冷再生混合料疲劳性能研究

采用小梁试件进行三分点加载弯曲疲劳试验,研究了不同应变水平、不同再生料（Recycled Asphalt Pavement简称RAP）掺量下沥青路面冷再生混合料的抗疲劳性能,揭示了冷再生混合料的疲劳变化规律,同时建立了疲劳方程。研究结果表明随着RAP掺量增加冷再生混合料的疲劳寿命提高,再生混合料的疲劳敏感程度降低;同一应变水平下泡沫沥青冷再生混合料的疲劳寿命大于乳化沥青冷再生混合料的疲劳寿命。     

乳化沥青冷再生混合料疲劳性能研究

采用目前工程上常用的两档沥青路面铣刨旧料对RAP掺量为80％和100％的乳化沥青冷再生混合料进行材料组成设计.通过击实试验和劈裂试验分别确定其最佳流体含量和最佳乳化量用量.在配合比设计基础上采用控制应变加载模式对乳化沥青冷再生混合料疲劳性能进行试验研究,确定了加载较为合理的应变水平,即300,250,200με和150με.试验结果表明,在应变水平较高时,两种RAP掺量下乳化沥青冷再生混合料能承受有限的荷载作用次数,当应变水平降低到150 μe时,两种RAP掺量混合料在150万次荷载作用下仍未破坏,采用劲度模量与荷载作用次数预估的方法确定了疲劳寿命.通过对4种应变水平-荷载作用次数进行疲劳曲线拟合,提出两种RAP掺量下乳化沥青冷再生混合料的应变控制指标.     

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温度对泡沫沥青冷再生混合料性能的影响

回收沥青路面材料(RAP)的温度受季节和一天当中空气温度的影响,既有泡沫沥青冷再生混合料配合比设计方法并没有考虑RAP温度对泡沫沥青冷再生混合料性能的影响。该文研究了RAP温度对泡沫沥青冷再生混合料干湿劈裂强度、高低温性能和泡沫沥青分散性状的影响。结果表明:RAP温度对泡沫沥青冷再生混合料劈裂强度有显著的影响,随着RAP温度增加,泡沫沥青冷再生混合料干湿劈裂强度增大,最佳泡沫沥青用量减小;增加RAP温度可显著改善泡沫沥青冷再生混合料的高低温性能,不同RAP预热温度下,泡沫沥青冷再生混合料马歇尔试件劈裂破坏界面的泡沫沥青面积百分比与试件干湿劈裂强度之间线性拟合关系良好,RAP预热温度对泡沫沥青冷再生混合料的影响机理在于其影响了泡沫沥青在混合料中的分散形状和分散的均匀性,提高了混合料的压实特性。     

不同改性方式对乳化沥青冷再生混合料疲劳性能的影响

为了研究改善乳化沥青冷再生混合料疲劳性能的技术手段,基于应力控制模式下的间接拉伸疲劳试验,针对添加再生剂、布敦岩沥青及采用SBR改性乳化沥青后的冷再生混合料开展疲劳性能试验研究;根据双参数Weibull理论分析了普通乳化沥青冷再生混合料的室内疲劳试验结果,得到了普通乳化沥青冷再生混合料在5种不同失效概率下的疲劳方程。结果表明:乳化沥青冷再生混合料在添加再生剂与采用SBR改性乳化沥青后,疲劳寿命得到明显改善;添加再生剂的改善效果最明显,其次是采用SBR改性乳化沥青的冷再生混合料。     

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 %。     

泡沫沥青冷再生混合料疲劳性能的探讨

依据现有热拌沥青混合料疲劳试验的研究成果,结合泡沫沥青冷再生混合料的特点,确定了疲劳试验的参数,即采用10 Hz半正弦波荷载进行劈裂疲劳试验.基于不同的级配以及不同的水泥含量,选用了5种不同级配的泡沫沥青冷再生混合料进行劈裂疲劳试验.根据试验结果将应力水平与疲劳寿命分别在单对数和双对数坐标上采用线性方程进行拟合.通过对疲劳方程分析表明,对于小应力比作用下,少量水泥所引发的脆性性质难以表现出来,而水泥和沥青的综合胶结作用会增强材料的抗疲劳性能;泡沫沥青冷再生混合料与粗粒式热拌沥青混合料相同应力比条件下的疲劳性能基本相当,同时发现在2%的水泥用量之内,增加水泥用量不会明显影响材料的抗疲劳性能.     

