐久性的影响,通过车辙试验、贯入剪切试验、低温弯曲试验、加速加载试验、四分点加载疲劳试验、研究了泡沫(乳化)沥青和水泥两种粘结材料对沥青路面冷再生混合料高低温性能、长期高温抗变形能力以及抗疲劳耐久性性能的影响。试验结果表明,泡沫(乳化)沥青冷再生混合料车辙变形量主要是压密变形所致,水泥掺量越大泡沫(乳化)沥青冷再生混合料抗高温性能和高温剪切疲劳性能越好;随着水泥、沥青粘结料掺量增大,冷再生混合料低温抗裂性能呈先增大后减小的变化趋势,对于泡沫(乳化)沥青冷再生混合料低温抗裂性能而言,存在一个最佳的泡沫(乳化)沥青和水泥用量,在2.0%~4.0%泡沫沥青和2.5%~4.5%乳化沥青用量下适宜的沥青粘结料与水泥掺量比例为1.5∶1~2.7∶1;对于泡沫(乳化)沥青冷再生混合料抗疲劳性能而言,存在一个最佳的沥青粘结料和水泥掺量,为确保冷再生混合料具有最优的抗疲劳性能需达到沥青结合料和水泥掺量的相对平衡,用于冷再生混合料适宜的水泥掺量为1.0%~2.0%。为完善泡沫(乳化)沥青冷再生混合料的材料组成设计方法以及性能评价体系提供了参考。     

乳化沥青厂拌冷再生混合料早期磨耗性能研究

针对乳化沥青冷再生混合料早期磨耗问题,基于ASTM D7196-06扫刷试验方法,研究了密度、乳化沥青掺量、水泥掺量、养生时间对乳化沥青冷再生混合料早期磨耗性能的影响。结果表明,水泥剂量对早期磨耗性能影响不大;增加乳化沥青掺量,早期磨耗性能有小幅改善;密度对早期性能有较大影响;本研究所采用的乳化沥青混合料要获得足够早期磨耗性能,需要12h以上的养生时间;同时,ASTM D7196-06对于压实次数及养生时间的规定还需进一步论证。     

厂拌冷再生技术在佛山一环高速中的应用研究

通过对广东佛山一环高速公路旧路路面使用现状及病害成因分析,提出乳化沥青冷再生试验路路面结构设计方案;为确保乳化沥青冷再生混合料具备良好的路用性能,开展不同RAP掺量、水泥掺量对乳化沥青冷再生混合料性能影响研究,确定RAP掺量为80%、水泥掺量为1.5%时其综合性能较佳;开展试验路铺筑,总结分析乳化沥青冷再生混合料现场施工工艺,检测结果表明试验路总体铺筑效果良好。     

橡胶粉改性的乳化沥青冷再生混合料强度特性及路用性能研究

为研究橡胶粉改性乳化沥青和橡胶粉掺量对冷再生混合料强度特性和路用性能的影响,探究橡胶粉改性沥青用于冷再生混合料的可行性,并将其与普通乳化沥青和SBS改性乳化沥青进行了对比,基于乳化沥青冷再生混合料早期强度、力学性能和路用性能要求,确定了适宜的橡胶粉掺量。室内试验结果表明:采用废橡胶粉制备改性乳化沥青是可行的,相比SBS改性乳化沥青,橡胶粉改性乳化沥青具有良好的储存稳定性,且具有更高的柔韧性和弹性。橡胶粉改性乳化沥青可大幅度提高冷再生混合料的路用性能,尤其是显著改善了冷再生混合料的低温抗裂性和抗疲劳耐久性。工程实践证明,橡胶粉改性乳化沥青冷再生混合料摊铺完成4天后即可钻出完整芯样,显著改善了冷再生混合料的早期强度。     

