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。     

泡沫沥青混合料设计方法的试验研究

在国外,泡沫沥青用于道路的再生十分普遍,而这项技术在我国应用较少。本文结合国外有关研究,提出了泡沫沥青混合料材料组成和设计原理,并通过试验研究得出泡沫沥青用于稳定一定级配路面铣刨料(RAP材料)作为路面基层的可行性。通过分析不同养护方法、不同水泥用量及泡沫沥青用量与间接抗拉强度(劈裂强度)之间存在的关系,得出了确定最佳沥青用量的控制指标。考虑到泡沫沥青混合料的力学特性对湿度有很强的依赖性,初步得出一套基于水稳性的泡沫沥青混合料配合比设计方法。     

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%。     

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.     

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。     

泡沫温拌再生沥青混合料力学性能研究

为了研究不同掺量废旧沥青混合料RAP对泡沫温拌再生沥青混合料力学性能的影响,分别对0%、20%、30%RAP掺量的混合料进行动态模量试验。采用Sigmoid函数拟合得到参考温度T=20℃时的动态模量主曲线,并基于缩减频率f_r对沥青混合料的服役温度进行划分,最后预测得到不同RAP掺量混合料在高温区域的动态模量。试验结果表明:提高RAP掺量能提高混合料的动态模量,尤其在低频高温区内。而在高频低温区,不同RAP掺量主曲线相差不大。当泡沫温拌再生沥青混合料的温度为55～70℃时,预估得到不同RAP掺量的泡沫温拌再生沥青混合料动态模量。当混合料受到的影响温度越高,掺加RAP对提高混合料的模量越有利。     

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。     

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。     

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。     

水泥对乳化沥青冷再生混合料强度的影响

在RAP比例为20%、50%两种条件下、选用3种水泥用量和2种乳化沥青用量进行水泥—乳化沥青再生沥青混合料(CEARM)配合比设计试验,通过比较CEARM初期强度和后期强度,分析了水泥对乳化沥青冷再生混合料强度的影响。结果表明:水泥能显著提高再生混合料的早期强度,对后期强度的影响因RAP比例的不同而异,并据此提出了水泥和乳化沥青适宜用量的确定方法。     

就地热再生施工沥青混合料级配影响性研究

沥青混凝土路面就地热再生由RAP与新沥青混合料构成再生沥青混合料,分析了就地热再生施工中影响新沥青混合料掺量的因素;通过室内试验设计了有差别的3个再生混合料级配,分别通过改变3个级配的新沥青混合料掺量分析了新沥青混合料掺量对各级配的影响,并对其中两个级配在施工现场取料分析级配变化特点。研究认为:就地热再生施工添加新混合料时,掺量总在波动中,会对再生沥青混合料级配产生影响;设计的再生混合料级配越偏离RAP级配,由新沥青混合料掺量变化导致的再生混合料级配变化越大;在RAP级配可作为再生沥青混合料级配的前提下,推荐设计的再生沥青混合料级配靠近RAP级配。     

再生沥青混合料路用性能的对比研究

旨在探讨再生方案和废旧沥青混合料(RAP)掺配率对再生沥青混合料综合路用性能的影响,并采用灰色关联多指标评价方法对比不同再生混合料的优劣。设计RAP掺配率为20%、30%和40%的3种级配,并选用90号和110号基质沥青、再生剂,设计出6种再生沥青混合料;对6种再生混合料进行车辙、低温弯曲和水稳定性试验;采用灰色关联决策评价方法,以动稳定度(DS),低温弯曲应变(εB)和劲度模量(S B),残留稳定度(MS0)和冻融劈裂强度比(TSR)为评价指标,综合对比不同再生混合料的路用性能。研究结果表明:当采用相同的再生方案时,再生混合料的综合路用性能随RAP掺配率的增加而降低;当RAP掺配率相同时,采用高标号沥青再生的混合料较低标号沥青、低标号沥青+再生剂再生的混合料具有更优的综合路用性能,在满足再生沥青标号的前提下优先推荐使用高标号沥青;再生剂会显著提高再生混合料的低温性能,在低温地区可考虑使用再生剂。     

