生物沥青混合料试验及应用研究

采用木屑生产出来的生物质重油作为石油沥青替代剂,对不同生物质重油掺量下的改性石油沥青性能进行了试验研究,确定了植物沥青中生物质重油的最佳掺量为10%。在此基础上,对不同生物质重油掺量下的植物沥青混合料的路用性能进行了室内试验研究。研究结果表明:相比于50号基质沥青混合料,当生物沥青混合料中的生物质重油掺量取10%时,生物沥青混合料的低温抗裂性能有较好的改善,且水稳定性能亦有一定程度的提高,高温稳定性能出现了一定程度的降低但满足规范要求;生物沥青混合料的粘附性远优于50号基质沥青。工程应用表明:采用生物沥青混合料进行路面铺筑后,长期路用性能优异,路面平整密实,无裂缝产生,表明生物沥青混合料具有良好的应用效果,具有一定推广应用前景。     

泡沫(乳化)沥青冷再生混合料的剪切性能

为了检验泡沫(乳化)沥青冷再生混合料抗剪切性能,采用简易三轴试验模拟路面内部沥青冷再生混合料的受力状态,分析沥青结合料的种类和掺量、试验级配、水泥掺量、RAP掺配比例对混合料抗剪切强度的影响。结果表明:泡沫(乳化)沥青冷再生混合料具有较大的内摩擦角和较小的黏聚力;泡沫(乳化)沥青最佳用量可采用简易三轴试验剪切强度峰值确定。     

不同纤维对乳化沥青冷再生混合料力学及路用性能的影响

为了提升乳化沥青冷再生混合料的力学性能、路用性能及耐久性能,并将乳化沥青冷再生混合料用于更高路面结构层位,基于力学性能试验,研究不同种类和掺量纤维对乳化沥青冷再生混合料力学性能的影响,采用3大路用性能试验、肯塔堡飞散试验和四点弯曲疲劳试验研究掺加纤维的乳化沥青冷再生混合料路用性能、抗松散性能与耐久性。结果表明,掺加纤维有助于提高乳化沥青冷再生混合料的力学性能、路用性能、抗松散性能和耐久性能,但随着纤维掺量增大乳化沥青冷再生混合料力学性能呈先增大后减小趋势,对纤维乳化沥青冷再生混合料的力学性能而言,存在一个最佳的纤维掺量;对乳化沥青冷再生混合料综合路用性能与疲劳特性的改善效果排序为玄武岩纤维聚丙烯晴纤维聚酯纤维聚丙烯纤维。掺加纤维能够显著改善乳化沥青冷再生混合料高温时在持续荷载作用下的长期稳定性。研究成果为甄选适用于乳化沥青冷再生混合料的纤维种类和合理的纤维掺量提供借鉴。     

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。     

厂拌冷再生沥青混合料生产工艺与质量控制

采用混合料真实矿料级配与RAP材料级配的"双级配控制"方法,进行乳化沥青冷再生混合料配合比设计,需添加部分新的粗集料,改善了再生混合料的矿料级配,提高了混合料的高温稳定性,但也增加了混合料拌和均匀的难度。通过采用65%固含量、沥青平均粒径在5μm以下的均匀稳定的乳化沥青与自主研发的全新的冷再生专用分层多步连续式拌和楼来生产,冷再生混合料均匀、稳定、裹覆良好、色泽发亮、施工性能优良。在生产过程中,通过调整两级搅拌缸中乳化沥青、水的掺加比例以及矿料的添加顺序,并随施工气温的变化,实时调整外掺水量,使拌和工艺最优化、冷再生混合料质量完全可控。     

基于早期抗压强度的乳化沥青冷再生混合料配合比设计方法

为了研究不同级配冷再生混合料的早期强度评价指标及最佳乳化沥青用量(OEC),在RAP料中掺入不同比例的新集料,设计出4种不同级配的冷再生混合料,通过击实试验确定了不同级配混合料的最佳掺水量。针对我国现行规范中最佳乳化沥青用量确定方法的不足,以试件含水率为2%作为试件的试验状态。根据剩余含水率及强度检测结果,确定了采用静压试件在25℃鼓风烘箱中养生27 h后的无侧限抗压强度作为评价乳化沥青冷再生混合料早期强度的指标。以早期抗压强度和干、湿劈裂强度为指标,确定了不添加水泥时冷再生混合料在不同强度指标下对应的OEC。基于冷再生料早期强度,提出了以早期抗压强度为指标确定最佳乳化沥青用量。最后,以早期抗压强度为指标,确定了不同级配混合料的最佳乳化沥青用量。结果表明:同一强度指标下,4种冷再生混合料的最佳沥青用量大小顺序为XL40XL30XL20XL10,表明随着新集料掺量的增加,冷再生混合料的最佳乳化沥青用量也逐渐增加;同一冷再生混合料下,3种强度指标最大值对应的最佳乳化沥青用量大小顺序为OEC_dOEC_wOEC_e,与OEC_d和OEC_w相比,OEC_e少了0.24%～0.5%的乳化沥青用量;与采用OEC_d和OEC_w的冷再生混合料相比,在兼顾后期强度的同时,采用OEC_e的冷再生混合料具有较高的早期强度。冷再生混合料强度虽满足规范要求,但并未表现出较高的力学强度,在此可通过添加适量的水泥来进行改善。     