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。     

水泥对乳化沥青冷再生材料性能影响的宏微观分析

为了研究水泥对乳化沥青冷再生材料性能的作用机理和确定水泥掺量的最佳范围,本研究对不同水泥掺量(0%~5%)的乳化沥青冷再生材料进行了微观形貌观测和化学成分分析,并对乳化沥青混合料性能进行宏观力学测试。通过扫描电镜测试和电子能谱分析表明:(1)扫描电镜观测到的纤维状晶体确实为水泥与混合料中的水相发生水化反应生成的水化产物,这些水泥水化产物和沥青形成的胶浆复合物在空间中呈立体网格结构;(2)水泥掺量为1%~2%时,水泥水化后的产物没有形成棱角分明的纤维晶体,呈圆柱状,纤维较短(10μm),大多分布在5μm左右,当水泥掺量大于3%时,水化后的晶体分布致密,呈针状,纤维较长(部分水泥水化产物晶体长度 20μm);(3)这些水泥水化产物对乳化沥青冷再生混合料具有"加筋"作用,能够提高乳化沥青冷再生混合料的早期强度。通过高温车辙试验、小梁低温弯曲试验及抗水损害试验研究发现:(1)乳化沥青冷再生混合料的高温稳定性和水稳定性随着水泥掺量的增加而提高;(2)低温性能随着水泥掺量的增加呈现先升高后降低的变化特性,当水泥掺量在1%~2%范围内,乳化沥青厂拌冷再生混合料性能最佳。     

早强型乳化沥青冷再生混合料性能研究

早强型乳化沥青冷再生混合料是基于现有冷再生层养生时间长的限制提出的,以期实现缩短养生时间,加速施工进度的目的。以劈裂强度为指标,研究了早强剂和早强水泥对乳化沥青冷再生混合料早期强度的影响,同时研究了早强剂和早强水泥对冷再生混合料后期强度、水稳性能和疲劳性能影响。试验结果表明:复合型早强剂对冷再生混合料早期强度提升明显,并能提高混合料的后期强度、水稳性能和疲劳性能;1.5%早强水泥可提高冷再生混合料的早期强度、后期强度和水稳性能,但会使冷再生混合料疲劳性能下降。     

基于层次性破乳的乳化沥青冷再生混合料的破乳时间规律性试验研究

为了解决目前厂拌乳化沥青冷再生的相关问题和技术难点,以促进该技术在辽宁地区的应用和推广,本文通过相关的试验研究,研制出1种基于层次性破乳的乳化沥青冷再生混合料,然后分析不同因素作用下基于层性破乳的乳化沥青冷再生混合料破乳时间规律,并分析其路用性能。结果表明在性能基本不变的前题下,可以通过改变添加剂、乳液的p H值和拌和温度来调整基于层次性破乳的厂拌乳化沥青冷再生混合料的破乳时间;基于层次性破乳的厂拌乳化沥青冷再生混合料路用性能比普通厂拌乳化沥青冷再生混合料的路用性能更优越。结论基于层次性破乳的乳化沥青冷再生技术可有效解决目前乳化沥青冷再生技术的技术难题和缺陷。     

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%。     

外加剂对冷再生沥青混合料性能影响分析

通过改变乳化剂类型和用量、水泥用量,分析冷再生混合料的空隙率、劈裂强度、动稳定度的变化,进而分析外加剂对冷再生混合料性能的影响程度。结果表明,乳化剂类型会影响冷再生混合料的配伍性,乳化沥青、水泥在冷再生混合料中的最佳掺量需通过试验确定,合适的掺量才能使冷再生混合料的性能达到最优。     

掺加水泥的乳化沥青冷再生沥青混合料设计方法研究

沥青混凝土路面的冷再生可以完全利用旧路面材料,不但节能、环保,而且能延长施工季节、改善工作条件。乳化沥青作为广义的再生剂是最为常用的。乳化沥青冷再生沥青混合料早期强度低,开放交通迟。加入一定比例的水泥,利用水泥吸水水化加速乳化沥青破乳,可起到提高早期强度、缩短开放交通时间的目的。同时水泥又是冷再生沥青混合料的辅助再生剂,可与乳化沥青一起充当结合料。沥青和水泥两种结合料同时存在,混合料的力学特点兼具柔性与刚性,因而,其设计方法应充分考虑乳化沥青和水泥两种结合料各自的影响。     

