不同养生温度泡沫沥青冷再生混合料宏细微观结构性能研究

为了确定泡沫沥青冷再生混合料合理的室内加速养生温度,基于室内路用性能试验、数字图像处理技术、工业CT(X-ray CT)无损检测技术及VGStudio MAX 2.0的三维重构功能系统研究了10℃、25℃、40℃、60℃、80℃养生温度下泡沫沥青冷再生混合料的力学性能、低温性能和抗疲劳性能,以泡沫沥青分散机制为评价指标,探究了养生温度对泡沫沥青冷再生混合料宏细微观结构性能的影响机理。结果表明,提高养生温度后泡沫沥青冷再生混合料力学强度、低温抗裂性能和抗疲劳性能显著提高;随着养生温度提高,泡沫沥青在劈裂试验试件破坏界面上的分布面积呈线性关系增大,较高养生温度条件下泡沫沥青在混合料内部分布更广泛,"点焊"状结合更密。建议泡沫沥青冷再生混合料设计与施工细则在配合比设计阶段采用40℃养生,并强调室内混合料设计试件养生温度应当与现场施工气温一致的重要性及必要性。     

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。     

泡沫沥青冷再生混合料疲劳特性及其长寿命冷再生沥青路面结构优化

为了研究新旧沥青长期融合作用下泡沫沥青冷再生混合料的抗疲劳耐久性,采用4点弯曲疲劳试验,对80％、100％的RAP泡沫沥青冷再生混合料进行了低应变水平下的疲劳试验,分析RAP、再生剂、模拟服役时间对泡沫沥青冷再生混合料疲劳性能的影响规律,拟合回归了泡沫沥青冷再生混合料的疲劳方程,确定了泡沫沥青冷再生混合料的疲劳极限应变,进而优化了长寿命泡沫冷再生沥青路面结构.结果 表明:添加再生剂对泡沫沥青冷再生混合料的力学性能、路用性能和抗疲劳性能有显著增强作用;增大荷载应变水平显著降低了泡沫沥青冷再生混合料的疲劳寿命,泡沫沥青冷再生混合料疲劳寿命对应变水平变化极为敏感,增大RAP掺量或添加再生剂均能改善冷再生混合料的抗疲劳性能;室内放置期间,泡沫沥青冷再生混合料疲劳寿命同样存在增长过程;将泡沫沥青冷再生混合料中的RAP仅作为黑色集料,低估了泡沫沥青冷再生混合料的抗疲劳性能.推荐泡沫沥青冷再生混合料的疲劳极限应变为100με.在此应变水平下,泡沫沥青冷再生路面满足长寿命沥青路面抗疲劳性能要求.     

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。     

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。     

泡沫沥青冷再生混合料低温抗裂性评价方法及影响机理分析

随着泡沫沥青冷再生混合料在国省干线和高速公路等高等级公路下面层中的大规模应用,其低温抗裂性需引起更多关注。采用低温弯曲试验和SCB试验研究了水泥掺量、泡沫沥青用量、RAP掺量对泡沫沥青冷再生混合料低温抗裂性的影响,基于SEM试验揭示了水泥和泡沫沥青对冷再生混合料低温抗裂性的影响机理。结果表明,增大水泥掺量和提高泡沫沥青用量均可改善泡沫沥青冷再生混合料的低温抗裂性,RAP掺量对泡沫沥青冷再生混合料低温性能影响不大,推荐采用低温SCB试验评价泡沫沥青冷再生混合料的低温抗裂性,以弯拉应变和破坏应变能作为评价指标,建议泡沫沥青冷再生破坏应变能不少于1 500 J/m2。水泥对泡沫沥青冷再生混合料的影响机理在于加筋、填充和减小了泡沫沥青冷再生混合料内部微孔数量。     

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。     

基于自然养生条件下的乳化沥青冷再生混合料性能变化研究

结合实体工程,对乳化沥青冷再生混合料进行配合比设计和常规性能检测,所有试验指标满足规范要求,在此基础上,对乳化沥青冷再生混合料进行自然养生,经过一年的养生期,对混合料的干湿劈裂、冻融劈裂、低温性能进行检验,得到了乳化沥青冷再生混合料在自然养生条件下的性能变化规律。研究结果表明,在自然养生条件下,混合料的劈裂强度和冻融劈裂强度比都提升,混合料整体的耐久性能提高。     