天然岩沥青掺量对改性沥青及沥青混合料性能影响研究

岩沥青与石油沥青相溶性好,可以替代部分石油沥青。本文通过对不同掺配比例的岩沥青改性沥青及改性沥青混合料进行路用性能试验。试验结果表明,岩沥青的掺加改善了沥青及沥青混合料的高温性能和热稳定性能。综合考虑,建议天然岩沥青改性剂掺量为基质沥青质量的10%。     

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。     

稀浆封层用水性环氧-乳化沥青的制备及配合比设计

采用水性环氧树脂与乳化沥青共混的方法,制备出稀浆封层用水性环氧-乳化沥青。通过砂浆块抗折试验、荧光显微镜分析,对水性环氧-乳化沥青的粘结强度与微观结构进行研究,并得出最佳掺配比例;通过《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中稀浆封层的各项试验方法,确定了稀浆封层用水性环氧-乳化沥青混合料的配合比。结果表明：一定量水性环氧的加入能够提高乳化沥青的粘结强度,二者最佳掺配比例为32：68;最佳掺配比例下的水性环氧-乳化沥青适用于稀浆封层技术,优化出的配合比能够满足稀浆封层技术的各项指标要求。     

冷拌用再生剂的制备及乳化沥青冷再生混合料路用性能研究

为确定再生剂用于冷再生材料的适用性及再生剂的掺入对混合料的影响,由实验室自制两种冷拌用再生剂,并通过再生沥青性能试验,研究了再生剂配比及再生效果;使用旋转压实方法成型乳化沥青冷再生混合料并进行配合比设计;通过15℃劈裂试验、冻融劈裂试验、车辙试验与低温弯曲试验,对比分析了两种再生剂单独使用及配合不同剂量渗透剂使用情况下对混合料强度特性与耐久性的影响。结果表明:再生剂中基础油∶增塑剂∶抗老化剂掺配比例为80∶20∶4时具有良好再生效果,添加8%的再生剂后,室内老化沥青与抽提回收沥青性能指标均能恢复至基质沥青水平;再生剂R1最优掺量为1.2%,再生剂R2最优掺量为0.9%;添加再生剂R1、R2与渗透剂后,冷再生混合料早期强度分别下降11%、19%、9%,而成型强度与后期强度较普通乳化沥青冷再生混合料有所提高;添加再生剂或渗透剂后混合料抗车辙能力下降,但仍满足再生规范要求;添加再生剂能够改善乳化沥青冷再生混合料的水稳定性及低温抗裂性。     

基于废食用油的生物结合料共混沥青及其混合料性能研究

为应对使用石油沥青不断上升的成本和环境保护压力,从废食用油中提取生物结合料作为替代产品,并分别与3种石油沥青(PG 58-28、PG 76-22和PG 82-16)混合,制备出不同质量共混比例的生物结合料共混沥青及其混合料,通过PG分级试验、多应力蠕变恢复试验(MSCR)、动态模量、流变数、间接拉伸和水稳定性等试验,综合评价了沥青及其混合料的路用性能。结果表明:生物共混沥青的抗车辙和疲劳性能劣于石油沥青,而低温延展性有所改善;沥青混合料掺加生物结合料后的刚度、抗车辙和中等温度疲劳性能均有所下降,但其低温抗裂性明显提高;生物结合料共混沥青混合料水稳定性满足AASHTO相关要求,具体变化规律还有待进一步研究。     

橡胶粉改性的乳化沥青冷再生混合料强度特性及路用性能研究

为研究橡胶粉改性乳化沥青和橡胶粉掺量对冷再生混合料强度特性和路用性能的影响,探究橡胶粉改性沥青用于冷再生混合料的可行性,并将其与普通乳化沥青和SBS改性乳化沥青进行了对比,基于乳化沥青冷再生混合料早期强度、力学性能和路用性能要求,确定了适宜的橡胶粉掺量。室内试验结果表明:采用废橡胶粉制备改性乳化沥青是可行的,相比SBS改性乳化沥青,橡胶粉改性乳化沥青具有良好的储存稳定性,且具有更高的柔韧性和弹性。橡胶粉改性乳化沥青可大幅度提高冷再生混合料的路用性能,尤其是显著改善了冷再生混合料的低温抗裂性和抗疲劳耐久性。工程实践证明,橡胶粉改性乳化沥青冷再生混合料摊铺完成4天后即可钻出完整芯样,显著改善了冷再生混合料的早期强度。     