乳化沥青冷再生混合料超早强技术研究

为改善乳化沥青冷再生沥青混合料早期强度低的缺点,通过掺加早强水泥的方法开展了乳化沥青冷再生沥青混合料超早强技术研究,确定了再生混合料最佳含水率和最佳乳化沥青用量,并对其路用性能进行了评价。试验结果表明:早强水泥可显著提升乳化沥青冷再生混合料的早期强度,加入2%早强水泥后1d龄期劈裂强度已达到原来掺加2%普通水泥时3d的强度;3d龄期强度可以达到原7d龄期强度,而两者28d龄期的强度接近;1d劈裂强度可满足基层要求,3d劈裂强度可满足下面层要求;在早期强度满足要求的条件下,再生混合料仍具有较好的水稳定性、高温稳定性及低温抗裂性等路用性能。乳化沥青冷再生混合料早强技术能有效缩短施工工期,减轻因路面维修封闭交通带来的负面社会影响。     

泡沫(乳化)沥青冷再生混合料的剪切性能

为了检验泡沫(乳化)沥青冷再生混合料抗剪切性能,采用简易三轴试验模拟路面内部沥青冷再生混合料的受力状态,分析沥青结合料的种类和掺量、试验级配、水泥掺量、RAP掺配比例对混合料抗剪切强度的影响。结果表明:泡沫(乳化)沥青冷再生混合料具有较大的内摩擦角和较小的黏聚力;泡沫(乳化)沥青最佳用量可采用简易三轴试验剪切强度峰值确定。     

乳化沥青冷再生混合料高温稳定性研究

采用50℃车辙试验,分析了温度、基质沥青针入度大小、乳化沥青用量、水泥掺量、含水率和养生时间对乳化沥青冷再生混合料高温稳定性的影响.结果表明:乳化沥青冷再生混合料在后期强度形成后具有较好的高温稳定性,且混合料高温稳定性受温度的影响没有热拌沥青混合料敏感;采用低标号沥青或增加水泥用量均能提高冷再生混合料的高温稳定性,但二者的变化对冷再生混合料高温稳定性影响不大;随着养生时间增加乳化沥青冷再生混合料的抗变形能力增强且早期含水率变化对抗变形能力影响显著,而后期含水率变化对高温稳定性影响不大.     

Study on Performance of Modified Emulsified Asphalt Cold Recycled Mixtures Considering Cement Effect

为了分析水泥对改性乳化沥青冷再生混合料力学性能的影响,以AC - 25沥青混合料级配为基准,通过室内对比试验,对不同水泥掺量的改性乳化沥青冷再生混合料的疲劳耐久性、低温稳定性、高温稳定性及水稳定性等力学性能进行系统研究.研究结果表明,一定掺量的水泥有利于改善改性乳化沥青冷再生混合料的疲劳耐久性,但水泥增加至3.0％时,其进一步的改善效果并不显著;以破坏应变评价混合料低温性能时,指标具有较高的灵敏性,当水泥用量为2.0％时低温性能最佳;水泥的掺加显著地提高了改性乳化沥青冷再生混合料的高温稳定性和水稳定性,其在改性乳化沥青冷再生混合料中发挥着重要的作用.     

水泥乳化沥青胶浆及混合料性能研究

为了研究水泥乳化沥青胶浆及混合料的性能,研究首先对水泥与乳化沥青的微观反应机理展开研究,其次对不同水泥用量与乳化沥青用量的水泥乳化沥青胶浆的粘度性能进行试验,最终对水泥乳化沥青混合料的路用性能进行验证。试验表明,水泥加入乳化沥青,在破乳之后水泥及水化物与沥青膜形成了网状的结构体系,克服了单纯乳化沥青破乳后的分散。水泥乳化沥青胶浆的粘度较强,混合料的强度性能和路用性能随着乳化沥青用量增大而降低,随着水泥用量增大而提高。     