厂拌冷再生技术在长沙绕城高速大修工程中下面层的应用

改进厂拌冷再生沥青混合料配比设计方法与拌合工艺,采用RAP级配与矿料级配进行冷再生混合料级配控制,优选高性能乳化沥青进行配合比试验,并进行冷再生混合料使用性能试验研究,包括15℃劈裂强度、抗压回弹模量、高温性能、水稳定性能、低温性能与抗疲劳性能等,验证了冷再生混合料用于高速路面下面层的可行性。采用自主研发的双层多步拌合设备进行厂拌冷再生混合料的生产,并在生产过程中严格进行质量监测,保证了冷再生混合料质量的稳定,使冷再生混合料很好的应用于高速路面大修工程下面层。     

泡沫沥青冷再生混合料高温稳定性改善方法的试验研究

为了改善泡沫沥青冷再生混合料的高温稳定性,首先分析了泡沫沥青冷再生路面产生车辙的机理,然后提出了向泡沫沥青中添加一种H添加剂。通过室内沥青性能试验,H添加剂能够减小针入度和提高软化点,同时在60℃、70℃和80℃温度条件下,黏度均迅速增大。而在150℃、160℃和170℃温度条件下,加入H添加剂后,沥青黏度增加幅度不大。此外,添加H添加剂会对沥青的发泡效果产生一定影响,即膨胀率和半衰期都有所减小,但影响幅度较小,能够满足规范和使用要求。最后通过冷再生混合料车辙试验,加入H添加剂对冷再生混合料动稳定度的提高具有明显的促进作用。     

泡沫沥青现场冷再生技术应用及性能评价

近年来,沥青路面现场再生技术在中国得到广泛应用和发展,尤其是现场冷再生技术以其方便、快捷的施工而得到迅速推广。笔者首先对泡沫沥青现场冷再生技术材料的组成设计及技术要求进行了探讨,并根据工程经验和在国内外研究成果的基础上,提出泡沫沥青再生混合料的设计和试验方法。通过对养生完成后的泡沫沥青混合料试件进行性能试验,评价其路用性能。最后采用落锤式弯沉仪评价再生沥青路面的结构强度增长规律以及使用效果,显示泡沫沥青现场冷再生路面甚至达到了新建沥青路面的结构强度,取得了理想的效果。     

乳化沥青冷再生混合料配合比及养生条件优化

为优化乳化沥青冷再生混合料配合比及养生条件,依托川九路改建工程,对初定的配合比和养生方法,通过车辙、低温弯曲、飞散与冻融劈裂试验,分析高温稳定性、低温抗裂性及抗水损性能随乳化沥青用量变化的规律,从而验证最佳乳化沥青用量为3.5%。针对RAP掺量、水泥掺量、养生时间及养生温度,通过正交试验极差分析法,得到乳化沥青冷再生混合料路用性能的影响因素主次顺序和最佳组合;通过正交试验方差分析法,得到各因素的影响显著性;综合各项路用性能的最佳组合,比选出最佳水泥掺量为3.0%,最佳养生温度为60℃,最佳RAP掺量为88%,最佳养生时间为48h。     

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。     

泡沫沥青混合料低温施工适应性分析

为了研究室外低温情况下泡沫沥青施工质量问题,通过分析泡沫沥青半衰期和膨胀率在不同室温条件下的特性,对比泡沫沥青混合料的15℃劈裂试验与冻融劈裂试验差异。试验结果表明:外界气温越低,泡沫沥青膨胀率越低,半衰期越长。在低温施工时,可通过提高发泡温度来提高沥青的半衰期和膨胀率。泡沫沥青混合料在室外温度为15℃以上时拌和及成型的效果最理想,10℃时性能指标接近临界值,5℃时达不到施工质量要求。泡沫沥青的拌和及施工温度尽量保持在15℃以上,室外温度在10℃以下时尽量不施工。     

冷再生泡沫沥青混合料强度影响因素

对泡沫冷再生沥青混合料进行了强度的研究.主要从几个方面考虑其强度对泡沫冷再生沥青混合料的强度影响:RAP含量、泡沫沥青的发泡效果、沥青用量、水泥用量、拌合时含水量,拌合温度以及养生条件.并对这几种因素作了一些量化的分析.     

