不同因素作用下的乳化沥青冷再生混合料破乳规律的试验研究

为了准确地确定乳化沥青冷再生混合料的破乳时间规律,指导冷再生技术的施工,提高乳化沥青冷再生混合料的路用性能,本文提出一种新的方法来确定乳化沥青冷再生混合料的破乳时间规律,然后根据该方法来分析不同因素作用下的乳化沥青冷再生混合料的破乳时间规律,最后根据混合料破乳时间规律,并根据不同运距和天气下的因素,指导现场施工。添加剂、乳液的p H值和拌和温度对冷再生混合料的破乳时间的影响比较敏感,可以通过这些因素来根据不同的运距离和天气来改变混合料的配方,使混合料的路用性能最佳。本文提出的确定破乳时间规律的新方法能准确地确定乳化沥青冷再生混合料的破乳时间规律,并且比目前规范的方法更合理。     

乳化沥青冷再生技术破乳时间评价方法研究

乳化沥青冷再生技术破乳速度限制了沥青混合料运输和施工时间,并影响着碾压时机。当前破乳时间的确定是通过人为定性观测,会因个人因素、环境因素、破乳假象等致使破乳时间存在不确定性。本文利用旋转压实仪,在不同养护时间下成型多组马歇尔平行试件,观测压实圈数、压实高度、15℃劈裂强度的曲线变化。结果表明,养护时间在5~7h之间成型的试件,压实高度递减至最小,15℃劈裂强度递增至最大。故可以通过这种方法定量的评价乳化沥青冷再生技术破乳时间。     

基于层次性破乳的乳化沥青冷再生混合料的破乳时间规律性试验研究

为了解决目前厂拌乳化沥青冷再生的相关问题和技术难点,以促进该技术在辽宁地区的应用和推广,本文通过相关的试验研究,研制出1种基于层次性破乳的乳化沥青冷再生混合料,然后分析不同因素作用下基于层性破乳的乳化沥青冷再生混合料破乳时间规律,并分析其路用性能。结果表明在性能基本不变的前题下,可以通过改变添加剂、乳液的p H值和拌和温度来调整基于层次性破乳的厂拌乳化沥青冷再生混合料的破乳时间;基于层次性破乳的厂拌乳化沥青冷再生混合料路用性能比普通厂拌乳化沥青冷再生混合料的路用性能更优越。结论基于层次性破乳的乳化沥青冷再生技术可有效解决目前乳化沥青冷再生技术的技术难题和缺陷。     

乳化沥青冷再生混合料压实特性研究

分别采用旋转压实和马歇尔压实成型乳化沥青冷再生混合料试件,分析其体积参数随旋转压实次数的变化及不同成型方法对其体积参数、强度指标的影响,结果表明旋转压实次数为50次时,乳化沥青冷再生混合料已基本密实,其体积参数、强度指标与马歇尔标准成型基本一致;根据旋转压实的密度曲线计算压实参数,分析乳化沥青用量对乳化沥青冷再生混合料压实特性的影响,结果表明乳化沥青用量为4.0%时,冷再生混合料在摊铺、碾压阶段的施工和易性较好,开放交通后抵抗变形的能力最强。     

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。     

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。     

潭邵高速乳化沥青冷再生施工与试验的匹配性

为了加强试验对潭邵高速大修乳化沥青冷再生施工的指导,通过试验模拟的方式,从原材料特性、拌合方式、混合料成型温度及压实工艺等多方面进行室内设计与现场施工的匹配性研究,提出关键环节的控制要素。研究结果表明,应根据施工现场的实际情况调整试验方法,保证试验数据反映真实的施工情况,从而加强施工现场各影响因素的控制,保证乳化沥青冷再生的施工质量。     

