沥青再生剂扩散机理与扩散模拟试验研究

从扩散理论入手,分析再生剂与旧沥青之间的扩散机理．认为温度、再生剂性质和沥青性质是影响沥青热再生中再生剂扩散能力的3个重要因素。通过旧沥青向新集料的扩散模拟试验,分析了拌和时间、施工温度、再生剂量、旧沥青量对旧料扩散转移的影响。     

再生剂与沥青的扩散研究

该文结合影响再生剂扩散的因素,根据Crack扩散模型提出相应的试验方法,分析扩散温度、沥青与再生剂的种类对扩散的影响。通过对试验结果的有交互作用的正交分析得出:提高扩散温度、降低再生剂的粘度能显著提高再生剂的扩散系数和扩散量。     

基于表面润湿理论的再生剂-老化沥青界面扩散行为评价

为研究再生剂-老化沥青界面扩散行为及其影响因素，采用Wilhelmy吊片法测试了不同温度下再生剂的表面张力及其与老化沥青间的接触角，计算得到润湿过程中的热力学参数浸润功和动力学参数润湿速度（润湿时间），研究了再生剂自身性质、环境温度及沥青老化程度对界面扩散行为的影响。结果表明：环氧大豆油（ESO）的掺入降低了再生剂的接触角，增大了浸润功，加快了润湿速度，缩短了润湿时间，提升了再生剂的润湿性能，促进了再生剂-老化沥青的界面扩散，而十二烷基苯磺酸（DBSA）的掺入则对再生剂-老化沥青的界面扩散有不利影响；温度对再生剂-老化沥青界面扩散行为影响显著，随着温度升高，再生剂的黏度降低，接触角减小，润湿速度加快，再生剂在较短时间内即可充分包裹老化沥青表面；再生剂表面张力越大，其在老化沥青表面浸润功越大，界面扩散动力越大，扩散过程更易自发进行；再生剂在老化沥青表面的接触角越小，其在老化沥青表面的润湿速度越快，再生剂液滴更容易形成包裹老化沥青表面的再生剂膜；再生剂的黏度越低，流动性越好，其在老化沥青表面的润湿速度越快，有利于再生剂-老化沥青界面的扩散；沥青的老化对再生剂-老化沥青的界面扩散有不利影响，随沥青老化程度的加深，再生剂在其表面的润湿性能下降，界面扩散程度降低。故为保证再生剂对老化沥青的再生效果，在再生剂选择及研发时，应优先选用表面张力更大、黏度更低且与老化沥青间接触角更小的再生剂。     

基于对流传质理论的沥青膜转移机理研究

基于对流传质理论研究了沥青路面现场热再生混合料中老化沥青膜在新旧集料之间的转移机理,分析认为旧料的含油量较大、预热旧沥青料(降低旧沥青粘结剂粘度)、提前喷洒粘度较低的再生剂、适当延长拌和时间等措施有利于旧沥青向新骨料的转移,有利于再生沥青粘结剂的形成。基于理论的定性分析,针对不同的再生条件,即旧料的预热温度、新旧料的拌和时间、是否掺加再生剂、再生剂的品种和旧料的沥青膜厚,进行初步的室内老化沥青膜转移的模拟试验研究,定量地描述了各种条件对老化沥青膜转移规律的影响,以帮助深入理解沥青路面现场热再生技术机理。     

高芳香分含量沥青路面热再生剂再生效果评价研究

介绍了制备高芳香分含量的热再生剂,并通过新、旧集料区分拌和法研究了热再生剂对回收沥青路面材料中旧沥青的再生效果。试验结果表明,高芳香分含量再生剂的再生效果显著,在回收沥青路面材料中添加旧沥青数量的15%时能较好地恢复旧沥青的性能。添加再生剂区分拌和后,新集料表面转移得到较多的再生沥青,再生沥青在新、旧料表面分布均匀。首次对区分后的新、旧集料表面沥青采用四组分法进行分析,结果表明新、旧集料表面的四组分构成相近,说明在拌和过程中热再生剂充分发挥了再生、重新分布旧沥青的作用。     

沥青再生扩散模型及再生效果评价方法分析和改进

扩散程度是反映老化沥青再生进程的重要指标,而扩散模型可以更加直观地对回收沥青路面材料(RAP)再生进行描述。对比分析现有用于描述沥青扩散的模型、扩散理论、扩散效果评价手段及再生剂再生效果,总结不同模型、理论、试验条件间的差异,认为应进一步寻找一种更接近实际状态的RAP老化沥青膜,并加强评价方法的可行性研究。提出可通过模拟再生RAP老化沥青膜的试验方法,运用核磁共振(HNMR)与红外(IR)相结合的手段,观察再生进程并用沥青胶体结构的电导率方法对再生效果进行表征。     

