生物沥青掺量对再生沥青混合料路用性能影响试验研究

为掌握生物沥青对不同老化程度再生沥青混合料路用性能的影响,通过对不同程度长期老化沥青与不同生物沥青掺量调和制备再生沥青混合料进行高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性进行试验研究。结果表明:随着生物沥青掺量增加,生物沥青再生混合料高温稳定性逐渐变差,低温抗裂性逐渐变好,水稳定性则先变好后变差;随着沥青老化程度加深,掺入生物沥青对其沥青混合料高温稳定性造成的下降速率增加,对其低温抗裂性的改善速率降低;适宜的生物沥青掺量可使不同老化程度的沥青混合料低温抗裂性和水稳定性恢复,且高温稳定性也满足路用性能要求。     

废旧沥青混合料分离再生技术在公路养护中的应用研究

通过对废旧沥青混合料再生技术国内外研究现状的分析,提出了废旧沥青混合料新的再生技术--分离式再生。通过对分离再生沥青混合料性能试验,分析了分离再生沥青混合料的高温稳定性、低温性能和水稳定性等路用性能。最后,结合工程对分离再生沥青路面的施工工艺进行了研究。结果表明,分离再生沥青混合料具有良好的水稳性、高温稳定性和低温抗裂性,各项路用性能均满足沥青面层技术要求,可以用于高等级公路的建设。     

基于钻芯取样的厂拌热再生沥青路面性能试验研究

为跟踪检验福银(福州—银川)高速公路温沙段厂拌热再生沥青路面的路用性能,对厂拌热再生沥青路面及同期施工的普通热拌路面钻取芯样,对比分析再生沥青路面的材料组成和体积参数,结合局部三轴试验、低温劈裂试验、冻融劈裂强度试验、间接拉伸疲劳试验及半圆弯曲试验评价沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性、抗疲劳和抗裂性能。结果表明,厂拌热再生沥青混合料的高温稳定性显著优于传统新拌沥青混合料,但低温抗裂性和水稳定性比新拌沥青混合料有所下降;30%RAP掺量的厂拌热再生沥青混合料可获得比普通热拌沥青混合料更好的抗疲劳性能;沥青含量较大的厂拌热再生沥青混合料在常温条件下的抗断裂能力更强。     

再生雾封层材料路用性能研究

为推广再生雾封层技术的应用,论述了沥青组分对沥青性质的影响,分析了雾封层技术作用机理,雾封层材料在路面结构渗透过程中发生物理化学作用,路面结构孔隙,防止或较少水分、空气对沥青的氧化作用,从而延长路面使用寿命。其次,通过室内试验研究了再生剂CRF对沥青及沥青混合料性能的影响,随再生剂CRF掺量的增加,老化沥青(基质沥青和SBS改性沥青)针入度和延度不断增大,软化点逐渐降低;涂抹再生剂CRF的老化沥青混合料试件经过60d养生后,低温抗裂性明显提高,高温性能略有下降,但满足路面使用要求。     

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。     

沥青热再生剂路用性能的试验分析

介绍一种新型再生剂对老化沥青的性能改善作用及对再生沥青混合料路用性能的影响,包括:再生沥青的抗老化性能,再生沥青混合料的高温稳定性,低温抗裂性,水稳定性以及耐久性能等。试验结果表明,控制旧料掺配比例在一定范围的情况下,再生剂能有效地改善再生沥青混合料的路用性能。     

再生剂在老化沥青中浸润机理及影响因素研究

为了研究再生剂在老化沥青表面浸润的问题,运用悬滴法、躺滴法分别获得再生剂表面张力以及再生剂在老化沥青表面接触角,通过计算得到浸润热力学参数——铺展系数以及动力学参数——润湿初始速度率的方法。研究沥青种类、沥青老化程度、再生剂种类与铺展系数以及润湿速度指数的关系,揭示上述因素对再生剂浸润性能的影响,结果表明:再生剂在50号沥青与70号沥青的短期老化沥青上的浸湿功要大于在长期老化沥青上的浸湿功,这说明随着沥青老化程度的加深,再生剂在老化沥青表面扩散变难。旋转薄膜老化后的50号沥青与70号沥青再经过烘箱老化,再生剂在烘箱老化沥青上的润湿初始速度变小,表明沥青老化程度的加深阻碍了再生剂在老化沥青表面的扩散。通过分析浸湿功方程以及润湿初始速度方程,再生剂表面张力越大,其在老化沥青表面的扩散性能越好。对再生剂在老化沥青表面浸润效果进行评价,研究结果可为沥青再生的工程应用提供理论依据。     