乳化沥青冷再生混合料初期抗磨耗性能评价及技术要求

针对我国现有规范关于乳化沥青冷再生混合料初期强度评价的空白,选取磨耗试验作为评价方法,用对比试验确定了试验的关键参数,包括成型方式、养生温度、养生相对湿度以及养生时间;分析了不同乳化剂种类、乳化剂剂量、乳化沥青用量、水泥剂量和矿料级配对乳化沥青冷再生混合料初期抗磨耗性能的影响,据此提出相应的技术要求;利用方差分析法,分析了不同影响因素的显著性。结果表明:提出的磨耗试验简单、可靠,可用于评价乳化沥青冷再生混合料的初期抗磨耗性能;马歇尔击实法或旋转压实法均可作为磨耗试验试件成型方式,推荐采用大型马歇尔击实法(双面各击实75次)作为标准成型方式;养生条件对乳化沥青冷再生混合料磨耗损失影响较大,随温度的升高或养生时间的延长,磨耗损失均逐渐减小,随相对湿度的增加,磨耗损失逐渐增大;结合我国国情,拟定磨耗试验试件标准养生温度为25℃,养生相对湿度为70%,养生时间为4 h。以磨耗损失不大于3.5%为控制指标,可作为优化乳化沥青冷再生混合料配合比设计的依据;影响乳化沥青冷再生混合料初期抗磨耗性能的各因素依次为水泥剂量乳化剂种类矿料级配乳化沥青用量乳化剂剂量,水泥剂量、乳化剂种类和矿料级配对冷再生混合料初期强度影响显著。     

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。     

不同压实方法对乳化沥青冷再生混合料疲劳性能的影响研究

不同压实成型方法制备的乳化沥青冷再生混合料的疲劳性能存在较大差异，通过采用改进的马歇尔击实法和垂直振动压实法制备两种乳化沥青冷再生混合料，进一步对乳化沥青冷再生混合料进行间接拉伸疲劳试验，在试验结果基础上建立基于Weibull分布的间接拉伸疲劳方程，对不同压实成型方法的疲劳方程参数进行分析研究，探索不同压实成型方法对乳化沥青冷再生混合料疲劳性能的影响。试验结果表明，垂直振动压实法制备乳化沥青冷再生混合料的平均力学强度可达到现场取芯试件的92%，而改进的马歇尔击实成型试件的平均力学强度仅为现场取芯的65%；与改进的马歇尔击实法相比，垂直振动压实法的最佳乳化沥青掺量和外掺水量分别降低了9%和11%，同时抗水损害性能、低温抗裂性能和高温抗车辙性能可分别提高4%、12%和35%；基于Weibull分布建立的疲劳方程可有效评价乳化沥青冷再生混合料的疲劳寿命，垂直振动压实法制备的乳化沥青冷再生混合料表现出良好的应力变化敏感性和疲劳耐久性，其在应力比为0.5时的疲劳寿命是改进马歇尔击实法的1.36倍。     

乳化沥青冷再生混合料最佳拌和用水量确定方法

基于旋转压实成型方法,研究拌和用水量对乳化沥青冷再生混合料密实度、强度等指标的影响,并与土工重型击实法确定的拌和用水量对比。结果表明,旋转压实法成型试件的密实度比重型击实法试件大,最佳拌和用水量比重型击实法确定的小;冷再生混合料的密度及干、湿劈裂强度随拌和用水量的增多先增大后减小;推荐采用兼顾乳化沥青冷再生混合料最优和易性与最大干密度的方法确定最佳用水量。     

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%。     

基于工业CT乳化沥青冷再生混合料细微观结构性能研究

以国内现行的马歇尔击实、静压、振动、轮碾、旋转压实五种成型方式为载体,基于工业CT的无损检测技术和VG软件的三维重构功能对不同成型方式冷再生混合料内部的空级配、空隙等效直径、最可几孔径、空隙形状特征、粗颗粒的颗粒取向以及集料的破损状况等开展了系统研究,并分析给出最可几孔径、集料颗粒取向的数学模型表征以及建立了不同成型方式再生混合料细微观分布特征与力学性能之间的回归关系。研究结果表明:不同成型方式冷再生混合料空级配、最可几孔径之间的差异较为明显,乳化沥青冷再生混合料空隙体积与表面积符合lg V=K*lg S+B双对数线性拟合,将乳化沥青冷再生混合料细微观空隙结构等效为球体只是一种理想状态;不同成型方式乳化沥青冷再生混合料粗集料取向角基本符合洛伦兹分布,成型方式对再生混合料颗粒取向有显著影响,旋转压实、振动两种成型方式与路面芯样粗集料颗粒取向角最接近,而轮碾成型与实际路面碾压条件相差最大。     