不同纤维对乳化沥青冷再生混合料力学及路用性能的影响

为了提升乳化沥青冷再生混合料的力学性能、路用性能及耐久性能,并将乳化沥青冷再生混合料用于更高路面结构层位,基于力学性能试验,研究不同种类和掺量纤维对乳化沥青冷再生混合料力学性能的影响,采用3大路用性能试验、肯塔堡飞散试验和四点弯曲疲劳试验研究掺加纤维的乳化沥青冷再生混合料路用性能、抗松散性能与耐久性。结果表明,掺加纤维有助于提高乳化沥青冷再生混合料的力学性能、路用性能、抗松散性能和耐久性能,但随着纤维掺量增大乳化沥青冷再生混合料力学性能呈先增大后减小趋势,对纤维乳化沥青冷再生混合料的力学性能而言,存在一个最佳的纤维掺量;对乳化沥青冷再生混合料综合路用性能与疲劳特性的改善效果排序为玄武岩纤维聚丙烯晴纤维聚酯纤维聚丙烯纤维。掺加纤维能够显著改善乳化沥青冷再生混合料高温时在持续荷载作用下的长期稳定性。研究成果为甄选适用于乳化沥青冷再生混合料的纤维种类和合理的纤维掺量提供借鉴。     

基于早期抗压强度的乳化沥青冷再生混合料配合比设计方法

为了研究不同级配冷再生混合料的早期强度评价指标及最佳乳化沥青用量(OEC),在RAP料中掺入不同比例的新集料,设计出4种不同级配的冷再生混合料,通过击实试验确定了不同级配混合料的最佳掺水量。针对我国现行规范中最佳乳化沥青用量确定方法的不足,以试件含水率为2%作为试件的试验状态。根据剩余含水率及强度检测结果,确定了采用静压试件在25℃鼓风烘箱中养生27 h后的无侧限抗压强度作为评价乳化沥青冷再生混合料早期强度的指标。以早期抗压强度和干、湿劈裂强度为指标,确定了不添加水泥时冷再生混合料在不同强度指标下对应的OEC。基于冷再生料早期强度,提出了以早期抗压强度为指标确定最佳乳化沥青用量。最后,以早期抗压强度为指标,确定了不同级配混合料的最佳乳化沥青用量。结果表明:同一强度指标下,4种冷再生混合料的最佳沥青用量大小顺序为XL40XL30XL20XL10,表明随着新集料掺量的增加,冷再生混合料的最佳乳化沥青用量也逐渐增加;同一冷再生混合料下,3种强度指标最大值对应的最佳乳化沥青用量大小顺序为OEC_dOEC_wOEC_e,与OEC_d和OEC_w相比,OEC_e少了0.24%～0.5%的乳化沥青用量;与采用OEC_d和OEC_w的冷再生混合料相比,在兼顾后期强度的同时,采用OEC_e的冷再生混合料具有较高的早期强度。冷再生混合料强度虽满足规范要求,但并未表现出较高的力学强度,在此可通过添加适量的水泥来进行改善。     

掺生物沥青的乳化沥青冷再生混合料强度特性及路用性能研究

为部分替代石油沥青产品,同时增大生物质重油的掺配比例,提出采用生物沥青与石油沥青共混生产乳化沥青,并将其用于乳化沥青冷再生混合料。选用两种乳化剂研究了不同生物重油掺量下乳化沥青的常规性能指标,进而研究了不同生物质重油掺配比例下乳化沥青冷再生混合料的劈裂强度、无侧限抗压强度和抗压回弹模量变化规律;基于室内加速加载模拟试验、低温SCB试验和间接拉伸疲劳试验研究了生物质重油对乳化沥青冷再生混合料路用性能的影响。试验结果表明,生物质重油与石油沥青共混后所生产的乳化沥青其各项性能指标均满足现行再生技术规范技术要求,采用生物质重油部分替代石油产品是合理可行的,推荐用于乳化沥青冷再生混合料的适宜生物重油掺配比例为30%~40%。