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。     

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。     

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。     

高废旧料掺量厂拌热再生技术性能研究

为提高厂拌热再生沥青混合料RAP材料的掺量,研究通过控制RAP材料变异性及恢复其性能等手段对不同RAP材料掺量(矿料的20%、30%、40%、50%)的AC-20再生混合料进行使用性能对比研究。由试验结果可得:对RAP材料进行有效分档,控制RAP材料的变异性,通过掺加再生剂能对RAP材料性能进行有效再生,使高RAP掺量热再生混合料具有很好的使用性能;在实际工程应用中可以根据RAP中沥青的老化情况以及再生路面的层次与要求,将再生混合料中RAP掺量提高到40%以上。     

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。     

泡沫沥青掺加粉煤灰冷再生混合料性能研究

将粉煤灰掺入泡沫沥青冷再生混合料中,研究粉煤灰对泡沫沥青冷再生混合料力学性能、路用性能的增强作用。结果表明：粉煤灰在泡沫沥青冷再生混合料中既起到了活性填料作用,又明显改善了泡沫沥青胶浆的微观结构界面。掺加粉煤灰能提高泡沫沥青冷再生混合料最终劈裂强度、改善水稳定性、增加泡沫沥青混合料抗剪切性能,但粉煤灰对泡沫沥青冷再生混合料早期强度增强作用不明显,推荐最佳粉煤灰掺量为10%～14%。     

泡沫温拌再生沥青混合料回弹模量与动态模量的试验研究

为了研究不同RAP掺量对泡沫温拌再生沥青混合料模量的影响，明确泡沫温拌再生沥青混合料的力学性能和黏弹特性，对RAP掺量为0、20%、30%的泡沫温拌再生沥青混合料分别进行回弹模量和动态模量试验。利用回弹模量荷载～变形曲线及应力～应变曲线分别计算得到混合料的加载变形L₀、残余变形L₃以及耗散能W_i。此外，通过构建动态模量主曲线，预测55～70℃范围内动态模量。利用Cole-Cole曲线分析RAP对混合料玻璃态转化温度T_g的影响。研究结果表明，掺加RAP提高了混合料的回弹模量和动态模量，随着RAP掺量的增加，混合料的加载变形L₀、残余变形L₃以及耗散能W_i均有所降低。动态模量主曲线预测结果表明，当温度为70℃时，掺加30%RAP时动态模量比0 RAP和20%RAP分别提高了63.6%和52.3%。Cole-Cole曲线表明，添加RAP后混合料的玻璃态转化温度T_g由5℃向20℃偏移。上述指标均能够有效评价泡沫温拌再生沥...     

高比例冷再生用水性环氧树脂基胶结料性能研究

沥青混合料冷再生是一种低碳环保的路面再生技术。为改善冷再生技术存在的低沥青混合料回收料(RAP)利用率、高胶结料用量的问题，设计了一种水性环氧树脂基胶结料，通过具有渗透能力的扩散组分实现RAP中老化沥青的有效利用。首先，基于分子动力学模拟和荧光显微镜分析了胶结料在老化沥青中的渗透扩散行为，验证了扩散组分对老化沥青的激活作用；其次，通过分子动力学模拟和附着力测试仪分析了胶结料与集料间的界面黏附，验证了胶结料的黏结能力；然后，借助差式扫描量热仪研究了胶结料的固化性能；最后，验证了低胶结料掺量下水性环氧树脂冷再生沥青混合料的路用性能。研究结果表明：扩散组分能够促进水性环氧树脂体系在老化沥青中的扩散，并且能够渗透到老化沥青中，提高冷再生条件下老化沥青的利用率；扩散组分的残留会影响水性环氧树脂体系与集料的黏附，但在掺量合理的前提下则有利于提升水性环氧树脂与老化沥青之间的黏结强度；扩散组分的掺加并不影响水性环氧树脂体系的固化效率，反而具有促进作用；掺加扩散组分后，水性环氧树脂基胶结料成型的高比例冷再生混合料具有较好的路用性能。     

再生剂对乳化沥青重复冷再生混合料特性的影响

为研究乳化沥青重复老化冷再生混合料结构特性,掌握沥青老化程度对路用性能的影响规律,利用基本性能试验、劈裂强度试验、动态加载疲劳试验及水稳定性试验对掺加不同再生剂的混合料体积参数和性能指标进行分析。结果显示,再生剂能显著改善混合料的力学性能、抗水损害能力和抗疲劳特性,提高重复老化再生混合料的劈裂强度和劈裂最大荷载,降低混合料的空隙率和RAP料重复老化对混合料劈裂强度的劣化作用;随着应力比的增加,再生混合料的荷载呈线性增加趋势,疲劳作用次数呈指数函数下降趋势,且再生剂对混合料疲劳作用次数的改善效果逐渐降低,对疲劳破坏荷载的改善效果无显著变化。     

