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。     

水泥对乳化沥青冷再生混合料强度的影响

在RAP比例为20%、50%两种条件下、选用3种水泥用量和2种乳化沥青用量进行水泥—乳化沥青再生沥青混合料(CEARM)配合比设计试验,通过比较CEARM初期强度和后期强度,分析了水泥对乳化沥青冷再生混合料强度的影响。结果表明:水泥能显著提高再生混合料的早期强度,对后期强度的影响因RAP比例的不同而异,并据此提出了水泥和乳化沥青适宜用量的确定方法。     

水泥—乳化沥青冷再生混合料水稳性的研究

采用不同比例的新集料与RAP进行配合,设计了3种不同级配的乳化沥青冷再生混合料,研究了水泥用量和RAP用量对混合料水稳定性的影响.结果表明:水泥掺量的增加可提高混合料水稳定性,但存在一个最佳掺量(3％)；混合料中RAP用量越高,其水稳定性越低.     

乳化沥青厂拌冷再生混合料配合比设计及性能研究

依托某高速公路大修工程,对现场冼刨RAP材料进行了分析。选用改性乳化沥青为粘结料,室内试验确定了最佳用水量和最佳改性乳化沥青用量均为4%,进而确定了目标配合比为RAP(10~31.5)∶RAP(0~10)∶矿粉∶水泥∶外加水∶改性乳化沥青=43∶57∶2.5∶1.5∶4∶4,通过室内性能试验验证,表明乳化沥青厂拌冷再生混合料技术可行,路用性能良好。     

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。     

乳化沥青冷再生混合料早期强度评价

乳化沥青冷再生混合料需要一定的破乳时间形成强度,从而导致施工工期延长,且混合料强度较低会致使路面后期出现松散、坑洞等病害。通过添加水泥一方面可以加速乳化沥青的破乳速度,同时能够显著提高冷再生混合料的早期强度。该文通过粘结力试验和抗磨耗试验对不同水泥掺量的乳化沥青冷再生混合料早期强度进行了分析研究,且对其水稳定性进行了分析研究。结果表明:随着水泥掺量的不断增加,乳化沥青冷再生混合料的早期强度和抗水损害性能逐渐增大,同时水泥加速了乳化沥青冷再生混合料早期强度的获取速率。然而水泥用量过高时会使冷再生混合料变脆,导致混合料低温性能降低,因此在设计时需要严格控制水泥的掺量。     

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。     

RAP特性对冷再生沥青混合料性能影响研究

以AC-16C为研究基础,以RAP使用年限、沥青品种、结构层位为研究切入点进行室内试验分析,研究RAP特性对冷再生沥青混合料性能的影响。结果表明,RAP使用年限增加,冷再生混合料最佳乳化沥青用量及用水量年递增0.06%~0.08%,动稳定度年递减40~80次/mm,劈裂强度变化不大,水稳定性有所下降;使用年限和沥青标号一定时,同种结构层位、不同RAP可交叉使用;乳化沥青和水的掺量与RAP层位深度成反比,高低温性能均与RAP层位深度成正比,其中乳化沥青和水掺量变化0.1%~0.3%,动稳定度变化200~300次/mm,中、下面层水稳定性优于上面层4%~5%。     

冷再生沥青混合料水稳定性试验研究

通过实验室试验,探讨乳化沥青冷再生沥青混合料的水稳定性以及水泥对其的改善效果。试验与分析显示,乳化沥青冷再生沥青混合料的冻融劈裂试验残留强度比TSR随旧沥青混凝土路面RAP材料含量的增加略有减小,约在60%左右,远低于现行《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)要求。水泥作为常用的辅助再生剂,还可以显著改善冷再生沥青混合料的水稳定性;添加1%水泥可以使100%RAP混合料的TSR由57%提高到77%,绝对增加20%或相对增加34%,满足规范对普通热拌沥青混合料在年降雨量>1000 mm潮湿区TSR≥75%的要求;但是,水泥剂量的再增加并不能进一步提高TSR。     

