沥青组分特征对再生沥青胶结料和混合料抗疲劳性能的影响研究

目前，旧沥青路面回收料(RAP,Reclaimed Asphalt Pavement)因其潜在的环境和经济效益而被广泛应用于沥青路面建设中。为研究沥青组分特征对高RAP掺量的再生沥青胶结料和混合料的抗疲劳性能的影响，设计不同掺量的RAP料和合适掺量的再生剂分别制备了再生沥青胶结料和混合料。首先，采用溶剂洗脱法分离出再生沥青胶结料的4组分，并计算出胶体不稳定性指数和沥青质指数表征其组分特征。其次，采用线性振幅扫描试验和4点弯曲疲劳试验分别评价再生沥青胶结料和混合料的抗疲劳性能。最后，基于上述试验结果，采用统计学方法研究了沥青组分特征与再生沥青胶结料和混合料的疲劳寿命之间的相关性。结果表明：再生剂的引入可明显改善掺有RAP料的再生沥青胶结料和再生沥青混合料的抗疲劳性能；沥青质指数与再生沥青胶结料和混合料的疲劳寿命之间存在良好的关联性；胶体不稳定指数和沥青质指数与再生沥青胶结料的疲劳温度等级之间也均有很好的相关性。综上，根据再生沥青胶结料的组分特征，可较准确地预测再生沥青胶结料和再生沥青混合料的抗疲劳性能。     

基于CT技术的掺加胶结料RAP细观试验研究

采用X射线扫描装置来分析模拟或实际旧沥青混合料路面(RAP)材料与新胶结料的拌和过程。先将新集料与含25%金属粉末的胶结料混合,再将该混合料在烘箱中老化,制备模拟RAP。随后,将模拟RAP再与新沥青复拌,观察集料表面的金属粉末是否与后面掺入的沥青结合。另外,将含有25%金属粉末的胶结料掺入实际的RAP中,检测这些粉末是否进入沥青膜中。CT扫描图像表明:复拌后金属粉末能扩散到集料微粒表面的沥青膜中;通过X射线衍射发现,在集料表面有薄薄的一层(微层)、厚度不均的金属粉末层。结果说明,无论是模拟RAP还是实际RAP,复拌后均会在一定程度上与新胶结料混合。     

高比例冷再生用水性环氧树脂基胶结料性能研究

沥青混合料冷再生是一种低碳环保的路面再生技术。为改善冷再生技术存在的低沥青混合料回收料(RAP)利用率、高胶结料用量的问题，设计了一种水性环氧树脂基胶结料，通过具有渗透能力的扩散组分实现RAP中老化沥青的有效利用。首先，基于分子动力学模拟和荧光显微镜分析了胶结料在老化沥青中的渗透扩散行为，验证了扩散组分对老化沥青的激活作用；其次，通过分子动力学模拟和附着力测试仪分析了胶结料与集料间的界面黏附，验证了胶结料的黏结能力；然后，借助差式扫描量热仪研究了胶结料的固化性能；最后，验证了低胶结料掺量下水性环氧树脂冷再生沥青混合料的路用性能。研究结果表明：扩散组分能够促进水性环氧树脂体系在老化沥青中的扩散，并且能够渗透到老化沥青中，提高冷再生条件下老化沥青的利用率；扩散组分的残留会影响水性环氧树脂体系与集料的黏附，但在掺量合理的前提下则有利于提升水性环氧树脂与老化沥青之间的黏结强度；扩散组分的掺加并不影响水性环氧树脂体系的固化效率，反而具有促进作用；掺加扩散组分后，水性环氧树脂基胶结料成型的高比例冷再生混合料具有较好的路用性能。     

RAP料级配变异性对厂拌热再生混合料级配离析的影响研究

在选定的RAP料级配范围内选取3种不同级配的RAP料作为基准料来模拟旧料级配的变异性，并且采用分形理论以及变异累积系数来评价采用不同类型的基准料合成的再生沥青混合料的级配变化程度。研究结果表明：RAP料级配的变异性对再生沥青混合料的级配均匀性具有不利影响，并且随着RAP掺量的增加，这种不均匀离析现象更加明显；工程上应尽量减小RAP料级配的变异性，同时采用RAP料级配范围中值后能够降低再生沥青混合料级配的变异性；分形维数D是评价离析类型的相对指标，能够有效表征再生混合料的级配变异特征；变异累积系数S是评价级配离析程度的绝对指标，能够有效表征再生混合料级配的变异程度。     

