焚化炉底渣与RAP对沥青混凝土疲劳特性影响

研究中使用AC-10(黏度分级)为软化剂,控制目标黏度为2 000poise,根据再生配比设计计算沥青用量。接着对焚化炉底渣以及回收沥青混凝土进行基本物理性质试验,添加不同含量的焚化炉底渣和回收沥青混凝土,评估两者对于沥青混凝土松弛模量以及疲劳性能的影响。试验结果显示,回收沥青混凝土取代量高会使得松弛模量最大值提高,添加RAP的试件的最大值为未添加的1.5~2倍,推测为回收料所含的老化沥青使试件劲度提高所造成的影响。而天然粒料取代量高的情况下,试件松弛模量平缓值有下降的趋势,这可能受底渣本身多孔易碎性的结构特性影响。当RAP添加量20%以内及底渣添加量20%以内时,松弛速率影响较小。在试件疲劳寿命部分,以劲度曲线、累积消散能、能量比、消散能比等方式评估疲劳寿命,并比较其差异。回收料含量高的试件,微观裂缝发生的荷载次数有下降趋势,底渣含量增加至30%时较易生成微观裂缝;而底渣含量增加至30%以及RAP含量增加至40%时,疲劳寿命有下降的趋势。     

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。     

热再生沥青混合料疲劳特性试验研究

为研究热再生沥青混合料的疲劳特性,基于四点弯曲试验分析了旧沥青混合料(RAP)掺量、应变水平、加载频率等因素对热再生沥青混合料疲劳寿命的影响规律,并与APA疲劳试验结果进行了比较验证。结果表明:四点弯曲试验与APA试验结果具有一致性,随着RAP掺量增加,混合料疲劳寿命不断降低,当RAP掺量大于30%时,降低幅度尤为明显;热再生沥青混合料疲劳寿命与施加应变值满足幂函数疲劳方程,RAP掺量越高试件疲劳寿命对荷载水平变化越敏感;试验中提高加载频率,试件的疲劳寿命随之增加,且在低应变水平下,加载频率变化引起试件的疲劳寿命差异更大。     

温拌再生沥青混合料疲劳性能

本文通过对添加回收旧料(RAP)温拌沥青混合料与未添加再生剂的沥青混合料进行劲度模量和疲劳性能的试验研究。选用Sasobit和Aspha-min两种温拌剂制备温拌沥青,制备5种不同的沥青混合料,掺法分别为30%RAP,30%RAP和温拌剂(Sasobit,Aspha-min),30%RAP、温拌剂和再生剂。结果表明,添加温拌剂与普通沥青混合料添加RAP在劲度模量上没有明显的变化,而间接拉伸疲劳试验结果表明在不同试验温度条件下,添加温拌剂和再生剂的沥青混合料疲劳性能明显提高。     

RAP掺量对再生沥青路面基层性能影响研究

为了探究沥青路面回收料(RAP)掺量对级配碎石基层弹性模量及渗透性的影响及其作用机理,该文采用三轴重复加载试验,分别测定不同RAP含量试件的回弹模量,并通过常水头渗透试验测定各RAP含量试件的渗透系数。在此基础上,利用X射线计算机层析成像技术(X-ray CT)分别研究了RAP含量为0~80%试件的内部结构。结果表明:随着RAP比例的增加,弹性模量也随之增加,而渗透率系数随之减小。通过对试件微观分析发现,含RAP的试件比无RAP级配碎石试件空隙率要低,这可能是导致前者有更高的弹性模量和较低的渗透率的原因之一。     

基于人工神经网络模型的橡胶沥青混凝土再生疲劳寿命预测

采用两种不同类型的橡胶(常温橡胶和低温橡胶)、两种不同来源的旧沥青混凝土(RAP)、4种橡胶含量(0%、5%、10%和15%)制备了190多种疲劳性小梁试件,并分别在5℃和20℃下对小梁试件进行疲劳试验。运用人工神经网络模型进行了疲劳寿命预测。试验结果表明:人工神经网络(ANN)技术能有效地预测改性沥青混合料的疲劳寿命。     

考虑裂缝扩展的沥青路面疲劳寿命预估方法

为准确预估沥青路面的疲劳寿命,建立带预制裂缝的三维有限元模型,预制裂缝贯穿基层并扩展至沥青层底1 cm,通过对比分析标准轴载作用下,沥青层厚度、沥青层模量、半刚性基层厚度、地基模量、裂缝长度,以及裂缝宽度对应力强度因子的影响,从而基于Paris公式构建了基于病害发展的路面结构寿命预估模型.结果表明,影响张开型裂缝的主要...     

