泡沫沥青冷再生技术在高速公路基层处治中的适用性及施工工艺研究

G30连霍高速公路古永段养护大修过程中产生大量RAP,既占地又污染环境。为提高RAP利用率，将一定比例的RAP、骨料、石屑、水泥和泡沫沥青配制成泡沫沥青再生混合料，测试其最佳含水率、最大干密度、最佳泡沫沥青用量及主要性能变化规律，并铺筑试验路，探究泡沫沥青再生混合料基层处治的施工工艺和性能，同时分析其经济效益。结果表明：泡沫沥青再生混合料的密度与含水率变化呈二次抛物线形式，最佳含水量为5.6%,最佳拌和用水量为4.5%。干、湿劈裂强度、ITSR、TSR等4个指标与泡沫沥青用量近似成二次抛物线形式，OFC为2.5%,水泥用量1.8%,干、湿劈裂强度、ITSR、TSR分别为0.73 MPa、0.62 MPa、84.9%和96.5%。泡沫沥青再生混合料承载能力较大，抗变形能力最强，无侧限抗压强度都大于1.4 MPa。与境内常用的3种再生混合料基层单价进行对比，泡沫沥青冷再生混合料成本最低。     

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。     

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。     

沥青稳定类冷再生混合料抗剪特性研究

采用乳化沥青和泡沫沥青作为冷再生沥青混合料的稳定剂,研究冷再生混合料的三轴抗剪特性。研究表明:乳化沥青冷再生混合料比泡沫沥青冷再生混合料抗剪切强度略高;水泥的掺加能显著增加冷再生混合料的内摩擦角及粘聚力;而粘聚力随着沥青稳定剂用量的增大呈现先增大后减小的趋势,内摩擦角则随沥青用量增大而降低,且影响内摩擦角的主要因素为集料颗粒组成而非沥青稳定剂的类型。     

泡沫沥青再生水泥稳定碎石基层材料室内试验研究

针对水泥稳定碎石基层利用泡沫沥青冷再生技术进行一系列专项试验,分析泡沫沥青发泡特性,优化混合料配合比设计,通过马歇尔击实试验确定最佳泡沫沥青用量,分析混合料拌和温度对材料性能的影响,并对力学性能包括间接抗拉强度、无侧限抗压强度及抗压回弹模量等主要设计参数进行研究,为泡沫沥青冷再生技术在水泥稳定碎石基层的应用提供参考数据.     

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。     

乳化沥青冷再生混合料最佳拌和用水量确定方法

基于旋转压实成型方法,研究拌和用水量对乳化沥青冷再生混合料密实度、强度等指标的影响,并与土工重型击实法确定的拌和用水量对比。结果表明,旋转压实法成型试件的密实度比重型击实法试件大,最佳拌和用水量比重型击实法确定的小;冷再生混合料的密度及干、湿劈裂强度随拌和用水量的增多先增大后减小;推荐采用兼顾乳化沥青冷再生混合料最优和易性与最大干密度的方法确定最佳用水量。     

泡沫沥青冷再生混合料力学特性试验

采用间接拉伸强度、无侧限抗压强度及抗压回弹模量试验,分析了沥青路面旧料掺量及水泥用量对泡沫沥青冷再生混合料力学特性的影响.研究表明:随旧料掺量的增大或其中旧沥青含量的增多,泡沫沥青冷再生混合料设计最佳沥青用量减少,冷再生混合料抗拉、抗压、抗剪性能呈下降趋势,而抗压回弹模量逐渐增大;水泥用量的增大有助于提高冷再生混合料的...     

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%。     

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.     

泡沫沥青冷再生混合料配合比及路用性能试验研究

针对炎热地区旧路改扩建工程中泡沫沥青冷再生材料组成、配合比设计及路用性能等问题,开展泡沫沥青冷再生混合料研究。通过对组成材料特性探究,提出了泡沫沥青再生混合料合理配合比。系统地进行了浸水劈裂试验、无侧限抗压强度试验和车辙试验,分析泡沫沥青冷再生混合料路用性能。研究结果表明旧路铣刨料细料需控制在10%~15%左右,泡沫沥青冷再生混合料水泥用量控制在2%左右时其综合性能最佳。     