不同热再生拌和工艺对混合料再生效果的影响研究

为分析再生拌和工艺对沥青混合料再生效果的影响,设计了3种热再生拌和工艺(再生剂同步添加工艺、再生剂异步添加工艺、再生剂-新沥青预混合工艺),并通过车辙试验、低温弯曲试验、间接拉伸开裂试验、动态模量试验等方法对再生混合料的性能进行试验分析。研究表明:不同热再生拌和工艺对再生沥青混合料的性能具有明显影响,由于再生剂-新沥青预混合工艺能够有效提高再生剂与老化沥青的融合程度,进而提高再生效果,因此,采用该工艺的再生混合料具有较好的抗车辙性能以及动态力学性能,低温抗裂以及综合抗裂性能也有一定程度的改善。     

基于红外光谱的RAP老化沥青转移率研究

再生沥青混合料制备过程中,一部分老化沥青先从回收料表面转移到新集料上,然后再与新沥青进行相互扩散、融合,其中老化沥青转移的比例对最终的再生效果起关键影响作用。为了研究沥青路面回收料(RAP)中老化沥青的转移程度,基于红外光谱试验对转移率(R_MR)进行计算分析。试验采用AC-13级配的再生沥青混合料,将拌和后的再生沥青混合料过筛分离出新集料和RAP,抽提出再生沥青并采用红外光谱试验测定其羰基指数(I_CI),根据公式计算转移率,研究RAP加热温度、拌和时间和再生剂对转移率的影响。结果表明：将RAP加热温度从135℃提升至160℃,转移率提高了15.5%;将拌和时间从90 s延长至180 s,转移率可提升17%;添加再生剂可使转移率得到提升,且温拌再生剂的效果优于热拌再生剂。     

渗透性沥青再生剂及再生沥青性能研究

再生剂的渗透能力对废旧沥青混合料(RAP)表层老化沥青的再生程度至关重要。为了提高再生剂的渗透性能,改善老化沥青的再生效果。基于组分调节理论和相容性理论,确定了渗透性沥青再生剂的基本组分,通过设计正交试验分析了渗透性沥青再生剂的基本组分搭配比例和混合温度对老化沥青针入度值和延度的影响,检测了渗透性沥青再生剂的基本性能指标及再生沥青的耐久性,研究了再生剂在老化沥青中的扩散进程、再生沥青胶浆的高温稳定性及再生沥青的低温抗裂性。试验结果表明:渗透性沥青再生剂的基本性能、再生沥青的耐老化性能均能符合现有规范要求;渗透性沥青再生剂作用下的沥青25℃针入度差值更大,其渗透能力优于普通沥青再生剂;通过掺入渗透性沥青再生剂对老化沥青进行再生,制备得到的再生沥青的高温稳定性及低温抗裂性与基质沥青相当。     

沥青混凝土路面再生工艺的试验研究

结合沥青混凝土路面材料构成特性,利用F ick定律分析得出温度、时间和浓度梯度等因素对新旧沥青粘结剂混溶质量影响较大。依据分析结果,针对沥青混凝土路面热再生方法的工艺特点,设计试验利用旧矿粉的转移量表征不同工艺因素下再生沥青粘结剂的混溶程度。对试验结果进行多因子方差分析得出,采用预热旧料、增加拌和时间和添加再生剂等工艺措施能够显著提高再生沥青混合料粘结剂的混溶再生质量。     

就地热再生基质沥青混合料拌和温度与压实温度的研究

为提高寒区就地热再生技术施工效率和再生沥青混合料性能,针对旧沥青老化程度和再生剂种类两个因素,对热再生基质沥青混合料的最佳拌和温度与压实温度进行研究。在完成热再生沥青混合料配合比设计的基础上,根据旋转黏度试验结果确定拌和、压实温度范围,再测定不同拌和、压实温度下制成试件的体积指标,以空隙率为4%所对应的温度作为最佳拌和、压实温度,并验证再生沥青混合料的路用性能。试验结果表明,在寒区就地热再生施工过程中,旧料掺量为90%的热再生沥青混合料的最佳拌和温度为160℃,压实温度为145℃,路用性能满足规范要求。     

沥青再生过程中界面新旧沥青混溶成效对混合料疲劳性能的影响

为研究相同级配、不同拌和因素下再生沥青混合料界面新旧沥青混溶成效对混合料疲劳性能的影响，基于红外光谱法将再生过程中新旧沥青“部分混溶”的定性问题转向定量，建立了再生沥青混合料混溶成效量化评价方案，研究了不同RAP掺量、拌和温度和干拌时间因素下界面新旧沥青混溶成效与再生料疲劳寿命的联系，进而优选了拌和方案。结果显示：不同拌和因素下，混合料疲劳性能随着界面新旧沥青混溶成效变化而变化，优选拌和方案为40%RAP掺量、165℃拌和温度和90 s干拌时间。     