复合再生改性沥青性能的试验研究

再生沥青可以使老化沥青路用性能得到一定的恢复,但不能恢复其所有性能。本研究利用再生与改性复合作用对老化沥青性能进行改善,在宏观性能试验评价的基础上,再进行复合再生改性沥青的微观性能试验评价。研究内容包括:复合再生改性沥青试样制备,复合再生改性沥青性能的宏观与微观试验评价等。研究结果表明,沥青组分试验与SEM试验结果与宏观指标所表现的规律基本一致,再生与改性综合技术可以使老化沥青的高低温性能得到较好地恢复,解决了单一再生沥青的低温性能恢复不好地问题。通过对比分析沥青组分含量、SEM图与宏观性能指标之间的联系,探讨老化沥青复合再生改性作用的微观机理。研究结果具有一定的理论与实用价值。     

就地热再生老化沥青室内外再生效果差异试验研究

为研究就地热再生老化沥青室内外再生效果的差异,采用动态剪切流变仪(DSR)、弯曲梁流变仪(BBR)对比了室内外老化沥青和再生沥青的高低温流变性能,采用傅里叶红外光谱(FTIR)分析了不同状态沥青的官能团组成,并对就地热再生路面的长期使用性能进行跟踪。结果表明:现场再生利于提升再生路面抵抗高温流变变形能力,新沥青在现场施工时短期老化程度偏大,原路面老化沥青经高温加热后发生了二次老化,具体表现为失效温度升高,羰基指数和亚砜基指数增大,低温抗裂性能下降;加入再生剂后室内外再生沥青的蠕变劲度S分别下降12.24%、9.4%,蠕变速率m分别提高28.57%、24.13%,再生剂对室内老化沥青低温抗裂性能的改善效果优于现场再生;相比于铣刨重铺技术,就地热再生养护路段的车辙深度增长较为缓慢,疲劳裂缝比例上升较快,该现象可从室内外再生沥青流变性能的差异得以解释。     

废机油残留物再生沥青物理流变性能与组分分析

针对废机油残留物(REOB)无法有效回收利用带来的环境污染与资源浪费的难题,基于相似相容理论与组分调和理论,研究对比室内模拟老化沥青在3种REOB(分别定义为REOB-1,REOB-2和REOB-3)及不同掺量下的物理流变性能,确定出REOB作为沥青再生剂的最佳类型及掺量,并结合性能与组分分析揭示了REOB对老化沥青的再生机理。研究结果表明:REOB-3在7%掺量下对老化沥青的综合再生效果最好,且此时的高温抗车辙性能比原样沥青好,但低温柔韧性及抗裂性还有待改善;添加REOB主要是通过降低老化沥青中沥青质含量及增加胶质含量来实现再生作用。研究成果对废机油再生沥青的应用及改进具有一定的参考价值。     

沥青多次再生性能研究

沥青路面热再生技术因其性能优良、质量稳定,已在国内得到广泛应用。学者主要针对沥青的一次老化与再生问题进行了相关研究,对于沥青多次老化再生问题还很少涉及。选择70号基质沥青为研究对象,采用室内试验模拟沥青3次老化、再生过程,通过针入度、软化点、延度、布氏黏度等试验探讨了基质沥青多次再生路用性能的变化规律。研究结果表明,基质沥青经历多次老化、再生,再生时再生剂掺量相同的情况下,高温性能提升,流变性能变差,低温性能衰减;掺加再生剂时应重点关注老化沥青低温性能的恢复。     