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。     

共振碎石化后沥青加铺层应力与疲劳断裂分析

针对共振碎石化后沥青加铺层的反射裂缝防治机理和作为长寿命路面结构的应用问题，使用有限元方法对水泥混凝土路面沥青加铺层和共振碎石化后沥青加铺层的受力特性和疲劳寿命进行了分析，研究了共振碎石化后沥青加铺层在各影响因素下的裂缝尖端应力强度因子和疲劳寿命变化规律。结果表明，共振碎石化技术有效减小了沥青加铺层的层底应力和裂尖应力强度因子，疲劳寿命是水泥混凝土路面直接沥青加铺层的8.75倍，可满足长寿命路面的设计要求。共振碎石化后沥青加铺层的疲劳寿命随面层模量和轴载的增大而递减，随共振结构层模量的增大而先减后增，随面层厚度和车速的增大而递增。     

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。     

孔隙率对沥青混合料水稳定性影响研究

沥青混凝土路面水敏感性一直为路面工程界所重视的重要问题。影响沥青混凝土水敏感性的因子有很多，包括材料性质、沥青混合料性质、施工质量及交通与环境条件。水的扩散及沥青混合料空隙率为重要影响因素。许多实验室以不同试验方法评估沥青混凝土水侵害的行为，较常用试验方法包括煮沸试验、马歇尔抗拉强度试验、浸没试验、修正 Lottman试验等。以上这些试验方法简单操作，而其有效性仍无法提供沥青混凝土水侵害破坏的机制。研究目的是在实验室分别制作8％及11％空隙率的密级配沥青混凝土试件，并施予70％～80％饱和度，进行动态模量试验及获得动态模量主曲线，再以相同试件进行力学试验获得疲劳破坏圈数，借以了解沥青混凝土孔隙率对动态模量及疲劳破坏的影响，并探讨在不同空隙率下沥青混凝土的水敏感性。试验结果表明，空隙率与水饱和越小，模量衰减程度较大，表示应力松弛较快，抗裂性较佳，水敏感性较佳；反之模量衰减程度较小表示应力松弛较慢，较容易产生开裂，水敏感性较差。     

基于沥青路面结构层疲劳寿命的路面结构层模量组合研究

考虑路面各结构层不同的模量组合,建立不同路面结构的有限元模型,分析基层模量和底基层模量对于沥青面层层底拉应力和底基层层底拉应力的影响规律,并通过沥青路面抗疲劳开裂的经验公式,预测不同路面结构组合的沥青路面疲劳寿命,分别对沥青面层和基层合理的模量组合,以及底基层和路基模量匹配进行研究.结果表明:当面层与基层模量比值(E面层/E基层)小于1.8时,沥青面层疲劳寿命随E面层/E基层的增加迅速降低,E面层/E基层大于1.8时,面层疲劳寿命随E面层/E基层的增加缓慢降低,疲劳寿命预测值降为2.3万～160万轴次;底基层模量和路基模量比值(E底基/E路基)较低时,底基层疲劳寿命随E底基/E路基的增加迅速降低,E底基/E路基大于20∶1时,底基层疲劳寿命缓慢降低,疲劳寿命的预测值已经降低到200万标准轴载作用次数以下;通过考虑E面层/E基层和E底基/E路基的路面疲劳寿命等值线图,可以确定路面设计疲劳寿命对应的E面层/E基层和E底层基基/E路基的合理取值.     

再生沥青混合料疲劳性能试验研究

为了评价掺有再生沥青路面(RAP)材料的沥青混合料的疲劳性能,以及不同RAP材料用量对沥青混合料疲劳性能的影响,进行了室内再生沥青混合料疲劳试验研究。疲劳试验中采用了沥青路面表面层沥青混合料,选用了间接拉伸(IDT)强度试验和半圆弯曲(SCB)疲劳试验方法,进行了RAP材料质量分数分别为0%、10%、20%和30%的疲劳试验。试验结果表明:沥青混合料中RAP材料质量分数小于20%时,对沥青混合料疲劳性能影响不大,而RAP材料质量分数为30%时,疲劳性能明显下降。初步建议了表层沥青混合料合适的RAP材料质量分数不宜超过20%。     

高掺量RAP热再生沥青混合料路用性能研究

在保证RAP再生沥青混合料路用性能的同时,如何合理利用废旧沥青混合料,对推进废物再生利用具有重大的意义。文章通过对石安高速上面层刨铣料进行抽提筛分试验,评价RAP材料的相关性能;确定了RAP掺量为20%、30%、40%时再生混合料最佳沥青用量,然后开展浸水马歇尔试验、车辙试验、小梁低温弯曲试验、冻融劈裂试验及再生沥青混合料疲劳试验;同时系统地分析了不同RAP掺量对热再生沥青混合料的疲劳性能、高温稳定性、水稳定性以及低温抗裂性的影响规律。研究表明:回收旧沥青的黏度值、延度及软化点均呈现下降趋势;不同的掺配满足各体积指标要求4.75mm的通过率和最佳沥青用量。     

