木质素纤维与橡胶沥青复合改性高RAP掺量温拌再生混合料路用性能与耐久性研究

为了解决传统温再生混合料RAP掺量低、低温和水稳定性不满足工程要求的行业性难题,对不同类型纤维橡胶温拌再生混合料进行了常规路用性能试验、四点弯曲疲劳和加速加载试验(MMLS1/3),分析了胶粉掺量和木质素纤维对高RAP掺量Sasobit纤维橡胶温拌再生混合料路用性能和疲劳性能的改善效果,结果表明,掺加Sasobit温拌可使橡胶温拌再生混合料拌和温度可降低30℃~35℃,节能减排效果显著;通过掺加木质素纤维和橡胶沥青是改善高RAP掺量温再生沥青混合料高低温性能和抗疲劳耐久性能的有效技术途径;相对于SBS改性温再生混合料,纤维橡胶沥青温拌再生混合料具有较好的水稳定性、低温抗裂性和抗疲劳性能;纤维橡胶沥青温再生混合料疲劳寿命、自愈合性能均随着橡胶沥青中胶粉掺量增大呈先增大后减小的变化趋势,在14%胶粉掺量时疲劳寿命和自愈合性能出现峰值,纤维橡胶温再生混合料抗剪切疲劳次数为基质沥青和SBS温再生混合料的1.23~1.85倍、1.15~1.47倍。推荐用于纤维橡胶沥青温再生混合料适宜的木质素纤维掺量为0.35%,适宜的橡胶沥青胶粉掺量14%~16%。     

厂拌温再生沥青混合料中新旧沥青的融合性研究

新旧沥青的融合性是温再生沥青混合料技术性能的关键所在,通过性能试验分析了该类混合料中新旧沥青的融合性。采用劈裂强度、浸水劈裂强度、冻融前后的劈裂强度比以及间接拉伸模量等作为评价指标,分别测试了不同旧料掺量(30%,40%,50%)的常规温再生和沥青完全融合温再生这两种情况下沥青混合料试件的性能。结果表明:温再生沥青混合料试件的上述各指标总体上都随着回收旧料比例的增加而上升,并且比沥青完全融合时的温再生混合料试件指标都相应有所提高。在旧料掺量比例小于50%情况下,厂拌温再生混合料中新旧沥青的融合性良好。     

聚合物改性天然沥青温拌再生混合料设计方法及其混合料性能

针对高RAP温拌再生沥青混凝土RAP掺量低,在使用过程中容易出现松散、开裂的问题,提出采用杂化纤维与聚合物改性天然沥青复配方案来确保高RAP掺量温再生混合料高低温性能与耐久性能的平衡。基于室内配合比的试验、路用性能试验、浸水汉堡车辙试验、四点弯曲疲劳试验研究了复合纤维与聚合物改性天然沥青温再生混合料室内配合比设计方法、路用性能及耐久性能。试验结果表明,以"等目标空隙率法"确定高RAP掺量温拌再生混合料的拌和压实温度是合理可行的。掺加BRA岩沥青、TLA湖沥青、青川岩沥青后,温再生混合料高温性能随天然沥青掺量增大而增大,疲劳性能和低温抗裂性能在3种天然沥青掺量达到8%~10%时出现峰值,天然沥青与杂化纤维复合添加剂可显著改善温再生混合料浸水后的抗剥落速率并显著降低车辙深度。室内试验和试验路铺筑结果表明,杂化纤维与聚合物改性天然沥青能够改善温再生沥青混凝土路面抗车辙性能、提高路面水损害及抗裂性能,对温再生混合料综合路用性能的改善效果优于SBS改性沥青,复合纤维与聚合物改性天然沥青对温再生混合料能够改善沥青混凝土路面的综合性能,可适用于高温多雨区重载沥青混凝土路面,具有推广应用价值。     

RAP掺量对温再生沥青混合料力学性能和路用性能的影响规律研究

温再生技术是一种有效的利用沥青混合料回收料（RAP）实现再生的新技术。为改善温再生沥青路面性能,有效提高RAP的循环利用率,通过力学性能和路用性能分析考察了RAP掺量对温再生沥青混合料性能的影响规律,探讨动稳定度与重复加载蠕变试验力学参数的相关性。研究结果表明：随着RAP掺量的增加,温再生沥青混合料的高温稳定性、抗剪切和抗弹性变形能力提高,但低温抗裂性能、水稳定性能有所下降。此外,流动数与动稳定度之间具有较好的线性相关性,可以借助流动数评价混合料的高温抗车辙能力;相同RAP掺量下,改性温再生沥青混合料的各项性能均优于普通温再生沥青混合料,当RAP掺量达70%时,混合料各项性能仍能满足规范要求,可为后期工程应用和质量控制提供依据。     

