基于高模量剂和Terminal blend橡胶沥青复合改性技术耐久性高RAP掺量热再生混合料性能研究

为突破高RAP掺量厂拌热再生混合料RAP掺配比例低、低温性能、水稳定性和耐久性差的技术瓶颈,以法国高模量沥青混合料性能评价体系为依托,基于Terminal blend橡胶沥青与高模量剂复配技术进行了Terminal blend与PR.S复合改性沥青性能试验、Terminal blend与PR.S复合改性50%RAP掺量热再生混合料EME2设计、车辙试验、低温弯曲试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验,及MMLS1/3和四分点加载疲劳试验,研究了TB+高模量复合改性沥青用于高RAP掺量热再生混合料的可行性和耐久性。试验结果表明,12%TB+0.6PR.S、18%TB+0.6PR.S、22%TB+0.6PR.S 3种TB胶粉改性沥青与高模量剂复配方案下改性沥青的高低温性能均可达到甚至优于SBS改性沥青,工程实践中可优先采用18%TB+0.6PR.M复合改性方案掺配比例来改善沥青混合料的高低温性能。基于TB与高模量复配技术所生产的耐久性高RAP掺量热再生混合料具有沥青用量高、模量高、空隙率小、抗车辙性能和抗疲劳性能优良的技术特点;Terminal blend橡胶沥青与高模量剂复合改性高RAP掺量热再生混合料抗高温、重载条件下的剪切变形能力和剪切疲劳破坏强度均优于SBS热再生混合料,TB与高模量复配方案是改善高RAP掺量热再生混合料耐久性和极端气候条件下耐候性的有效途径。     

聚酯纤维和TB胶粉对高RAP掺量沥青混合料路用性能和自愈合性能的影响

为改善高比例RAP掺量(RAP掺量≥25%)热再生混合料的路用性能和抗疲劳耐久性,研究了不同TB胶粉掺量(14%、18%、22%)和聚酯掺量(0.2%、0.3%、0.4%、0.5%)条件下纤维TB胶粉复合改性高RAP掺量热再生混合料的路用性能、抗疲劳耐久性能和自愈合性能。结果表明,SBS改性沥青热再生混合料在水温耦合作用下并未呈现出较好的抗车辙性能和水稳定性,热再生混合料的路用性能不仅取决于沥青、集料的性能,也受新旧料交融程度及新沥青与老化沥青的配伍性。掺加聚酯纤维与TB胶粉复合改性剂可显著提高热再生混合料的高低温性能、水稳定性,在0.3%~0.4%聚酯纤维和18%~22%TB胶粉掺量时高RAP掺量热再生混合料高低温性能达到最优。0.3%~0.4%聚酯纤维与18%~22%TB胶粉复合改性方案下热再生混合料低温弯曲应变可达到3 500~4 200με,克服了高RAP掺量热再生混合料低温性能差的技术缺陷。证明了TB胶粉对热再生混合料自愈合性能的改善效果,在14%~18%TB胶粉掺量范围内,热再生混合料的劲度模量恢复率可达67.6%~76.9%,疲劳寿命恢复率可达57.6%~74.3%,劲度模量恢复率为基质沥青、SBS改性沥青热再生混合料的2.9~3.1倍、1.9~2.2倍。     

RAP掺量与新旧沥青融合程度对热再生混合料性能的影响

通过变化RAP掺量为20%～50%试验,研究常规未知新旧沥青融合状态与模拟新旧沥青100%融合状态下热再生混合料高温及低温性能、水稳定性、抗疲劳性能。结果表明：两种融合状态下,热再生混合料抗车辙性能均随RAP掺量增大而提高,低温抗裂性能和水稳定性均随RAP掺量增大而降低。新旧沥青融合程度和RAP掺量对热再生混合料的高温及低温性能、水稳定性、抗疲劳耐久性能有显著影响。与常规拌和工艺相比,新旧料100%融合工艺制备的热再生混合料其高温稳定性稍差,但具有更好的低温抗裂性能、水稳定性和抗疲劳耐久性能,配合比设计时应考虑新旧沥青融合程度对高RAP掺量热再生混合料路用性能与抗疲劳耐久性能的影响。     

岩沥青+SBS复合改性沥青及混合料性能研究

基于岩沥青+SBS复合改性沥青及混合料的路用性能,通过室内试验分别对复合改性工艺、岩沥青掺量、复合改性沥青性能指标,复合改性沥青混合料高温、低温和水稳定性能等进行研究.试验结果表明添加岩沥青后,沥青混合料的高温、水稳定性能均有改善,其中,5％的岩沥青掺量能使混合料的高温性能获得较大提高,水稳定能力得到改善,同时低温性能也得到保证.     