就地热再生沥青混合料均匀性的细观评价指标

就地热再生能直接在现场一次性完成路面修复，但因其材料组成和施工工艺复杂等极易出现混合料不均匀问题，为解决此问题，尝试从集料入手，对就地热再生沥青混合料均匀性的评价指标进行研究。首先，采用数码相机获取就地热再生沥青混合料试件截面的数字图像，基于数字图像处理技术识别截面中所有新旧集料的细观结构；然后，采用环扇分割法将截面分成36个等面积区域，基于区域集料颗粒面积比和新集料颗粒偏离度分别提出集料均匀性评价指标D和新集料均匀性评价指标H；最后，通过改变RAP加热温度、RAP拌和时间、新沥青混合料拌和温度与新旧料混合时间4个因素，进行正交试验，进一步分析均匀性指标的变化规律和可靠性。结果表明：环形分区结合OTSU阈值分割方法可准确识别沥青混合料截面图像中的集料信息，保留绿色通道的方法可有效识别不同灰度值的新旧集料；对试件截面均匀性的定性分析初步验证了这2个均匀性指标的有效性；RAP加热温度与新沥青混合料拌和温度对D影响显著，RAP加热温度和新旧料混合时间对H影响显著；而且，随着RAP加热温度、新沥青混合料温度和新旧料混合时间的增加，就地热再生混合料的均匀性变好，这与以往的研究结论相一致，进一步验证了这2个均匀性评价指标的可靠性。     

一种掺再生剂和RAP的沥青混合料配合比设计新方法

由于回收沥青路面材料(RAP)和回收沥青油毡瓦(RAS)等具有环保、节能、省税等优点,现已广泛应用于沥青路面工程中,并且发展规模日益壮大。然而这些回收材料已经高度老化,应用在实际工程中将会对沥青混合料的耐久性带来潜在的危害。再生剂能改善高含量RAP混合料的工程性质,因此受到道路界的广泛关注。该文提出了一种掺再生剂和RAP的沥青混合料配合比设计新方法,并且已经铺筑了试验路段。研究人员首先通过一系列的室内试验逐步选定沥青用量和再生剂掺量范围,然后采用沥青混合料配合比平衡设计法确定最佳沥青用量和最佳再生剂用量。试验结果表明:再生剂的掺量是平衡再生沥青混合料抗车辙性能和抗开裂性能的关键因素。     

厂拌热再生沥青路面应用研究

结合甘肃省白银市境内2017年国道109线非收费公路养护维修工程高比例RAP料热再生试验段的施工实践,开展热再生沥青混合料在养护维修工程中的应用技术与质量控制研究。对试验结果分析表明,再生沥青混合料性能与RAP掺量的关系,RAP掺量增加,其高温性能改善;RAP掺量增加,其水稳性下降;RAP掺量增加,其疲劳性性能减弱;RAP掺量增加,其低温性能变化不大。再生沥青混合料的生产是厂拌热再生的核心技术,关键在于控制拌和温度和准确计量RAP料中的沥青含量。沥青路面再生技术使得废旧RAP料得以利用,节约资源,降低成本;使废旧RAP料少占土地和减少污染,环境效益显著。研究成果将为我省沥青路面再生提供详实的技术参考。     

冷再生沥青混合料设计方法概述

通过对国外有关研究与施工经验的总结,对冷再生混合料设计进行了讨论．即首先对代表性试样进行测试．确定再生沥青路面(RAP)混合料的组成(沥青含量和级配)。同时要测试RAP中复原沥青的粘度和针入度,然后根据再生料的目标级配和RAP料的级配确定是否有必要加入新料。目前选取的稳定剂多数是乳化沥青．利用乳化沥青进行再生．必须进行相关的实验室测试以确保乳化沥青和RAP料(包括新料)的相容性。乳化沥青的选择主要依赖于RAP料(包括新料)的级配和RAP料中老化沥青的稠度。乳化沥青和水的用量可以通过制备和测试含有这些不同含量组合的试件加以确定。最后对美国部分州公路局和单位有关冷再生设计方法进行了介绍。     