沥青混合料劈裂疲劳过程刚度衰减及路面模拟分析

为研究沥青混合料在使用过程中材料属性的变化规律,选择典型路面结构为载体探讨沥青混合料刚度衰减规律及衰减后路面力学状态。以AC-13C、AC-20C、AC-25C沥青混合料为研究对象,设计劈裂强度试验、劈裂疲劳试验得到其疲劳寿命。通过定义沥青混合料不同损伤程度D(0%、20%、40%、50%、60%、80%)及寿命比S,得出各疲劳损伤程度下沥青混合料疲劳作用次数。通过类比沥青混合料抗压回弹模量测试方法,提出了测定疲劳损伤后的劈裂回弹模量测试方法,导出劈裂刚度模量E的表达式;建立随疲劳损伤过程沥青混合料刚度衰减规律。通过ABAQUS有限元法模拟路面结构层和受力状况,将不同损伤程度刚度模量赋值于路面层状模型中,导出上面层竖向位移和下面层层底拉应力参数。结果表明:随着使用过程疲劳损伤不断累积,沥青混合料能刚度模量不断衰减;并且随刚度衰减,面层层底拉应力增加上面层抵抗变形能力下降而变形增加。     

沥青混凝土路面结构组合力学分析

沥青混凝土路面面层厚度和基层模量是路面结构设计中的重要参数。采用3种典型路面结构,分析基层模量变化时的面层最大剪应力和层底弯拉应变的变化趋势。结果表明,增加沥青混凝土层厚度和增大基层模量能减小层底弯拉应变,有利于获得更长的结构疲劳寿命。同时,基层模量增大使面层剪应力增大。为此,在原有的层底弯拉应变和基顶压应变指标的基础上,提出增加抗剪指标以控制基层模量在合理范围内,防止出现过早的局部损坏。最后,提出了长寿命沥青混凝土路面组合设计的建议。     

高模量沥青混凝土力学性能试验研究

从高模量沥青混凝土材料组成设计入手,通过沥青混凝土力学性能试验,分析低标号沥青、外掺剂用量对高模量沥青混凝土力学性能的影响规律。试验研究结果显示:低标号沥青可提高沥青混凝土的力学强度;沥青混凝土的回弹模量、劈裂强度和动态抗压模量随外掺剂用量的增加呈增加趋势,当外掺剂用量增加至混合料用量的0.7 %时,沥青混凝土的回弹模量增加幅度平均可达到50 %左右;添加外掺剂的沥青混凝土,其累积变形在一定程度上有所降低。     

沥青混合料离析对沥青混凝土路面疲劳寿命的影响

将沥青混合料离析分为无、轻度和重度3种水平,根据不同程度离析混合料级配、沥青用量与空隙率等关键指标,计算不同季节不同离析程度的沥青混合料动态模量。根据动态模量,进行力学分析,计算得到不同程度离析发生在各个结构层时沥青混凝土层层底拉应变。运用AI疲劳方程,计算各个沥青混凝土层疲劳寿命,结果表明,发生离析层位的疲劳寿命大大减小,同时对其他没有发生离析层位的疲劳寿命也有一定的影响。     

掺沥青路面回收料再生水泥混凝土抗冻性能研究

为研究掺沥青路面回收料(RAP)再生水泥混凝土的抗冻性能,采用慢冻法研究了冻融循环下RAP掺量(20%、30%、40%、50%)和水灰比(0.4、0.5、0.6、0.7)对再生水泥混凝土外观形貌和抗压强度损失率的影响。结果表明：在冻融循环下,掺沥青路面回收料再生水泥混凝土外观形貌表现出表面裂缝出现-裂缝延伸扩展-裂缝遍布表面-表面浆体胀落-试件彻底解体等发展历程。冻融早期再生水泥混凝土的抗压强度损失较为缓慢,随着冻融次数的不断增加,再生水泥混凝土的强度损失速度也随之加快。随着RAP掺量和水灰比增大,再生水泥混凝土抗压强度损失率随之增大,冻胀解体时承受的循环次数随之减小,抗冻性能随之减弱。     

寒区RAP配合比优化设计及路用性能研究

RAP热再生时的配合比、旧料掺量以及再生后混合料性能一直是近年来沥青路面再生与重建的重要话题。本文选择添加A-90新沥青作为RAP中老化沥青的再生方式,采用马歇尔设计方法对再生混合料AC-20的配合比进行优化设计;基于配合比设计结果,研究15%、20%、25%、30%四种RAP掺量对再生混合料路用性能的影响。研究结果表明:马歇尔法设计的再生沥青混合料体积指标以及性能指标均满足规范要求。RAP掺量不高于25%时,随RAP掺量的增加,再生沥青混合料的高温性能逐渐提升,低温抗裂性、水稳定性以及疲劳耐久性能逐渐下降。针对本文研究采用的RAP,结合呼伦贝尔的气候特征,推荐AC-20再生混合料RAP的最大掺量不宜超过25%。