乳化沥青冷再生混合料高温稳定性试验研究

采用车辙试验对乳化沥青冷再生混合料高温稳定性进行全面的研究,结果表明:乳化沥青冷再生混合料和热拌沥青混合料的动稳定度均随着温度的升高而降低,但乳化沥青冷再生混合料的高温稳定性和抵抗永久变形的能力更为突出;随着水泥用量的增加,乳化沥青冷再生混合料的动稳定度得到明显的提升,为保证混合料的整体路用性能建议乳化沥青冷再生混合料水泥掺量取0.5%~1.0%;减少乳化沥青用量可以一定程度上提升混合料的高温稳定性,但会引发混合料出现破碎松散病害,合理的选取其用量是保证乳化沥青冷再生混合料综合路用性能的关键之一;养生时间对乳化沥青冷再生混合料的动稳定度和变形量有很大影响,应保证足够的养生时间以保证混合料良好的路用性能。     

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。     

乳化沥青冷再生混合料成型方法优化研究

为选择一种能够有效模拟实际工程压实方式且操作简单的乳化沥青冷再生混合料成型方法，分别按照马歇尔击实成型、旋转压实成型和振动成型3种方法制备混合料试件，对不同成型方法混合料试件的孔隙率、劈裂强度、冻融劈裂强度比和无侧限抗压强度进行试验测定，并通过CT扫描试验对不同成型方法混合料试件的高度方向孔隙特征、最可几孔径和乳化沥青砂浆特征进行对比。结果表明，采用旋转压实成型方法制备的混合料试件力学性能最优，相较其他两种成型方法具有更好的承载能力与水稳定性；同时采用旋转压实成型的试件内部空隙分布更加均匀，且试件内部沥青砂浆厚度最大，粗集料之间的接触和嵌挤程度最佳。因此最终确定旋转压实法作为冷再生混合料的最佳成型方法，由此得到的混合料试件与实际道路碾压相似，可以有效提高路面的高温性能和水稳性能。     

厂拌乳化沥青冷再生混合料节能减排效果分析

为分析厂拌乳化沥青冷再生的节能减排效果,利用厂拌乳化沥青冷再生混合料替代热拌沥青混合料作为路面下面层材料,结合实体工程,对比分析厂拌乳化沥青冷再生和挖除重建两种路面维修方案的能源消耗、有害气体排放。结果表明,采用厂拌乳化沥青冷再生混合料替代热拌沥青混合料作为路面下面层材料,可以节约能耗64.4%,二氧化碳减排26.23%,氮氧化物减排24.53%,二氧化硫减排22.37%,一氧化碳减排14.52%,节能减排效果明显;其节能主要在于厂拌冷再生减少了混合料的加热生产及施工。     

微表处混合料可拌和时间的多因素影响规律研究

微表处混合料施工性能易受到外界条件和各组成材料品种、性质的影响.特别是在摊铺和成型过程中,存在着复杂的物理-化学变化,某一影响因素的轻微变化都可能对稀浆混合料的破乳速度和可拌和时间产生较大的影响.从机理上解释了阳离子改性乳化沥青的破乳过程,并通过混合料的拌和试验,研究了乳化剂剂量、外加水量、水泥、温度等因素对可拌和时间的影响.结果表明,随着乳化剂剂量、外加水量的增加,混合料可拌和时间延长;随着温度的升高,混合料可拌和时间缩短;而水泥对混合料可拌和时间的影响较复杂,可以是促破,也可以是缓破.     

乳化沥青冷再生混合料高温稳定性研究

采用50℃车辙试验,分析了温度、基质沥青针入度大小、乳化沥青用量、水泥掺量、含水率和养生时间对乳化沥青冷再生混合料高温稳定性的影响.结果表明:乳化沥青冷再生混合料在后期强度形成后具有较好的高温稳定性,且混合料高温稳定性受温度的影响没有热拌沥青混合料敏感;采用低标号沥青或增加水泥用量均能提高冷再生混合料的高温稳定性,但二者的变化对冷再生混合料高温稳定性影响不大;随着养生时间增加乳化沥青冷再生混合料的抗变形能力增强且早期含水率变化对抗变形能力影响显著,而后期含水率变化对高温稳定性影响不大.     

乳化沥青冷再生混合料施工和易性评价方法研究

目前国内外乳化沥青冷再生用乳化沥青配方及其施工和易性评价方面还存在不足。针对乳化沥青冷再生混合料拌和过程、卸料及摊铺过程、压实过程开发出相应的试验方法以评价乳化沥青冷再生混合料的施工和易性,并进行混合料早期取芯能力和混合料路用性能的验证。结果表明:施工和易性良好的乳化沥青冷再生混合料更容易取出完整芯样,且混合料各项路用性能更为优异。实体工程验证表明该方法简单易行,可操作性强,对于冷再生工程实践具有较强的指导意义。