沥青路面热再生混合料疲劳性能研究

采用三分点加载疲劳试验研究了100、200、250、300共4个应变水平、30%、40%,50%共3种RAP掺量下沥青路面热再生混合料的抗疲劳性能,揭示了热再生混合料的疲劳变化规律,同时建立了疲劳方程。研究结果表明随着RAP掺量的增加热再生混合料的疲劳寿命提高,同时热再生混合料的疲劳寿命对应变水平的变化敏感程度增加。考虑到我国的气候分区和不同掺量热再生混合料路用性能的变化规律,本文建议热再生混合料最大RAP掺量的选择应考虑道路所在的气候分区。     

不同RAP温度泡沫沥青冷再生混合料性能及影响机理

研究了RAP温度对泡沫沥青冷再生混合料干湿劈裂强度、高低温性能和泡沫沥青分散性状的影响。结果表明,随着RAP温度增加,泡沫沥青冷再生混合料干湿劈裂强度增大,混合料最佳泡沫沥青用量减小,RAP温度对泡沫沥青冷再生混合料劈裂强度有显著的影响;增加RAP预热温度可显著改善泡沫沥青冷再生混合料的高温稳定性和低温抗裂性,不同RAP预热温度下,泡沫沥青冷再生混合料马歇尔试件劈裂破坏界面的泡沫沥青面积百分比与试件干湿劈裂强度之间的线性拟合关系良好,RAP预热温度对泡沫沥青冷再生混合料的影响机理在于其影响了泡沫沥青在混合料的分散形状和分散的均匀性,提高了混合料的压实特性。     

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。     

乳化沥青和泡沫沥青冷再生混合料性能研究

为了检验沥青稳定类冷再生混合料性能,回答乳化沥青与泡沫沥青孰优孰劣的争论,采用劈裂试验、车辙试验对泡沫沥青和乳化沥青冷再生混合料性能进行了对比试验研究。研究结果表明,乳化沥青和泡沫沥青冷再生混合料的力学特性有明显的温度依赖性,均为粘弹性材料;冷再生混合料15℃劈裂强度满足规范中密级配粗粒式热拌沥青混凝土强度范围;泡沫沥青冷再生混合料劈裂强度、浸水24 h后的劈裂强度略高于乳化沥青冷再生混合料;乳化沥青冷再生混合料的动稳定度显著高于泡沫沥青冷再生混合料,且都远超过规范对改性沥青混合料动稳定度的技术要求。乳化沥青和泡沫沥青冷再生混合料性能均能满足沥青路面中下面层的要求。     

乳化沥青冷再生混合料路用性能试验研究

为了探讨乳化沥青冷再生混合料全面的性能参数,对0%～100%的6种不同RAP含量的乳化沥青冷再生混合料进行了室内试验研究与回归分析.结果表明:抗压回弹模量与抗压强度、劈裂抗拉强度与破坏劲度模量、弯拉应变与弯拉强度都随RAP用量的增加而呈线性减少;动稳定度随RAP用量的增加而呈指数函数减少;渗水系数随RAP用量的增加呈二次多项式减少;冻融劈裂强度比TSR随RAP用量的增加变化不大,但远低于规范的技术要求;同温下的抗压回弹模量与劈裂抗拉强度有较好幂函数关系.根据材料的抗压回弹模量与劈裂抗拉强度,把乳化沥青冷再生材料分主四类.     

冷再生沥青混合料第二次压实过程分析

冷再生沥青混合料(Cold Recycled Mixture)凭借其保护环境、节约资源、降低工程造价等诸多优点,已经开始在我国得到推广应用,并且有着非常好的应用前景。冷再生沥青混合料在常温下摊铺和碾压,空隙率较大,性能方面不能达到热拌沥青混合料(HMA)的标准,一般被用在路面结构中的基层或下面层中,其上还须加铺一定厚度的HMA以满足道路使用的要求。在冷再生层上摊铺HMA时,HMA高达150℃~170℃的高温,会将冷再生层加热,加之施工机械和车辆荷载等作用,致使冷再生层会被进一步压实,称之为冷再生层的"第二次压实"过程。对现场冷再生层钻芯取样后发现,摊铺HMA前后的冷再生芯样的空隙率相差可达3%。现有冷再生混合料设计方法对这一现象并未考虑,导致冷再生层在实际施工过程中出现了严重的压密性车辙。该文对这一现象进行阐述,提出在进行冷再生混合料设计时必须考虑"第二次压实"过程的影响,并对改进现有设计方法提出一些建议,可供同行参考。     