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。     

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。     

RAP精细化油石分离技术及其工程应用

沥青路面铣刨料（RAP）中的变异性现象是影响再生沥青混合料配合比设计和路用性能的重要因素之一。因此在工程实践中，迫切需要对RAP料进行预处理，分离老化沥青与石料，降低变异性。基于此，现介绍一种RAP油石分离新技术-精细化油石分离技术。首先介绍了该分离技术的工艺流程，试验评价了分离效果；然后采用精细化分离的RAP料制备再生混合料并应用于实体工程。结果表明，经过精细化分离处理后的RAP材料均匀稳定，变异性满足要求；旧集料的性能指标与新集料基本相同。再生沥青混合料的各项路用性能满足要求，高等级路面的施工质量可控，再生效果良好。     

基于GPC和FTIR的再生混合料新旧沥青融合程度研究

伴随着沥青路面回收料(RAP)在沥青路面修筑和维护中的逐步推广应用,有关RAP对再生路面结构及其力学性能的影响已有了大量的研究,但对RAP旧沥青和新沥青的融合问题还尚不清楚。工程应用中通常假定RAP旧沥青与新沥青发生了完全融合。但如果两者没有完全融合,路面的使用寿命将小于预期水平。该文中,假定再生沥青混合料中集料表面各沥青层可独立完全地分离出来,在此前提下,研究中对再生沥青混合料进行了分层萃取,并利用凝胶渗透色谱(GPC)和傅立叶转换红外光谱(FTIR)对分层萃取出的各层沥青进行定量检测,经对比分析后确定RAP旧沥青和新沥青的融合程度。研究结果表明:再生沥青混合料中RAP表面各层旧沥青与新沥青均发生了一定程度的融合。     

RAP在排水沥青混凝土中的应用研究

用20%、30%、40%的回收沥青路面材料(RAP)取代部分天然砂石,并以高粘改性沥青为胶结料,同时添加矿物纤维及矿粉等进行马歇尔配合比设计试验,以评估再生沥青混凝土排水路面的各项路用性能。结果表明:RAP添加比例越高,试件稳定度就越高,残留强度比随着RAP掺量的增加而降低,RAP掺量为20%或30%的再生沥青混凝土排水路面符合规范要求;使用RAP对排水沥青混凝土路面的孔隙率基本无影响,排水沥青混凝土的孔隙率仅与粒料级配、粒型及颗粒大小密切相关;RAP添加比例越高,混合料拌和过程中需添加的沥青量就越低。由此可知,排水沥青混凝土路面添加30%的RAP,其各项工程性质均可满足规范要求。     

京藏高速公路刘白段改造中的热再生混合料配比设计

为了确定合理的京藏高速公路刘白段改造中的热再生混合料RAP掺配比例,本文选择了30%、40%和50%三个RAP掺配率进行热再生沥青混合料配合比实验,设计计算了对应RAP掺配率下合理的再生沥青混合料矿料目标级配、最佳沥青掺量和再生剂掺量,对不同RAP料掺配率下的热再生沥青混合料的路用性能进行了对比研究,得出了废旧沥青回收料(RAP)最佳掺配率为40%时,对应的最佳新沥青掺量为2.8%,再生剂掺量为0.206%,推荐40%的RAP掺配率时为最佳级配。     

提高沥青路面热再生RAP料掺配率的技术措施

为了提高沥青路面热再生RAP料的掺配率,促进废旧沥青混合料的再利用,分析了RAP料掺配率较低的原因,提出了双层滚筒烘料、混合料外掺式改性和变细调整级配3种技术措施,选取了AC-10、AC-13和AC-16等3种级配类型及对应的RAP料掺配率100%、75%和55%,试验研究了再生混合料经过外掺式改性前后的高温稳定性、水稳定性和低温抗裂性。结果表明:RAP料的掺配率随着变细调整级配而得到大幅度提高;再生混合料经添加热再生改性剂后,其高温稳定性、水稳定性和低温性能均得到显著提高且满足技术规范的相关要求;后续研究及工程应用表明,采用双层滚筒烘料设备,对提高RAP料掺配率极为有效。     