水性环氧乳化沥青冷再生混合料路用性能研究

为提高乳化沥青冷再生混合料路用性能,制备70%RAP(废旧沥青路面回收材料)掺量的水性环氧乳化沥青冷再生混合料进行研究。通过击实试验及劈裂试验确定水性环氧乳化沥青冷再生混合料的最佳含水量和最佳乳化沥青用量分别为4.0%、4.3%;采用沥青混合料车辙试验、低温弯曲试验、冻融劈裂试验及四轮加载磨耗试验评价水性环氧乳化沥青冷再生混合料的性能。试验结果表明：水性环氧乳化沥青冷再生混合料具有更好的高温稳定性、水稳定性和耐久性;低温抗裂性略有降低,但仍满足规范要求;推荐水性环氧树脂掺量为10%。     

乳化沥青冷再生混合料早期强度评价

乳化沥青冷再生混合料需要一定的破乳时间形成强度,从而导致施工工期延长,且混合料强度较低会致使路面后期出现松散、坑洞等病害。通过添加水泥一方面可以加速乳化沥青的破乳速度,同时能够显著提高冷再生混合料的早期强度。该文通过粘结力试验和抗磨耗试验对不同水泥掺量的乳化沥青冷再生混合料早期强度进行了分析研究,且对其水稳定性进行了分析研究。结果表明:随着水泥掺量的不断增加,乳化沥青冷再生混合料的早期强度和抗水损害性能逐渐增大,同时水泥加速了乳化沥青冷再生混合料早期强度的获取速率。然而水泥用量过高时会使冷再生混合料变脆,导致混合料低温性能降低,因此在设计时需要严格控制水泥的掺量。     

特种乳化沥青材料组合设计在山西省干线公路路面改造中的应用研究

本文通过采用新型特种乳化沥青进行冷再生混合料设计,研究冷再生沥青混合料中如何确定RAP最佳含量,为了级配均匀性,AC-16RAP按粒径可以分成5~20mm和0~5mm两档料,按70%比例与新集料掺配可以形成满足现行规范要求的沥青混合料。     

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。     

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.     

乳化沥青冷再生混合料物理参数及高低温性能试验研究

沥青路面冷再生技术将废旧沥青混合料作为原材料,加入乳化沥青、水泥及外加剂,拌合成新的混合料用于铺筑路面,可节约材料、降低造价、节能环保。现采用不同乳化剂类型的乳化沥青作为结合料,在不同乳化沥青用量和水泥用量条件下,进行冷再生沥青混合料物理参数及高、低温性能的试验研究,分析乳化剂类型、乳化沥青用量和水泥用量对混合料高、低温性能的影响。通过试验研究,得到了满足混合料性能规范要求的最佳乳化沥青用量和水泥用量。研究结果对冷再生沥青混合料的工程应用提供理论依据。     

改性乳化沥青-水泥就地冷再生混合料性能研究

为了评价改性乳化沥青-水泥就地冷再生混合料的性能,应用了就地冷再生混合料的配合比设计程序,包括原材料选择、级配设计和性能评价.专用于就地冷再生的改性乳化沥青采用了复配技术和改性剂SBR胶乳,新集料用于调整RAP级配,基于不同改性乳化沥青和水泥含量的性能试验,确定了最佳改性乳化沥青和水泥含量;同时,对通车1a后的再生路面进行了跟踪观测,推荐了用作面层的乳化沥青就地冷再生混合料的性能评价标准.结果表明,改性乳化沥青-水泥就地冷再生混合料具有较好的强度性能、水稳定性和高温稳定性,实践表明就地冷再生是一种经济有效的养护方式,具有明显的经济效益和社会效益.     

乳化沥青冷再生技术在高速公路大修工程中的应用

以江西九(江)-景(德镇)高速公路技术改造试验路工程为依托,进行了原材料、混合料性能等试验,分析了掺加水泥的乳化沥青冷再生机理;采用旋转压实试验对厂拌乳化沥青冷再生混合料进行配比设计,同时对施工工艺及质量控制等方面进行了探讨.结果表明,乳化沥青厂拌冷再生技术各项性能指标能够满足高速公路上基层的使用要求.