对规范(JTG F41-2008)中乳化沥青混合料冷再生配合比设计方法的讨论

全球范围内还没有得到普遍认可的冷再生混合料配合比设计方法。文章主要针对国内新发布的《公路沥青路面再生技术规范》(JTG F41-2008)中的乳化沥青冷再生混合料配合比设计方法中的一些问题进行探讨;这些问题在国外相关设计方法中同样存在。文章提出了早期强度概念评价乳化沥青冷再生混合料的早期强度,采用修正马歇尔试验方法评价其后期强度,针对水泥-乳化沥青冷再生混合料的特点对其试验方法进行了修正。     

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。     

乳化沥青冷再生混合料的早期强度性能评价研究

针对乳化沥青冷再生混合料的特点，通过对目前冷再生设计方法的比较，提出乳化沥青冷再生混合料早期强度的评价方法。介绍了乳化沥青配方早期强度选择的基本流程，最后通过混合料早期黏聚力，抗磨耗能力及取芯能力确定最佳乳化沥青配方，并结合工程实践说明新设计方法是可行的。     

高性能乳化沥青冷再生混合料设计方法研究

研究了乳化剂、基质沥青对乳化沥青性能的影响规律以及适用于冷再生的乳化沥青配方及其与旧料之间的配伍性,在JTG F41-2008《公路沥青路面再生技术规范》的基础上,通过大量室内试验和理论分析,并结合京港澳高速公路郑漯改扩建实体工程,提出了高性能乳化沥青混合料设计方法,为高性能乳化沥青冷再生混合料设计提供参考.     

改进的水泥-乳化沥青冷再生混合料设计方法

文章通过实验,采用水泥和乳化沥青为再生剂进行了水泥乳化沥青冷再生混合料的配合比设计。实验结果表明:第二次成型的时间选择在30℃恒温烘箱中养生后的24h较好,水泥乳化沥青冷再生混合料设计过程中采用最佳有效流体含量指标确定外掺水量是比较合理的,采用60℃温度条件下的第二次击实更能模拟现场压实,在满足劈裂强度要求条件下采用无侧限抗压强度最大值求最佳沥青能降低乳化沥青的用量,采用此最佳沥青进行车辙试验,结果表明高温稳定性良好。     

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%。     

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。     

厂拌乳化沥青冷再生配合比设计

为了提出厂拌乳化沥青冷再生配合比,通过九江-景德镇高速公路改建项目冷再生沥青混合料配合比设计的实例,结合室内试验,确定了最佳含水量,研究了水泥含量对冷再生混合料劈裂强度、疲劳寿命的影响,以及乳化沥青含量对冷再生混合料劈裂强度、浸水劈裂强度、残留强度比、马歇尔稳定度的影响,并确定了最佳配合比。     

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.     

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。     

乳化沥青冷再生技术应用于路面面层中的室内混合料配合比设计与性能研究

针对乳化沥青冷再生混合料初期易松散破坏而一般只应于基层冷再生的局限,文中提出了将乳化沥青冷再生技术应用于路面面层中新的设计和性能研究方法。设计方法采用Surperpave体积设计方法,并给出了再生料中最佳用油量与用水量的直观方法与室内成型工艺;混合料成型采用旋转压实成型,其研究方法采用修正肯塔堡飞散试验和残留稳定度与冻融劈裂试验分别评价混合料前期抗松散性和水稳定性,采用标准Marshall以及车辙试验来评价混合料高温稳定性能,采用小梁弯曲试验来评价低温抗裂性能。最后,从室内配合比设计与性能的良好性来看,乳化沥青冷再生技术这种工艺应用于路面面层冷再生将会取得很好的环保、经济及优良的路用性能。     