热再生混合料再生机理和性能测试

沥青路面热再生技术具有经济、快速、环保的特点,且因养护效果好逐渐得到广泛应用。文章对西汉高速回收沥青混合料(RAP)进行抽提试验、筛分试验,得出旧料的沥青含量和矿料级配,表明沥青混合料破坏机理为旧沥青的老化和损失以及粒径在0.075mm~2.36mm范围的细集料大量损失,而粗集料含量仍然满足规范建议值。选定RA-1型再生剂对旧沥青进行了改性,确定再生剂的最佳掺量为5.5%。利用马歇尔试验进行了再生沥青混合料配合比设计,得出了三种RAP掺量下单位质量旧料再生的最佳油石比,需掺加的各档新集料和新沥青质量,通过对再生混合料路用性能检测,结果表明:再生料高温稳定性很好,考虑到实际施工条件和再生料的变异性较大,应重点控制RAP掺量,由低温抗裂性能和水稳性试验结果综合确定RAP掺量应低于85%。     

沥青路面厂拌热再生工艺关键技术研究

该文对厂拌热再生工艺及关键技术展开试验研究,分析工艺参数、配合比设计、压实规律以及再生混合料的路用性能。结果表明:随着路面回收料加热温度的升高,再生混合料的疲劳寿命增长,RAP最佳加热区间为120～140℃;采用再生剂与RAP先拌和再与新沥青及新集料拌和的工艺顺序,可使再生混合料更密实、更均匀;混合料拌和时间延长至90s,有利于各材料间的充分融合;同等压实条件下,随着RAP掺量的增加压实度提高;RAP掺量相同条件下,适当提高油石比可以降低再生混合料的空隙率,提高压实度。     

高废旧料掺量厂拌热再生技术性能研究

为提高厂拌热再生沥青混合料RAP材料的掺量,研究通过控制RAP材料变异性及恢复其性能等手段对不同RAP材料掺量(矿料的20%、30%、40%、50%)的AC-20再生混合料进行使用性能对比研究。由试验结果可得:对RAP材料进行有效分档,控制RAP材料的变异性,通过掺加再生剂能对RAP材料性能进行有效再生,使高RAP掺量热再生混合料具有很好的使用性能;在实际工程应用中可以根据RAP中沥青的老化情况以及再生路面的层次与要求,将再生混合料中RAP掺量提高到40%以上。     

RAP掺量对再生沥青混合料的性能影响研究

高RAP掺量再生沥青混合料在我国沥青路面养护中得到越来越多的应用,厂拌热再生中RAP掺量可达到30%～50%,就地热再生中RAP掺量更是达到80%以上。在室内设计RAP掺量为0%、30%、50%、85%和100%的5种AC-13级配沥青混合料,依托UTM试验机分别采用动态蠕变试验、半圆弯曲试验和多重冻融劈裂试验对混合料的高温抗车辙性能、低温抗裂性能和抗水损害性能进行评价,结果表明:相比新沥青,RAP沥青胶结料高温性能增强而低温性能衰退;随着RAP掺量的增加,再生沥青混合料的高温抗车辙性能增强,低温抗裂性能和抗水损害性能降低,100%RAP混合料受到级配细化的影响,抗车辙性能不及新沥青混合料;多重冻融劈裂相比单次冻融劈裂能够更好地评价再生混合料的水稳定性。     

基于人工RAP老化沥青的新旧沥青融合特性研究

高掺量的旧沥青混合料(RAP)用于沥青路面再生具有一定的挑战性和困难性,主要是由于RAP中老化后的沥青劲度较高,在二次使用后变得更硬,对沥青的低温开裂性能不利。具有明显环保优势的生物再生剂可降低RAP的劲度并增加其黏性成分,该再生剂同RAP的结合应用也受到了相关研究者的广泛关注。但是目前尚无研究进行生物再生剂、软沥青以及温拌添加剂对高掺量人工RAP老化沥青再生效果的完全评估和比较。为了解决这一问题,本研究中,使用了生物再生剂和另外两种再生剂,即软沥青和Evotherm-DAT来比较这3种典型再生剂对含有不同比例人工RAP老化沥青的再生效果。通过进行针入度、软化点、旋转黏度、动态剪切流变仪(DSR)和弯曲梁流变仪(BBR)实验,来表征所制备再生样品的基本性能、施工和易性和流变性能。测试结果表明:该生物再生剂在较高掺量RAP沥青中使用时具有较好的再生效果,尽管在低温性能方面的改善不大。此外,Evotherm-DAT对含有30%人工RAP老化沥青的试样具有显着的软化作用。实验结果同时表明,当掺量分别为50%和80%时,Evotherm-DAT和生物再生剂可以分别发挥其优良的再生性能。