掺加BRA的RAP再生沥青混合料路用性能研究

为了减少沥青路面的永久变形,提高沥青混合料的路用性能,对BRA材料的特性进行了概述。对BRA掺量的RAP再生沥青混合料的原材料及再生混合料配合比设计进行了总结,从高温稳定性能、低温抗裂性能、水稳定性能等方面对BRA掺量的RAP再生沥青混合料路用性能进行了分析。结果表明,BRA外掺用量为2%～3%时,BRA掺量的RAP再生沥青混合料路用综合性能表现较好,适合高温多雨地区的路面施工。该混合料值得在类似项目中推广和应用。     

厂拌热再生沥青混合料中RAP掺量对马歇尔指标的影响分析

马歇尔指标是沥青混合料配合比设计和路面质量控制中的重要参数,而厂拌热再生沥青混合料是一种由新旧集料、新旧沥青、矿粉及外加剂组成的多相混合物,其马歇尔指标受RAP掺量影响较大。为了合理提高RAP掺量,基于马歇尔试验方法和美国沥青协会维姆混合料设计方法,结合工程实践经验,以稳定度、空隙率、矿料间隙率和有效沥青饱和度为主要控制指标,分析RAP掺量对厂拌热再生沥青混合料马歇尔指标的影响规律。     

泡沫沥青现场冷再生室内试验探索

泡沫沥青是高温沥青(140℃以上)遇到冷水滴(环境温度)产生的。当水遇到高温沥青时,发生热量传递,水会迅速蒸发,沥青产生泡沫,体积膨胀至原来的10至20倍。泡沫沥青大大增加了沥青的体积和表面活性,在发泡的过程中,沥青的粘度显著降低,从而使沥青能充分地扩散进骨料中去。由于对旧材料进行重复利用,在施工过程中,路面的几何线形及厚度能得到很好地保持。与其他路面修复技术相比,现场冷再生还能在一定程度上减少连续交通中断的现象。根据旧路调查和FWD弯沉测试结果,确定再生深度,形成了水泥全深度冷再生、泡沫沥青全深度冷再生和泡沫沥青再生旧路面层三种冷再生方案。在参考国内外冷再生技术研究成果的基础上,确定了稳定剂最佳剂量的选择方法,初步形成冷再生混合料的配合比设计方法。     

不同RAP掺量热再生混合料力学性能研究

RAP材料的加入显著影响了沥青混合料的力学参数,因此直接参考规范取值是不合理的做法,系统研究了RAP掺量对热再生混合料抗压回弹模量、动态模量以及劈裂强度的影响,建立了热再生混合料抗压回弹模量与RAP掺量之间的回归关系式,并推荐了不同RAP掺量热再生混合料合理的模量取值范围,为沥青路面热再生混合料路面设计提供参考依据。     

RAP掺量对沥青混合料性能影响研究

旧沥青路面再生利用的技术要求和条件受到原有沥青路面情况、新建或维修路面设计要求以及交通荷载、气候条件等因素的综合影响,因此沥青路面再生技术需要因地制宜。本文结合某工程,开展了RAP掺量对沥青混合料性能影响研究。通过分析不同RAP掺量再生沥青混合料的体积指标、水敏感性及抗车辙性能,发现RAP掺量对上述性能具有显著影响。进一步分析所制备的沥青混合料性能认为,本工程所回收的沥青混合料可用于再生沥青混合料。     

厂拌热再生沥青稳定碎石柔性基层配合比设计及性能试验研究

本文依托G3京台高速公路方兴大道至马堰段改扩建工程,对厂拌热再生沥青稳定碎石柔性基层的配合比设计及性能试验展开研究。对回收沥青路面材料(RAP)进行了性能检测,通过再生沥青性能和矿料合成级配确定了RAP掺配比例,并进行配比设计及性能试验,试验结果表明:RPA性能良好,加入新料与新沥青后,制备出的厂拌热再生沥青稳定碎石性能稳定,具有一定的抗水损害能力,可用作改扩建工程上基层,劈裂强度及回弹模量试验结果可作为路面结构设计参数。     

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。