泡沫沥青冷再生混合料性能指标的探讨

通过对国内外的研究与应用分析,结合国内特别是浙江省近年冷再生工程应用的实践,探讨了泡沫沥青冷再生混合料性能的评价指标体系,认为采用马歇尔试件的劈裂强度作为关键力学性能控制指标,以马歇尔稳定度、流值、无侧限抗压强度和动稳定度作为性能检验指标,并根据实际工程获取的数据,对这些评价指标进行了初步的统计分析,提出了基于道路交通量的评价指标要求,为进一步研究和应用提供了参考。     

应用Superpave体积设计法设计冷再生沥青混合料

旧沥青路面的再生利用是我国公路建设即将面临的重要课题,其中冷法再生是一种重要方法。本文针对乳化沥青冷再生沥青混合料的设计提出了修正Superpave设计法,经室内试验验证,证明该法取得了较好的效果。     

乳化沥青冷再生路面性能衰变规律研究

为掌握乳化沥青冷再生路面技术状况衰变规律,给冷再生路面结构设计提供依据,选择我国南方某高速公路路面维修工程中137 km乳化沥青冷再生路段作为研究对象,分析了其开放交通63个月内路面损坏状况指数PCI、路面行驶质量指数RQI、路面车辙深度指数RDI随时间和交通荷载的变化规律。结果表明,在经受了63个月3 271×104次的累计当量轴载且未做任何大中修养护的情况后,乳化沥青冷再生路面PCI,RQI仍为优,RDI指标仍为良;路面技术状况指标衰变规律可以采用路面性能衰变通用方程描述,且路面寿命因子α显著长于常规路面结构;路面病害以从上而下发展的Top-Down裂缝为主,病害影响深度一般仅局限在表面层,乳化沥青冷再生路面符合永久性路面特征。乳化沥青冷再生路面技术状况受到原有路面技术状况、施工变异性等因素的影响,且这种影响随着使用期的延长逐步显现。PCI衰变规律呈明显的快-慢-快三阶段特征,RQI和RDI衰变规律呈明显的快-慢-平三阶段特征,为进一步提升乳化沥青冷再生路面性能,应加强路面预防性养护。     

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.     

乳化沥青冷再生路面结构力学分析

结合浙江省320国道嘉兴世贸花园路段再生项目,采用ANSYS有限元对乳化沥青冷再生路面结构的力学性能进行理论计算与分析,研究得出:乳化沥青冷再生层铺筑完后,应保证足够的养生龄期至少在7d以上,否则沥青面层及乳化沥青再生层均易发生车辙及开裂等病害;乳化层厚度在本试验段中,厚度不宜低于10 cm;底基层模量增加,沥青层层底最大拉应力和拉应变有所降低,路基顶面压应变和路表弯沉明显降低,因此试验段采用水泥厂拌再生混合料铺筑底基层,既经济又稳定.     

泡沫沥青冷再生混合料抗反射裂缝性能研究

基于Overlay Tester试验研究RAP掺量及RAP料源性质、水泥掺量、矿料级配、基质沥青标号四因素对泡沫沥青冷再生混合料抗反射裂缝性能的影响规律,探讨泡沫沥青冷再生混合料抗反射裂缝性能的评价标准。结果表明:Overlay Tester试验的第一个加载周期内的最大拉力、最大荷载损失率、最大荷载加载次数、总断裂能可作为泡沫沥青冷再生混合料抗反射裂缝性能的评价指标。推荐面层用泡沫沥青冷再生混合料Overlay Tester试验第一个加载周期内的最大拉力不小于1075 N、总断裂能不小于900 N·m,用于基层或底基层时,泡沫沥青冷再生混合料第一个加载周期内的最大拉力不小于700 N、总断裂能不小于900 N·m。