沥青再生剂性能评价研究

按照SHRP胶结料试验方法,评价了沥青再生剂对老化沥青再生的性能,采用浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、车辙试验、小梁弯曲试验等比较和评价了再生沥青混合料的性能,并结合沥青路面现场热再生项目,进行了经济性分析。研究表明,沥青再生剂可以将老化沥青再生至新鲜沥青性能水平,各项性能指标均满足SHRP PG64-22要求。同时再生剂可以综合提高和改善老化沥青铣刨料的路用性能,与单纯掺加新鲜沥青混合料的再生方式相比,掺加沥青再生剂的再生混合料体系更加均匀,各项性能指标明显改善。与传统的铣刨、加铺方式相比,现场热再生可以节约39.7%的工程费用。     

玻璃纤维增强再生沥青混合料性能研究

大掺量RAP再生沥青混合料路面具有良好的环境效益，但由于其抗裂性差而限制其推广应用。为改善大掺量RAP条件下再生沥青混合料易开裂的特性，将玻璃纤维加入到再生沥青混合料中，制成玻璃纤维增强再生沥青混合料，并通过间接拉伸试验、动态模量试验、水稳定性试验和汉堡车辙试验等测试评价了纤维加入后再生沥青混合料的性能，并对加入后的再生沥青混合料微观形貌进行表征。结果表明，与不加玻璃纤维的再生沥青混合料相比，玻璃纤维的加入起到桥联加筋的作用，使再生沥青混合料抗拉性能以及低温抗裂性得到改善，同时也使混合料的抗车辙以及抗水损害性能得到提高。这将有利于延长再生沥青混合料的使用年限，有利于大掺量再生沥青混合料的推广应用。     

高比例RAP掺量橡胶热再生混合料路用性能与改性机理研究

为改善高比例RAP掺量(RAP掺量≥25%)热再生混合料的低温抗裂性和抗疲劳耐久性,提高RAP的掺配比例,研究了不同橡胶粉掺量(12%、14%、16%)和RAP掺量(30%、40%、50%)条件下纤维橡胶热再生混合料的工厂化生产参数和路用性性能,并进行了试验路铺筑。试验结果表明,掺加纤维和橡胶沥青可提高普通热再生混合料的高温稳定性,尤其是低温抗裂性和抗疲劳耐久性改善程度纤维橡胶改性热再生混合料性能可用于表面层,其经济效益和社会效益显著。推荐用于纤维橡胶沥青热再生混合料的适宜橡胶粉掺量为14%~16%。纤维和橡胶沥青对高比例热再生混合料的改性机理在于橡胶沥青增加了新旧沥青的融合程度,增强了老化沥青的活性和柔性,聚酯纤维在热再生混合料共混体中通过吸附稳定作用、纤维界面增强作用、加筋阻裂作用显著提高了热再生混合料的低温抗裂性和抗疲劳耐久性。     

泡沫沥青冷再生混合料低温抗裂性评价方法及影响机理分析

随着泡沫沥青冷再生混合料在国省干线和高速公路等高等级公路下面层中的大规模应用,其低温抗裂性需引起更多关注。采用低温弯曲试验和SCB试验研究了水泥掺量、泡沫沥青用量、RAP掺量对泡沫沥青冷再生混合料低温抗裂性的影响,基于SEM试验揭示了水泥和泡沫沥青对冷再生混合料低温抗裂性的影响机理。结果表明,增大水泥掺量和提高泡沫沥青用量均可改善泡沫沥青冷再生混合料的低温抗裂性,RAP掺量对泡沫沥青冷再生混合料低温性能影响不大,推荐采用低温SCB试验评价泡沫沥青冷再生混合料的低温抗裂性,以弯拉应变和破坏应变能作为评价指标,建议泡沫沥青冷再生破坏应变能不少于1 500 J/m2。水泥对泡沫沥青冷再生混合料的影响机理在于加筋、填充和减小了泡沫沥青冷再生混合料内部微孔数量。     