抗剥落剂和纤维对热(温)再生沥青混合料水稳定性及抗裂性能的影响

为了改善高RAP掺量热再生和温再生沥青混合料的水稳定性、低温抗裂性及抗疲劳耐久性,基于沥青表面能测试和黏附功计算,研究了老化沥青、温拌剂、纤维、抗剥落剂对沥青-集料黏结强度的影响,进而采用车辙试验、低温弯曲试验、冻融循环试验和四分点加载疲劳试验研究了纤维和抗剥落剂对热再生混合料路用性能和抗疲劳耐久性的影响,并揭示了纤维和抗剥落剂对热再生混合料水稳定性和低温抗裂性能的影响机理。研究结果表明,导致热再生和温拌再生水稳定性较低的原因是沥青老化后表面能的降低,掺加温拌剂降低了沥青的表面能,降低了沥青-集料界面的黏结强度;掺加抗剥落剂、纤维剂纤维与抗剥落剂复合改性剂可显著改善沥青表面能、增大沥青与集料之间的粘附功,提高沥青与集料之间的粘附性;将抗剥落剂与纤维复配可显著改善热(温)再生沥青混合料的低温性能,纤维与抗剥落剂不仅显著提高了热(温)再生混合料的劈裂强度和水稳定性,也延缓了冻融循环作用下热(温)再生混合料劈裂强度的衰变历程;掺加抗剥落剂、纤维剂纤维与抗剥落剂复合改性剂均可显著改善热(温)再生混合料的弯曲劲度模量和抗疲劳寿命,,纤维与抗剥落剂复合改性热再生混合料的各项路用性能均满足规范要求,建议优先采用玄武岩与抗剥落剂复配方案来改善高RAP掺量热(温)再生混合料的耐候性。     

生物沥青-岩沥青复合改性沥青混合料的使用性能

为了研究复合改性剂的掺入对改性沥青混合料使用性能的影响,以70~#石油沥青作为基质沥青、蓖麻油植物沥青和岩沥青为改性剂,制备了复合改性剂掺量为0～60%的生物沥青-岩沥青复合改性沥青混合料,设计了级配为AC-20C的沥青混合料,采用车辙试验、Marshall稳定度试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、小梁低温弯曲试验的方法,分析了不同掺量复合改性沥青混合料的Marshall试验稳定度、车辙试验动稳定度、浸水马歇尔试验残留稳定度和冻融劈裂试验残留强度比以及弯曲试验破坏应变。结果表明,复合改性剂掺量不超过最不利掺量时,其掺入将会降低沥青混合料的高温稳定性,随着复合改性剂掺量的继续增加,沥青混合料的高温稳定性逐渐得到提高;掺入复合改性剂后,沥青混合料的水稳定性迅速下降,采用1%消石灰代替部分矿粉后,水稳定性得到明显增强,复合改性剂掺量超过25%时,符合沥青混合料施工技术规范中关于水稳定性的规定;复合改性剂的掺量在最佳掺量范围内,沥青混合料的低温抗裂性得到改善,反之,复合改性剂的掺入对沥青混合料的低温抗裂性产生不利影响,掺量不超过40%时满足冬温区的相应技术要求;路用沥青混合料推荐的复合改性剂掺量范围为25%～40%。     

植物油再生沥青及其混合料路用性能试验研究

为了缓解沥青路面大中修过程中废旧沥青混合料(RAP)的再生利用问题,研究采用菜籽油作为基础油分,添加邻苯二甲酸二甲酯(DMP)作为增塑成分,环氧大豆油作为抗氧化组分复配出一种具有增溶、降黏、抗氧化作用的新型环保再生剂。通过沥青动态剪切流变(DSR)试验验证再生剂对老化沥青的再生效果,并阐释新-旧沥青在再生剂作用下的渗透融合过程。再生沥青及其混合料试验结果表明:1)在0%～6%范围内,随着ZDDP含量的增加,再生剂抗老化性能不断提高; 2)在0%～8%区间内,随着再生剂掺量的增加,再生沥青混合料水稳定性能不断增长,但相较于低温性能对RAP掺量影响较小; 3)添加老化沥青质量6%的再生剂,可确保80%RAP掺量混合料的低温和水稳定性满足规范要求。     

橡胶粉/高黏剂复合改性沥青制备研究

采用废旧橡胶粉和高黏剂对70号基质沥青进行复合改性制备改性沥青。通过正交试验分析了废旧橡胶粉目数、掺量和高黏剂掺量对沥青性能的影响,并在高温稳定性、低温柔韧性、弹性恢复性能的基础上结合135℃黏度指标进行控制,综合考虑价格成本和废旧橡胶粉利用量因素,优选出正交试验设计下最佳方案为:添加10%掺量的60目橡胶粉与8%掺量的高黏剂复合改性。在与传统单一改性沥青对比发现:最佳方案下的改性沥青高温、低温和弹性恢复性能优于橡胶沥青和SBS改性沥青,而稍低于高黏沥青,但其成本较低,易于施工,经济环保优势显著,应用前景良好。     