高模量再生沥青混合料性能研究

为了研究热再生高模量沥青混合料的路用性能,通过将普通沥青和不同掺量的布墩岩沥青(BRA)配制成改性沥青,分析了BRA掺量对改性沥青性能的影响规律,并以改性沥青混合料的动态模量为指标确定了BRA的合理掺量。通过测试不同旧料掺量下的再生混合料的动态模量、高温稳定性、低温稳定性、水稳定性和疲劳性能,提出热再生高模量沥青混合料的旧料合理掺量。结果表明:随着BRA掺量的提高,改性沥青的高温稳定性有所提升,BRA的合理掺量为40%。旧料掺量的提升对于再生混合料的模量提高影响不大;旧料掺量的提升有益于改善再生混合料的抗车辙性,但会影响其低温稳定性;在旧料掺量小于60%时,对高模量再生混合料水稳定性影响不大;旧料掺量过高不利于高模量再生混合料的疲劳性能。     

基于DIC方法的硫磺改性沥青混合料疲劳断裂试验研究

采用应力控制模式,对不同硫磺掺量(0%、30%、35%、40%)的马歇尔试件进行间接拉伸疲劳试验,使用CCD相机跟踪采集试验过程中的试件疲劳破坏的全过程,利用数字图像相关技术(DIC)和matlab处理试件变形前后中心区域和局部胶浆区域的位移场和应变场,从而研究硫改性沥青混合料的疲劳断裂性能。结果表明:硫磺掺入对沥青混合料的疲劳断裂性能有一定的提高,其中硫磺掺量为35%对沥青混合料的疲劳断裂性能有显著作用,疲劳性能提高3.61倍,硫磺掺量为40%时,疲劳性能提高约2倍,疲劳性能相对35%掺量下降约40%;沥青混合料的疲劳断裂性能取决于沥青胶浆和胶浆与粗集料的界面特性。     

旧料掺量对热再生沥青混合料拌和压实温度及性能的影响

为研究不同旧料掺量对就地热再生沥青混合料拌和压实温度及性能所产生的影响,选取旧料掺量分别为70%、80%、90%、100%的热再生沥青混合料进行试验,结合黏温曲线和体积指标控制方法对最佳拌和压实温度进行试验分析,并在此基础上研究不同旧料掺量下热再生沥青混合料性能的变化规律。试验结果表明:当旧料掺量由70%增加至100%,表征热再生沥青混合料高温路用性能的指标稳定度值逐渐增大;新沥青用量由1.85%降低至0.5%,经济效益显著;最佳拌和压实温度不断降低,旧料掺量每增加10%,拌和压实温度平均降低5℃;路用性能方面,高温稳定性和水稳定性随着旧料掺量的增加逐渐增强,而低温抗裂性逐渐降低。     

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。     

温拌剂对提高再生沥青混合料旧料掺量的影响研究

文中基于高温车辙、四点弯曲疲劳、冻融劈裂、半圆弯曲及浸水汉堡车辙试验,研究向不同旧料掺量的再生沥青混合料中加入温拌剂对提高再生沥青混合料旧料掺量的作用影响,并对不同旧料掺量的再生沥青混合料路用性能进行全面评价。试验表明,温拌剂的加入能够明显提高再生沥青混合料中的旧料可掺量。对比不同路用性能下的最佳旧料掺量,给出了旧料掺量建议值。     

硫磺改性厂拌温再生技术的社会经济效益分析

硫磺改性厂拌温再生技术在保证混合料质量的前提下,可以提高路面回收旧料的掺加比例。利用昆禄公路大修项目下面层的工程数据,分别计算采用厂拌温再生技术后相对于普通新沥青混合料所节约的经济效益,并运用产品寿命周期评价理论去计算社会环境效益,即能源消耗和温室气体排放。分析结果表明,硫磺改性厂拌温再生技术不仅可以大幅度的降低路面的建设材料成本,还可以有效的降低二氧化碳的减排。     

聚酯纤维掺量对环氧沥青桥面铺装混合料技术性能的影响

为了提高环氧沥青混合料的低温抗裂性和抗疲劳性能,通过黏度、BBR、马歇尔、低温弯曲和三分点加载疲劳试验分析了1%~5%聚酯纤维掺量对环氧沥青及其混合料性能的改善作用。试验结果表明:掺聚酯纤维后,改性环氧沥青的容留时间缩短,且聚酯纤维掺量越大,改性环氧沥青黏度增长越快,容留时间越短;聚酯纤维的加入改善了环氧沥青及其混合料的低温抗裂性,且2%~3%纤维掺量条件下改性环氧沥青的抗疲劳性能最佳。综合考虑聚酯纤维改性环氧沥青混合料的路用性能和施工和易性,推荐最佳聚酯纤维掺量为2%~3%。     