分子动力学模拟老化沥青的再生机理

再生沥青路面(RAP)在使用过程中,通常会使用再生剂来保证其整体性能。然而,关于再生剂在RAP中的再生机理,很少有原子尺度的解释。本文主要聚焦老化沥青再生行为的原子建模,分别构建了三种类型的沥青模型(新沥青、老化沥青和再生沥青),对比分析了其热力学、玻璃化转变行为、自由体积、自扩散和原子结构。结果表明,掺加10%再生剂后,老化沥青的自由体积增加了4.43%,玻璃态转变温度降低了11.82℃。再生剂通过增加RAP粘结剂的内聚力,以提高其抗裂性。沥青氧化老化后形成致密且平行堆积的沥青质结构,再生剂的引入起到解聚作用,扭转老化的负面影响,恢复粘结剂的微观结构,从而恢复其部分性能。     

基于长期老化作用的再生混合料路用性能试验研究

高RAP掺量的再生沥青混合料的长期路用性能成为当前沥青路面再生技术关注的焦点。在室内设计85%RAP掺量的再生沥青混合料,采用长期烘箱加热法在85℃烘箱加热5 d和10 d对其进行模拟老化,然后采用动态蠕变试验、半圆弯曲试验和冻融劈裂试验对再生混合料的路用性能进行评价,结果表明:长期老化作用下,再生混合料的抗车辙性能增强,低温抗裂性能和抗水损害性能下降;与新沥青混合料相比,再生混合料在长期老化作用下具有较大幅度的抗车辙性能提升和低温抗裂性能下降,其抗老化能力较差。如何进一步提升再生混合料的长期路用性能还需要更多的研究和探索。     

改性沥青应力吸收层混合料低温抗裂性能评价

为了评价应力吸收层复合改性沥青混合料的低温抗裂性能,设计试验夹具和制作试件,确定试验参数并进行圆盘拉伸破坏试验,采用拉伸劲度、拉伸破坏强度、断裂能评价其低温抗裂性,分析矿料级配、试验温度、沥青结合料类型、油石比对混合料低温抗裂性能的影响。结果表明:断裂能是评价应力吸收层混合料低温抗裂性能的综合指标,矿料级配对其抗裂性能影响较敏感,贴近级配中值混合料抗裂性能并非最优;低温抗裂试验比较合理的温度为0℃;普通SBS改性沥青难以满足应力吸收层混合料低温抗裂性要求。     

热再生施工中SBS改性沥青老化与再生效果评价

采用智能化监测设备获取就地热再生高温加热后的沥青路面温度分布,研究就地热再生施工过程中高温加热对SBS改性沥青的老化与再生效果的影响;采用常规试验和红外光谱分析,对比室内外再生效果的差异。结果表明：沥青经过长期自然老化后低温性能下降,黏性增强,再生剂加入可改善老化沥青的低温延展性能,红外光谱分析表明,再生剂加入有助于调整老化沥青的组分。就地热再生高温加热后沥青路面的表面温度可达230℃,原路面老化改性沥青经过加热机高温加热后发生二次老化,此外,现场再生沥青的性能并没有得到有效改善。综合室内外原路面老化沥青的再生效果,提出需根据原路面老化沥青的现场再生情况,为现场施工质量的保证留出一定的再生剂余量。     

基于黏弹原理的热再生沥青低温抗裂性分析

针对目前沥青低温性能评价指标的不足,从黏弹力学原理出发,对热再生沥青在不同温度及再生剂掺量下进行沥青弯曲蠕变试验,试验采用应力松弛时间、耗散能比及m/S值指标进行分析,结果表明:基于Burgers模型推导出的应力松弛时间、耗散能比、m/S指标均可以反映沥青的低温性能,虽然各指标所采用的黏弹性参数并不一致,但结果相一致。再生剂改变了沥青黏弹比例,使其蠕变行为及抗裂性能发生变化,随着温度降低,热再生沥青松弛时间增加,耗散能比减小,m/S值减小,沥青低温抗裂性变差;随着再生剂掺量的增加,沥青松弛时间减少,耗散能比增加,m/S值增大,沥青的低温抗裂性能显著增强。随着温度降低,再生剂对沥青m/S及耗散能比的影响随其掺量的增加而呈降低趋势,应当根据区域气候特点及经济性选择再生剂掺量。