高性能乳化沥青冷再生混合料性能研究

为了确保高RAP掺量的乳化沥青冷再生混合料性能满足路用性能要求,通过开发高性能乳化沥青材料,选择合适的配合比对高性能乳化沥青冷再生混合料的早期抗车辙性能、抗水损性能、早期强度增长特征及疲劳性能进行对比分析。结果表明：采用抗车辙试验评价乳化沥青冷再生混合料通车路面性能,其动稳定度满足规范要求,乳化沥青再生混合料施工完成后可以开放交通;混合料水稳定性满足规范要求,且具有良好的水稳定性;自然养生7 d后的强度与加速养生后强度相当,随着应变水平的降低,乳化沥青冷再生混合料疲劳寿命逐渐提高,整体来说中粒式乳化沥青冷再生混合料疲劳性能优于粗粒式混合料,RAP掺量为100%的乳化沥青冷再生混合料疲劳性能优于RAP掺量为80%的混合料。     

掺加水泥的乳化沥青冷再生沥青混合料设计方法研究

沥青混凝土路面的冷再生可以完全利用旧路面材料,不但节能、环保,而且能延长施工季节、改善工作条件。乳化沥青作为广义的再生剂是最为常用的。乳化沥青冷再生沥青混合料早期强度低,开放交通迟。加入一定比例的水泥,利用水泥吸水水化加速乳化沥青破乳,可起到提高早期强度、缩短开放交通时间的目的。同时水泥又是冷再生沥青混合料的辅助再生剂,可与乳化沥青一起充当结合料。沥青和水泥两种结合料同时存在,混合料的力学特点兼具柔性与刚性,因而,其设计方法应充分考虑乳化沥青和水泥两种结合料各自的影响。     

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。     

乳化沥青冷再生在基层中的应用研究

针对我国目前公路养护及改扩建中沥青路面回收再利用问题,基于乳化沥青冷再生技术,提出将乳化沥青冷再生混合料用作高等级沥青路面的的基层,结合室内试验,确定乳化沥青冷再生混合料的各级配组成,通过强度试验得出乳化沥青最佳用量,在此基础上,研究乳化沥青冷再生基层的施工工艺,并进行施工质量检测和经济效益对比分析。结果表明:乳化沥青在用量为4.22%时再生效果最为理想;乳化沥青冷再生基层施工工艺简单;施工质量满足要求;经济效益明显。     

考虑热压实过程的乳化沥青冷再生混合料设计方法研究

考虑热拌沥青混合料铺筑对冷再生层的＂热压实＂作用,室内试验采用＂两次击实＂的成型方法成型马歇尔及车辙试件;理论分析了土工击实法确定冷再生混合料最佳总水量的不合理性,并推荐采用美国再生沥青协会（ARRA）建议的先由经验初试总水量确定最佳乳化沥青用量,再根据空隙率确定最佳总水量的方法;通过工程实例和试验分析,中国规范中推荐的15℃劈裂强度和干湿劈裂强度比确定最佳乳化沥青用量的方法存在不足,推荐采用40℃马歇尔稳定度指标确定最佳乳化沥青用量,而15℃劈裂强度指标作为性能测试指标之一;采用-10℃低温小梁试验测试了冷再生混合料的低温性能。     

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.     

乳化沥青再生混合料疲劳试验研究

近年来,冷再生技术逐渐被应用到实体工程中。目前,学者们已对冷再生混合料配比、施工方法、路用性能等进行了深入研究,但对于疲劳性能的研究还较少。文中根据国内外研究进展,确定了疲劳试验方法并设计了试验方案,对掺加80%RAP和100%RAP的再生混合料进行疲劳试验,得出了两种再生混合料的疲劳方程,为乳化沥青再生混合料的设计、施工提供参考。     

水性环氧树脂复配SBR改性乳化沥青冷再生混合料路用性能研究

为兼顾水性环氧树脂的热固性、高黏结强度及SBR胶乳的优异低温延展性，将水性环氧树脂与SBR胶乳进行复配，并将水性环氧树脂复配SBR改性乳化沥青应用于100%RAP掺量冷再生混合料，基于力学性能试验、路用性能试验与抗疲劳性能试验，研究水性环氧树脂复配SBR改性乳化沥青对100%RAP掺量冷再生混合料性能的影响。结果表明：水性环氧树脂与SBR复合改性乳化沥青冷再生混合料的综合路用性能优异，将水性环氧树脂与SBR复配显著提高了冷再生混合料的高温稳定性与水稳定性，水性环氧树脂复配SBR改性乳化沥青冷再生混合料可达到热拌沥青混合料的路用性能要求。