厂拌热再生中老化沥青有效再生率的研究

为了研究厂拌热再生工艺中旧沥青混合料表层的老化沥青与新沥青及再生剂混溶机理,采用三聚氰胺作为新沥青示踪剂,通过扫描电镜测量厂拌热再生过程中旧集料表层老化沥青膜中示踪剂位置的变化参数,得到老化沥青有效再生率。基于对流传质理论分析了厂拌热再生中的预热温度、再生剂添加量及再生混合料拌和时间对老化沥青有效再生率的影响,并设计出能够良好模拟实际施工过程中老化沥青有效再生率的检测方法。试验结果表明:老化沥青预热温度升高、再生剂的添加以及再生沥青混合料拌和时间延长均可提高老化沥青的有效再生率。验证了其试验结果的可靠性,可为厂拌热再生中老化沥青的再生效果评价及工艺改进设计提供有效的理论依据。     

高掺量RAP厂拌热再生AC-13沥青混合料路用性能研究

基于室内试验对再生沥青混合料的拌和工艺进行研究，确定大掺量RAP厂拌热再生沥青混合料的施工温度与拌和时间；采用马歇尔方法对再生沥青混合料进行配合比设计，并测试再生沥青混合料的路用性能。结果显示：延长拌和时间和提高拌和温度可以有效降低花白料现象，推荐SBS再生沥青混合料的拌和时间为180s，新料加热温度为220℃；随着RAP掺量的增加，再生沥青混合料的高温性能不断提高，低温性能和水稳定性降低。根据我国自然区划推荐RAP掺量为：冬严寒区RAP的掺量不宜超过40%；冬温区不宜超过60%。     

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 %。     

再生沥青抗老化性能试验研究

文章结合沈阳至四平高速公路路面维修工程,通过分析废料中旧沥青的性质,选用适合的再生剂再生沥青,并用失重系数法和粘度老化指数法研究了再生沥青的抗老化性,并与辽河AH-90#沥青进行了比较。试验结果表明,沈四再生沥青的抗老化性不如对比沥青,但相差不大,能够满足使用要求。     

基于分子动力学的再生沥青自愈合能力研究

基于沥青的自愈合能力,通过分子动力学,模拟了原样沥青、老化沥青和再生沥青的自愈合过程,通过均方位移和扩散系数对3者自愈合能力进行了评价;然后通过径向分布函数,分析了3种沥青各个组分间的聚集状态。结果表明:再生剂可起到活化润滑作用,提高老化沥青的扩散速率,同时改变老化沥青各个组分的聚集状态,使其在一定程度上恢复至原样沥青水平。     

温拌再生沥青混凝土性能研究

目前采用温拌技术和再生技术的沥青混凝土以其节能减排、资源再利用等特性，越来越受到社会的关注。为此结合温拌沥青混凝土技术和再生沥青混凝土技术，通过对回收旧料的分析，对温拌再生沥青混凝土的旧料加热温度、拌和温度、拌和时间等方面进行有效控制，并在不同的沥青掺量下进行混合料马歇尔试验，验证生产温拌再生沥青混凝土的可行性。经试验结果分析，温拌沥青混合料性能与同类型热拌沥青混合料相比，不仅节能减排效果明显，而且路用性能相当，显示出其良好的工程适用性。     

再生沥青混合料最佳拌和温度及压实温度研究

为了确定再生沥青混合料的最佳拌和温度和压实温度,首先通过SGC试验在不同温度下成型混合料试件,根据试件的体积参数确定再生混合料最佳压实温度,然后根据再生沥青在合适剪切速率下的黏温曲线确定再生沥青混合料的最佳拌和温度。试验结果证明:对于再生基质沥青混合料,试验确定的最佳压实温度及拌和温度接近由黏温曲线计算所得温度值;对于再生改性沥青混合料,其施工特性与新拌混合料有明显差异,由试验确定的最佳压实温度及拌和温度低于黏温曲线所得的温度,建议实际工程中确定再生改性沥青混合料压实温度及拌和温度时,可在再生沥青黏温曲线试验的基础上适当降低5～10℃。     

温拌再生沥青混合料关键技术研究与性能评价

温拌再生沥青混合料是一种较新的技术,能有效改善热拌再生的诸多缺陷。结合以往的热拌再生沥青混合料的研究经验,将温拌再生沥青中沥青与温拌剂的比例调整为10∶1,并对温拌再生沥青混合料的新旧料比例较以往有所拓宽。结果显示:通过空隙率与马歇尔强度的控制,AC-20与AC-25混合料的旧料含量分别可提升至35%与33%;性能检测方面,由于未经历高温拌和对沥青的老化,温拌再生沥青混合料在短期与长期老化性能方面的性质均优于热拌再生沥青混合料;并进行了成本计算和环境影响检测,发现温拌再生沥青混合料具有很好的经济和社会价值。