RAP掺量对温拌再生沥青混合料性能的影响

为了研究RAP(回收沥青路面材料)掺量对温拌再生沥青混合料性能的影响,突破以往厂拌热再生中RAP掺量较低的瓶颈,通过设计不同RAP掺量的AC-16温拌再生沥青混合料,并对再生混合料的最佳沥青用量、拌和压实温度以及路用性能进行试验,研究温拌再生混合料的性能变化规律。试验结果表明,最佳沥青用量随着RAP掺量的增加而增加,而最佳新沥青用量随着RAP掺量的增加而减少,温拌剂的温拌效果随着RAP掺量的增加而减弱,温再生混合料的路用性能在RAP掺量为40%~50%时变化加剧,最终确定温拌再生沥青混合料的RAP掺量宜控制在40%~50%。     

掺水泥乳化沥青冷再生混合料强度影响因素试验研究

采用垂直振动成型方法制备圆柱体试件,通过试验研究了乳化沥青类型和水泥掺量对高速公路路面上面层掺回收料就地冷再生混合料强度的影响。结果表明:与普通中裂乳化沥青冷再生混合料相比,SBR与SBS改性乳化沥青冷再生混合料力学强度可分别至少提高15.0%,9.0%;掺水泥1.5%乳化沥青冷再生混合料的马歇尔稳定度、浸水马歇尔稳定度、劈裂强度和抗剪强度分别至少提高了11.0%,13.0%,19.0%,85.0%。因此,根据力学性能最优原则,选取SBR改性乳化沥青作为冷再生混合料的胶结料;考虑材料经济性问题,建议冷再生混合料中水泥掺量为1.5%。     

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。     

泡沫沥青冷再生混合料设计与性能研究

就泡沫沥青冷再生技术进行专项试验,分析回收沥青路面材料（RAP）的级配特性,,采用间接抗拉强度（ITS）作为控制指标进行混合料配合比设计,并对冷再生混合料力学和路用性能包括无侧限抗压强度、抗压回弹模量、高温稳定性、水稳定性和疲劳特性等进行研究,为泡沫沥青冷再生技术在工程实践中的应用提供数据参考和理论依据。     

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。     

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。     

采用贝雷法的冷再生混合料级配设计研究

为了深入分析冷再生混合料的级配问题,用美国伊州贝雷法进行冷再生混合料级配设计优化研究,并采用乳化沥青和水泥两种添加剂来改善冷再生混合料性能.通过分析比较旧沥青混合料和经过沥青抽提试验后的旧混合料的筛分结果来确定原始旧混合料用作骨料的级配,再分别选用旧沥青混合料原样筛分和抽提筛分曲线来添加一定比例的新骨料和水泥来配置冷再...     

应力吸收层热再生混合料力学性能与路用性能试验研究

RAP中细集料的老化沥青含量大,再生利用价值高,将RAP应用于应力吸收层混合料,可最大资源化提升RAP再生利用价值,降低应力吸收层混合料建设成本。采用车辙试验、小梁弯曲试验、预切缝半圆弯拉试验、复合梁试件扭剪试验、拉拔试验、扭剪疲劳试验、Over Test评价热再生应力吸收层混合料的高低温性能、层间抗剪切性能、抗剪切疲劳性能和抗反射裂缝性能。结果表明：随着RAP掺配比例增大,热再生应力吸收层混合料的油石比降低、高温性能增强,但增大RAP掺量导致热再生应力吸收层混合料低温弯曲应变、断裂能、扭剪强度、拉拔强度、扭剪疲劳寿命和抗反射裂缝性能均降低。在50%RAP掺量下,热再生应力吸收层混合料的动稳定度3 604次/mm,低温弯曲应变4 890με,且Over Test(OT)加载达到了1 200周期,聚合物胶粉复合改性沥青热再生料应力吸收层混合料具有优异的高温韧性和低温延展性与抗反射裂缝性能。     

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。     

泡沫温拌再生沥青与热拌再生沥青温度敏感性研究

对回收沥青掺量分别为0%,20%,40%,60%,80%的泡沫温拌再生沥青和热拌再生沥青进行针入度试验,布氏黏度试验和动态剪切流变试验,研究其温度敏感性能。结果表明:回收沥青的加入可以降低泡沫温拌再生沥青和热拌再生沥青的温度敏感性能,且泡沫温拌再生沥青温度敏感性要小于热拌再生沥青,泡沫温拌再生沥青的力学性能相对稳定;采用黏温指数｜VTS｜和复数模量指数CNI评价泡沫温拌再生沥青的温度敏感性较为合理。