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。     

再生沥青混合料RAP掺量对使用性能的影响

为了探讨再生沥青混合料的使用性能,对25％、55％和85％的3种不同RAP掺量的热拌再生沥青混合料进行了实验室试验.试验结果与分析表明:再生沥青混合料的最佳沥青用量随着RAP掺量的增加略有减少,在4.79％到4.50％之间.再生沥青混合料的高温稳定性、水稳定性、低温性能、渗水性能等技术指标均满足现行规范对新沥青混合料的要求.随着RAP掺量的增加,再生沥青混合料的高温稳定性、水稳定性有不同程度的增强,但低温性能、渗水性能有不同程度的减弱.     

回收料掺量对温拌再生SMA沥青混合料性能的影响

为了优化出最佳的回收沥青路面材料(RAP)掺量(质量分数),通过室内试验研究了RAP掺量对Sasobit、Evotherm、Aspha-min三种温拌再生SMA沥青混合料高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性及疲劳耐久性的影响,并将其与普通SMA和热再生SMA沥青混凝土进行了对比。结果表明:基于表面活性剂的温拌技术可使热再生混合料的出料温度降低20~30℃,采用温拌技术可将RAP掺量提高到50%;3种温拌再生SMA沥青混合料的高温稳定性随RAP掺量的增加先升后降,且在RAP掺量为30%~40%时出现峰值,水稳定性、低温抗裂均随RAP掺量的增加而逐渐降低,增大RAP掺量对温再生沥青混合料低应变水平下的疲劳寿命影响不大,但会大幅度降低高应变水平下的疲劳寿命;温拌再生沥青混合料的水稳定性、低温抗裂性较热拌再生沥青混合料差,高温稳定性和低应变水平下的疲劳性能优于热拌再生沥青混合料;在相同RAP掺量情况下,Evotherm温拌再生沥青混合料的综合路用性能最优,RAP掺量小于40%时温再生SMA混合料的各项路用性能均满足现行施工规范的要求,推荐用于温拌再生SMA混合料的最大RAP掺量为40%,工程实践中可根据道路所在气候分区特点综合考虑RAP掺量。     

纤维种类对高RAP掺量沥青混合料路用性能的影响

为研究不同纤维对高RAP掺量沥青混合料路用性能的影响,通过室内试验对聚酯纤维、玄武岩纤维、木质素纤维、钢纤维、普通沥青混合料以及添加HR-1325型再生剂的高RAP掺量再生沥青混合料进行配合比设计.对在同比例、同级配条件下混合料的高温性能、水稳定性能以及低温性能进行研究.结果表明:与玄武纤维、木质素纤维、纲纤维相比,聚...     

抗车辙剂对AC-20C型SBS复合改性沥青混合料性能影响研究

依托丹东至锡林浩特高速公路锡林郭勒盟段沥青混凝土工程,开展了SBS改性沥青AC-20C中掺加抗车辙剂的复合改性研究,分别采用0、0.2%、0.3%、0.4%四个掺量,进行AC-20C混合料的车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验及低温弯曲试验,分析了抗车辙剂掺量对SBS改性沥青AC-20C混合料的高、低温性能及水稳定性的影响,并确定了抗车辙剂的掺量。结果表明:随着抗车辙剂掺量的增加,复合改性沥青AC-20C混合料的高温性能显著提高,水稳定性略有提高,低温性能呈先增加后降低的趋势,综合试验结果及工程经济性,确定改性沥青AC-20C混合料中抗车辙剂适宜的掺量为0.25%。     

中面层再生混合料路用性能对RAP掺量的敏感性分析

为了明确RAP掺量变化对中面层再生沥青混合料各路用性能的影响程度,本文通过大量的室内试验,系统研究了RAP掺量分别为0%、20%、30%、40%时,AC-20再生沥青混合料的高温性能、低温抗裂性能、水稳定性能和疲劳性能的变化规律,并对试验结果进行回归分析。研究结果表明:再生沥青混合料水稳定性能对RAP掺量敏感程度最大,低温抗裂性能和疲劳性能次之,高温性能再次之;再生沥青混合料的水稳定性能是否满足要求应作为确定RAP掺量的首要标准。     