水泥改性冷再生沥青混合料设计与耐久性试验

分别以3种水泥掺量(3%、4%、5%)和4种旧沥青混合料(RAP)掺量(0%、30%、40%、50%)制备水泥改性冷再生沥青混合料,并将其应用于路面基层。首先,通过击实试验进行混合料配合比设计;然后,通过7 d无侧限抗压强度试验确定混合料的最佳水泥掺量和最佳RAP掺量;最后,采用干湿循环试验和冻融循环试验评价混合料的耐久性能。试验结果表明:水泥改性冷再生沥青混合料的最佳水泥用量为3%,最佳RAP掺量为40%;RAP掺量为40%时,混合料的干湿循环无侧限抗压强度达到最大值,RAP的掺加有效提升了混合料的水稳定性,并且RAP掺量越大,提升效果越明显;水泥有助于混合料抗冻性能的提升,且水泥掺量越大,对于混合料抗冻性能的改善越明显。     

改性再生沥青混合料配合比设计及性能验证

废旧沥青混合料因其服役层位和服役年限的不同常常存在空间与时间上的性质多变性,导致再生沥青混合料的配合比设计变得复杂。废旧沥青混合料的评价方法与标准是再生的基础,再生沥青混合料的使用性能是判别再生技术成功与否的关键,而合理的设计方法的制定是提高再生沥青混合料路用性能的关键,路用性能的评价方法以及配合比的设计直接影响到再生效果及其推广应用。针对该问题,首先分析了改性再生沥青混合料的总体设计原则,测试了原材料的基本性能,选取不同旧料掺量分别进行了配合比设计,然后通过改进的组合式车载试验测试了改性再生沥青混合料的高温性能,最后通过对其水敏感性和低温性能进行的试验验证等对改性再生沥青混合料的使用性能进行了全面的评价。研究表明:随着回收沥青混合料添加量的增大,单层车辙试验和改进的组合式车辙试验均呈现出动稳定度增大的趋势,说明改性再生沥青混合料的高温抗变形能力增强。改性再生沥青混合料的冻融劈裂强度比随着回收旧料的增加逐渐降低,说明回收旧料会破坏改性沥青混合料的水稳定性。20%和25%旧料用量的改性再生沥青混合料均具有较好的抗低温性能,但20%用量有着更为优异的性能。再生剂可以明显改善改性再生沥青混合料的水稳定性。     

温拌再生沥青混合料设计及其性能研究

为探究不同掺量RAP对温拌再生沥青混合料性能的影响,增加厂拌热再生中旧料的掺配量,提高废旧沥青路面材料的利用率,通过分析评价现有RAP的各项指标,设计旧料掺量为0、30%、40%、50%、60%的温拌再生沥青混合料配合比,并确定各掺量下混合料的最适宜压实温度。通过车辙试验、小梁弯曲试验、冻融劈裂试验来评价不同旧料掺量下AC-16型温拌再生沥青混合料的各项性能。得出温拌效果、路用性能随旧料掺量的变化规律及温拌沥青混合料与温拌再生沥青混合料的性能差异。     

厂拌热再生沥青混合料的试验及应用研究

基于提高废弃沥青混合料厂拌热再生中旧料掺量的目的,本文通过再生混合料配合比设计及掺入一定量的再生剂对旧料的性能进行了改善,将旧料掺量提高到30%,并通过室内试验研究了热拌沥青混合料的有关性能。室内研究表明:通过合理的配合比设计后,旧料的变异性得到了控制,热拌再生沥青混合料的马歇尔指标均符合规范要求;在旧料回收的沥青中掺入6%再生剂后,回收沥青的性能得到了有效恢复;掺入30%旧料+6%再生剂(占旧料回收沥青的质量百分数)后,热拌再生沥青混合料的高温稳定性得到了显著提升,其水稳定性亦得到了小幅度提升,但低温稳定性与抗疲劳性能出现了一定降低,但仍符合规范要求。工程应用表明:热拌再生沥青混合料铺筑的路面具有良好的使用性能,应用效果优异。     

RAP掺量对温拌再生沥青混合料性能的影响

为了研究RAP(回收沥青路面材料)掺量对温拌再生沥青混合料性能的影响,突破以往厂拌热再生中RAP掺量较低的瓶颈,通过设计不同RAP掺量的AC-16温拌再生沥青混合料,并对再生混合料的最佳沥青用量、拌和压实温度以及路用性能进行试验,研究温拌再生混合料的性能变化规律。试验结果表明,最佳沥青用量随着RAP掺量的增加而增加,而最佳新沥青用量随着RAP掺量的增加而减少,温拌剂的温拌效果随着RAP掺量的增加而减弱,温再生混合料的路用性能在RAP掺量为40%~50%时变化加剧,最终确定温拌再生沥青混合料的RAP掺量宜控制在40%~50%。     