水泥乳化沥青冷再生混合料性能评价

乳化沥青就地冷再生技术近年在我国得到了较多的应用,在研究了乳化沥青冷再生的机理后,通过对比试验确定改性乳化沥青的性能优于普通乳化沥青,然后分析在不同的水泥用量和乳化沥青用量条件下再生混合料的性能变化,以决定乳化沥青用量及水泥用量,试验结果表明改性乳化沥青冷再生混合料具有较好的高温稳定性和水稳定性。     

厂拌冷再生沥青混合料生产工艺与质量控制

采用混合料真实矿料级配与RAP材料级配的"双级配控制"方法,进行乳化沥青冷再生混合料配合比设计,需添加部分新的粗集料,改善了再生混合料的矿料级配,提高了混合料的高温稳定性,但也增加了混合料拌和均匀的难度。通过采用65%固含量、沥青平均粒径在5μm以下的均匀稳定的乳化沥青与自主研发的全新的冷再生专用分层多步连续式拌和楼来生产,冷再生混合料均匀、稳定、裹覆良好、色泽发亮、施工性能优良。在生产过程中,通过调整两级搅拌缸中乳化沥青、水的掺加比例以及矿料的添加顺序,并随施工气温的变化,实时调整外掺水量,使拌和工艺最优化、冷再生混合料质量完全可控。     

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。     

改性乳化沥青-水泥就地冷再生混合料性能研究

为了评价改性乳化沥青-水泥就地冷再生混合料的性能,应用了就地冷再生混合料的配合比设计程序,包括原材料选择、级配设计和性能评价.专用于就地冷再生的改性乳化沥青采用了复配技术和改性剂SBR胶乳,新集料用于调整RAP级配,基于不同改性乳化沥青和水泥含量的性能试验,确定了最佳改性乳化沥青和水泥含量;同时,对通车1a后的再生路面进行了跟踪观测,推荐了用作面层的乳化沥青就地冷再生混合料的性能评价标准.结果表明,改性乳化沥青-水泥就地冷再生混合料具有较好的强度性能、水稳定性和高温稳定性,实践表明就地冷再生是一种经济有效的养护方式,具有明显的经济效益和社会效益.     

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。     

乳化沥青冷再生拌和用水量和水泥掺加方式研究

水作为乳化沥青冷再生混合料的润滑剂,会对混合料的可压实性和耐久性产生较大影响.在最佳油石比下分别采用击实最佳含水率(OMC)的110％、100％、90％、80％、70％、60％作为拌和用水量,根据乳化沥青胶浆对粗集料的裹覆状态、混合料的孔隙率、干ITS、湿ITS和TSR的变化规律,最终选择70％～80％OMC作为乳化沥青就地冷再生混合料的最佳拌和用水量.同时针对不掺加水泥、水泥分别以内掺和外掺的形式加入,比较了3种方案对乳化沥青混合料性能的影响,发现乳化沥青冷再生中水泥按外掺的形式加入时可以提高混合料的水稳定性.     

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.     

水泥用量对冷再生混合料路用性能影响规律

通过室内试验研究了水泥用量对乳化沥青冷再生混合料高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性等路用性能的影响。试验结果表明,增大水泥用量能很好地改善乳化沥青冷再生混合料的高温稳定性和水稳定性,而大的水泥用量虽然增大了混合料的破坏应力,但使破坏应变大幅减小,混合料的低温抗变形能力变差。     

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。     

冷再生沥青混合料性能评价

从基层材料的功能要求出发,评价了乳化沥青冷再生混合料的高温性能、劈裂强度和水稳定,从而论证冷再生沥青混合料用作高速公路沥青路面基层材料的可行性。通过马歇尔稳定度试验和劈裂强度试验评价了冷再生混合料的强度性能,确定了混合料的最佳沥青用量;用车辙试验检验了再生混合料的高温稳定性;用冻融劈裂试验评价了再生混合料的水稳定性。研究发现,冷再生混合料的最佳沥青用量为(纯沥青油石比)2.5%;最佳油石比下,冷再生混合料车辙动稳定度均大于3000次/mm,冻融劈裂残余劈裂强度比为97.39%。结果表明,所设计的冷再生混合料具有较高的力学强度,优良的高温性能和水稳定性,能够用于铺筑高速公路沥青路面基层。