老化SBS改性沥青混合料再生方式及RS因子可行性研究

选择3种沥青、1种改性剂组成4种再生方式对老化SBS改性沥青混合料进行再生研究,通过车辙、小梁弯曲、冻融劈裂试验比较4种再生混合料路用性能变化情况,确定不同再生方式下RAP的最大掺量及不同再生料性能优劣差异;利用汉堡试验进行性能验证,对汉堡试验性能评价指标进行分析,探讨其存在的不足,提出新的评价因子。结果表明:不同再生方式制备的再生混合料随着RAP掺量的增加,路用性能变化趋势差异较大,其中添加新SBS改性沥青与新集料对再生料的低温性能最有利,添加新基质沥青、再生剂及新集料对再生料的水稳性能最有利。车辙稳定度RS作为汉堡试验时高温性能的评价因子具有一定的可行性,可以用来直观比较不同方式下RAP掺量对再生沥青混合料性能的影响程度,确定各方式下高温性能的优劣。     

胶粉及PE复合改性沥青混合料路用性能试验研究

为改善沥青混合料的路用性能,采用胶粉、聚乙烯(PE)对沥青混合料进行改性,对比分析了胶粉改性沥青混合料与基质沥青混合料、SBS改性沥青混合料高、低温性能、水稳定性能,并研究了PE掺量对胶粉复合改性沥青混合料性能的影响,并将此技术应用到河南省机西高速公路二期路面工程中。研究表明:随着胶粉掺量的增加,改性沥青混合料动稳定度不断增大,胶粉掺量为20%时改性沥青混合料与SBS掺量为4.5%的改性沥青混合料高温性能相当,而低温性能、水稳定性能均优于SBS改性沥青混合料;随着PE掺量增加,复合改性沥青混合料的高温抗车辙性能及水稳定性能不断提高,低温性能有所降低,但仍高于基质沥青混合料。     

SBS与TPS复合改性沥青混合料路用性能研究

主要对复合改性沥青混合料路用性能进行研究分析.将应用较为普遍的SBS改性剂与新型TPS沥青改性剂对基质沥青进行复合改性,使用高速剪切仪制备SBS与TPS复合改性沥青.对复合改性沥青混合料的高温稳定性、低温性能、水稳定性和抗疲劳性能进行试验研究,并与基质沥青混合料和SBS改性沥青混合料进行对比.试验分析表明:SBS与TPS复合改性沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性和抗疲劳性能都有很大提高(尤其是抗疲劳性能),水稳定性略有增加.     

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。     

聚合物改性天然沥青温拌再生混合料设计方法及其混合料性能

针对高RAP温拌再生沥青混凝土RAP掺量低,在使用过程中容易出现松散、开裂的问题,提出采用杂化纤维与聚合物改性天然沥青复配方案来确保高RAP掺量温再生混合料高低温性能与耐久性能的平衡。基于室内配合比的试验、路用性能试验、浸水汉堡车辙试验、四点弯曲疲劳试验研究了复合纤维与聚合物改性天然沥青温再生混合料室内配合比设计方法、路用性能及耐久性能。试验结果表明,以"等目标空隙率法"确定高RAP掺量温拌再生混合料的拌和压实温度是合理可行的。掺加BRA岩沥青、TLA湖沥青、青川岩沥青后,温再生混合料高温性能随天然沥青掺量增大而增大,疲劳性能和低温抗裂性能在3种天然沥青掺量达到8%~10%时出现峰值,天然沥青与杂化纤维复合添加剂可显著改善温再生混合料浸水后的抗剥落速率并显著降低车辙深度。室内试验和试验路铺筑结果表明,杂化纤维与聚合物改性天然沥青能够改善温再生沥青混凝土路面抗车辙性能、提高路面水损害及抗裂性能,对温再生混合料综合路用性能的改善效果优于SBS改性沥青,复合纤维与聚合物改性天然沥青对温再生混合料能够改善沥青混凝土路面的综合性能,可适用于高温多雨区重载沥青混凝土路面,具有推广应用价值。     

SBS/纳米SiO2复合改性再生沥青混合料抗裂性能研究

为解决再生沥青混合料抗裂性能不足的问题,选择纳米SiO2和SBS为改性剂,分别制备纳米Si O2改性再生沥青混合料、SBS改性再生沥青混合料、SBS/纳米SiO2复合改性再生沥青混合料和普通再生沥青混合料,对几种混合料进行试验,包括圆盘拉伸试验(DCT)、小梁试验和疲劳试验,以确定不同沥青混合料的抗裂性能。结果表明,使用改性沥青对再生沥青混合料的低温性能和抗疲劳性能有促进作用,且SBS/纳米SiO2复合改性再生沥青混合料的整体抗裂性能最优。为此,建议应用较高掺量旧沥青路面材料(RAP)时,采用SBS/纳米SiO2复合改性沥青会显著改善整体混合料的抗裂性能。