玻璃纤维改善砾石沥青混合料路用性能

为了改善砾石沥青混合料的路用性能,以推广砾石在道路工程中的应用,选用价格低廉、增韧效果强、取材方便的玻璃纤维来改善砾石沥青混合料的黏附性,并通过冻融劈裂试验、浸水马歇尔试验、车辙试验、弯曲疲劳试验来评价玻璃纤维对砾石沥青混合料路用性能的改善作用。冻融劈裂试验和浸水马歇尔试验结果表明:掺加玻璃纤维后的砾石沥青混合料的水稳定性能有明显改善,残留稳定度MS0、冻融劈裂强度比TSR都随玻璃纤维掺量的增加呈现先增大后减小的趋势,当玻璃纤维掺量为0.35%时,砾石沥青混合料水稳定性达到最佳,其中,MS0达到91.0%,TSR达到89.6%,分别比不掺加纤维的砾石沥青混合料提高了15.5%,24.3%。由0.35%纤维掺量下砾石沥青混合料的车辙试验及疲劳试验结果可知:掺加玻璃纤维后的砾石沥青混合料的高温性能和疲劳性能也有明显改善,其中,动稳定度提高46.9%;应力水平为0.5时,疲劳寿命提高了67.9%;应力水平为0.7时,疲劳寿命提高了80.9%。可见,纤维掺量为0.35%时,玻璃纤维对于AC-25砾石沥青混合料的路用性能改善作用最佳,一定条件下可将玻璃纤维砾石沥青混合料应用于高速公路沥青路面下面层之中。     

基于环形加载试验的稳定型橡胶沥青热再生混合料抗裂性能研究

为改善厂拌热再生沥青路面材料的抗裂性能,将新型稳定型橡胶沥青应用于厂拌热再生技术当中,设计并制备了热再生沥青混合料EME-20。同时,为优化混合料抗裂性能评价方法,设计开发了环形加载试验,基于70~#道路石油沥青制备的AC-20混合料确定了最佳试验参数,并提出了极限荷载F_(max)、破坏变形δ_(Fmax)、劲度指数IRT及断裂能W等评价指标。结合环形加载与小梁弯曲试验,对不同旧料掺量的橡胶沥青再生混合料开展了抗裂性能对比研究。结果表明:依托UTM-25试验平台,在10℃、5 mm/min加载条件下能够稳定、完整地检测环形加载试验过程中的荷载-变形曲线,从而准确反映混合料的抗裂性能;随着橡胶沥青混合料中旧料掺量的提高,环形加载试验极限荷载F_(max)及劲度指数IRT逐渐增大,破坏变形δ_(Fmax)及断裂能W逐步降低,说明旧料的掺加使得橡胶沥青混合料的强度和模量提高,但抗变形能力和综合抗裂性能有所下降;稳定型橡胶沥青再生混合料的低温抗裂性能良好,当旧料掺量低于20%时极限弯曲应变达3 000με以上,即使在50%的旧料高掺量下极限弯曲应变仍大于2 500με;基于环形加载试验获得的检测结果与小梁弯曲试验结果相关性良好(R~20.9),对再生沥青混合料抗裂性能的评价有较好的可靠性。     

TLA掺量对ATB-25混合料路用性能的影响

以小型加速加载试验(MMLS3)、小梁弯曲试验为基础试验平台,研究了特立尼达湖沥青掺量对沥青稳定碎石混合料的高低温性能以及疲劳性能的影响。试验结果表明:TLA的添加可显著改善ATB混合料的高温稳定性,10%TLA掺量可使ATB混合料疲劳寿命提高1倍;掺加5%、7.5%、10%TLA,可使ATB混合料的最大弯拉应变分别增加10.4%、21.2%、13.6%,最大弯拉应变和破坏应变能随TLA掺量的增大呈抛物线变化规律;TLA改性ATB混合料疲劳寿命远大于基质沥青,且随着TLA掺量增加,改性沥青混合料的疲劳试验双对数拟合截距K值增大,斜率n值减小。     

聚辛烯与硫磺复合改性橡胶沥青的性能

为评价聚辛烯与硫磺复合改性橡胶沥青的性能,将不同量的聚辛烯与硫磺掺入橡胶沥青进行改性,并进行DSR、BBR、储存稳定性及弹性恢复试验研究。结果表明:使用聚辛烯与硫磺对橡胶沥青进行复合改性,能改善其高温性能、存储稳定性和弹性恢复能力,且掺量越大效果越好;复合改性后橡胶沥青高温性能应力敏感性降低,但温度敏感性增强;硫磺掺量为0.1%时,复合改性橡胶沥青的低温性能得到改善;建议使用1.5%的聚辛烯和0.1%的硫磺制备复合改性橡胶沥青。