泡沫降温—橡胶沥青混合料技术与工程应用研究

温拌技术可以降低橡胶沥青混合料在生产过程中的温度,有效解决橡胶沥青施工难、有害气体排放多等问题,同时发挥橡胶沥青混合料良好的路用性能。针对泡沫降温-橡胶沥青技术,通过室内发泡试验确定橡胶沥青最佳发泡温度和用水量;根据sup20级配设计确定沥青用量;通过泡沫降温-橡胶沥青混合料的相关试验,表明泡沫降温-橡胶沥青混合料的体积指标、水稳定性能、高温稳定性能和低温抗裂性能均满足要求;结合实际工程应用,泡沫降温-橡胶沥青混合料在施工时可实现降温10℃,试验路压实度等指标满足要求。     

泡沫沥青掺加粉煤灰冷再生混合料性能研究

将粉煤灰掺入泡沫沥青冷再生混合料中,研究粉煤灰对泡沫沥青冷再生混合料力学性能、路用性能的增强作用。结果表明:粉煤灰在泡沫沥青冷再生混合料中既起到了活性填料作用,又明显改善了泡沫沥青胶浆的微观结构界面。掺加粉煤灰能提高泡沫沥青冷再生混合料最终劈裂强度、改善水稳定性、增加泡沫沥青混合料抗剪切性能,但粉煤灰对泡沫沥青冷再生混合料早期强度增强作用不明显,推荐最佳粉煤灰掺量为10 %～14 %。     

乳化沥青冷再生混合料初期抗磨耗性能评价及技术要求

针对我国现有规范关于乳化沥青冷再生混合料初期强度评价的空白,选取磨耗试验作为评价方法,用对比试验确定了试验的关键参数,包括成型方式、养生温度、养生相对湿度以及养生时间;分析了不同乳化剂种类、乳化剂剂量、乳化沥青用量、水泥剂量和矿料级配对乳化沥青冷再生混合料初期抗磨耗性能的影响,据此提出相应的技术要求;利用方差分析法,分析了不同影响因素的显著性。结果表明:提出的磨耗试验简单、可靠,可用于评价乳化沥青冷再生混合料的初期抗磨耗性能;马歇尔击实法或旋转压实法均可作为磨耗试验试件成型方式,推荐采用大型马歇尔击实法(双面各击实75次)作为标准成型方式;养生条件对乳化沥青冷再生混合料磨耗损失影响较大,随温度的升高或养生时间的延长,磨耗损失均逐渐减小,随相对湿度的增加,磨耗损失逐渐增大;结合我国国情,拟定磨耗试验试件标准养生温度为25℃,养生相对湿度为70%,养生时间为4 h。以磨耗损失不大于3.5%为控制指标,可作为优化乳化沥青冷再生混合料配合比设计的依据;影响乳化沥青冷再生混合料初期抗磨耗性能的各因素依次为水泥剂量乳化剂种类矿料级配乳化沥青用量乳化剂剂量,水泥剂量、乳化剂种类和矿料级配对冷再生混合料初期强度影响显著。     

高强冷铺沥青混合料室内试验对比研究

选取4种适用于不同工况的路面磨耗层混合料,通过室内试验对比分析了4种混合料抗压强度、抗永久变形、抗水损坏、抗疲劳破坏等工程特性;通过不同养生温度下的混合料试件劈裂强度、拉伸强度及动稳定度等指标,模拟了不同施工温度条件对环氧乳化沥青混合料路用性能的影响。试验结果表明：环氧乳化沥青混合料相比普通（改性）沥青混合料具备更好的工程性能和低温施工特性。     

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.