基于级配优化对掺水泥泡沫沥青就地冷再生混合料高温性能的影响

研究了水泥、机制砂、19~26.5 mm粗集料掺量对泡沫沥青冷再生混合料高温稳定性能的影响。结果表明:随着水泥用量增加,冷再生混合料高温稳定性能逐渐增加,至少提高160%;随机制砂掺量增加,冷再生混合料高温稳定性能,先增大后减小,当机制砂用量为20%时,高温稳定性能至少提高62%;随19~26.5 mm粗集料用量增加,冷再生混合料高温稳定性能,先增加后减小,当粗集料用量为10%~20%时,冷再生高温稳定性能,至少提高105%;基于高温稳定性能进行级配优化时,应优选考虑掺加1.5%水泥和10%~20%的19     

乳化沥青冷再生混合料设计方法研究

该文在分析现有乳化沥青冷再生混合料配合比设计方法的基础上,研究了美国沥青再生协会提出的修正马歇尔设计方法;提出使用最佳流体含量控制再生混合料中的总液体用量,同时采用强度指标确定其最佳乳化沥青含量和拌和用水量;并通过室内试验研究该方法设计的乳化沥青冷再生混合料的性能.     

泡沫沥青厂拌冷再生技术在高速公路中的应用

针对西阎高速、西潼高速和西户高速公路沥青路面铣刨旧料,进行泡沫沥青厂拌冷再生的研究。通过室内配合比设计,确定了沥青的发泡条件、不同配比的拌和用水量及最佳泡沫沥青用量,经过比选确定了试验路的最终级配组成并进行了各项力学试验,结合试验路工程,简述了厂拌冷再生的施工工艺,并对试验路的再生效果进行了评价。     

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。     

基于MMLS1/3试验泡沫沥青冷再生混合料轮辙曲线特征及粗集料运动规律

对泡沫沥青冷再生混合料进行常温条件下的MMLS1/3加速加载试验,探讨了泡沫沥青冷再生混合料车辙深度、变形速率及横断面轮辙曲线特征,分析给出了泡沫沥青冷再生混合料车辙深度随加载次数的变化趋势;对不同加载次数下轮迹处MMLS1/3试件进行X-ray无损扫描,分析了不同加载次数下泡沫沥青冷再生混合料的轮辙曲线特征及粗集料运动规律。结果表明,对于未掺加水泥的泡沫沥青冷再生混合料试件,轮迹处车辙沿横断面分布呈U形,掺加1%~2.5%水泥后泡沫沥青冷再生混合料试件横断面车辙分布呈W形,可采用RDD=A×NB预估不同加载次数(N)下的车辙深度(RDD)发展规律;MMLS1/3加载试验过程中泡沫沥青冷再生混合料车辙发展规律可分为3个阶段,即压密阶段、蠕变稳定阶段、剪切破坏阶段;重复疲劳荷载作用下轮辙变形主要来源于泡沫沥青砂浆压密变形、集料受荷载作用产生的竖向位移及粗集料自身由不稳定状态转变为"平躺"状态所发生的水平转动位移,粗集料取向角随加载次数增大呈指数函数关系减小。MMLS1/3试验过程中压密变形主要是由车辆荷载的进一步压实作用引起,主要造成泡沫沥青冷再生混合料中大孔数量减少,微孔数量增多;试件破坏阶段泡沫沥青冷再生混合料内部微孔数量减小,大于1mm3空隙数量增多。掺加适量水泥可约束泡沫沥青冷再生混合料集料产生水平转动位移,具有维持加载过程中泡沫沥青冷再生混合料空隙形状和孔级配变化不大的作用。     

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。     

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.     

水泥稳定基层泡沫沥青就地冷再生配合比及性能研究

针对泡沫沥青就地冷再生水泥稳定基层,研究纯铣刨料和掺加新料2组级配的配合比设计,对比分析2组级配的性能,并分析不同养生方式、水泥用量和泡沫沥青掺量下混合料性能的变化规律。结果表明,补充部分新料可改善铣刨料级配,从而提升混合料性能,尤其是水稳定性有较大提升,经冻融试验测得的强度比增加9.3%;不同养生方式会对混合料中水分参与强度形成产生不同程度的影响,采用在60℃温度下养生40 h的养生方式,经过3 d养生期后强度可达7 d强度的95%;提高水泥用量,混合料劈裂及抗压强度有不同程度提升,劈裂强度比在1.5%掺量时达到最大值92.6%;泡沫沥青掺量在2.5%附近时,混合料劈裂及抗压强度都达到峰值,干劈裂强度为0.69 MPa,劈裂强度比为91.5%,抗压强度为1.76 MPa。     

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。