乳化沥青冷再生路面结构力学分析

结合浙江省320国道嘉兴世贸花园路段再生项目,采用ANSYS有限元对乳化沥青冷再生路面结构的力学性能进行理论计算与分析,研究得出:乳化沥青冷再生层铺筑完后,应保证足够的养生龄期至少在7d以上,否则沥青面层及乳化沥青再生层均易发生车辙及开裂等病害;乳化层厚度在本试验段中,厚度不宜低于10 cm;底基层模量增加,沥青层层底最大拉应力和拉应变有所降低,路基顶面压应变和路表弯沉明显降低,因此试验段采用水泥厂拌再生混合料铺筑底基层,既经济又稳定.     

乳化沥青冷再生混合料超早强技术研究

为改善乳化沥青冷再生沥青混合料早期强度低的缺点,通过掺加早强水泥的方法开展了乳化沥青冷再生沥青混合料超早强技术研究,确定了再生混合料最佳含水率和最佳乳化沥青用量,并对其路用性能进行了评价。试验结果表明:早强水泥可显著提升乳化沥青冷再生混合料的早期强度,加入2%早强水泥后1d龄期劈裂强度已达到原来掺加2%普通水泥时3d的强度;3d龄期强度可以达到原7d龄期强度,而两者28d龄期的强度接近;1d劈裂强度可满足基层要求,3d劈裂强度可满足下面层要求;在早期强度满足要求的条件下,再生混合料仍具有较好的水稳定性、高温稳定性及低温抗裂性等路用性能。乳化沥青冷再生混合料早强技术能有效缩短施工工期,减轻因路面维修封闭交通带来的负面社会影响。     

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。     

乳化沥青冷再生路面性能衰变规律研究

为掌握乳化沥青冷再生路面技术状况衰变规律,给冷再生路面结构设计提供依据,选择我国南方某高速公路路面维修工程中137 km乳化沥青冷再生路段作为研究对象,分析了其开放交通63个月内路面损坏状况指数PCI、路面行驶质量指数RQI、路面车辙深度指数RDI随时间和交通荷载的变化规律。结果表明,在经受了63个月3 271×104次的累计当量轴载且未做任何大中修养护的情况后,乳化沥青冷再生路面PCI,RQI仍为优,RDI指标仍为良;路面技术状况指标衰变规律可以采用路面性能衰变通用方程描述,且路面寿命因子α显著长于常规路面结构;路面病害以从上而下发展的Top-Down裂缝为主,病害影响深度一般仅局限在表面层,乳化沥青冷再生路面符合永久性路面特征。乳化沥青冷再生路面技术状况受到原有路面技术状况、施工变异性等因素的影响,且这种影响随着使用期的延长逐步显现。PCI衰变规律呈明显的快-慢-快三阶段特征,RQI和RDI衰变规律呈明显的快-慢-平三阶段特征,为进一步提升乳化沥青冷再生路面性能,应加强路面预防性养护。     

乳化沥青冷再生路面性能衰变与病害特征分析

为掌握乳化沥青冷再生路面技术状况衰变特征,选择我国南方某高速公路路面维修工程中153车道公里乳化沥青厂拌冷再生路段作为研究对象,分析了其开放交通29个月内路面损坏状况指数PCI、路面行驶质量指数RQI、路面车辙深度指数RDI、路面结构强度指数PSSI随时间和交通荷载的变化规律。结果表明,经受了775万次累计当量轴载作用后,乳化沥青冷再生路面PCI、RQI、RDI、PSSI指标均处在优的等级。乳化沥青冷再生路面技术状况指标衰变规律可以采用路面性能衰变通用方程描述,但是表征耐久性的路面寿命因子ɑ高于常规路面结构。路面最主要的病害是翻浆,其次是Top-Down裂缝。PCI、RQI指标随交通量增长的衰变规律呈明显的"快-慢"两阶段特征,在运营初期出现较快的小幅衰减后,乳化沥青冷再生路面性能在相当长的时间内保持高位稳定。PSSI在85~90和60~85范围内与PCI分别存在良好的线性相关关系,PSSI从90降至85会造成PCI的显著下降,PSSI超过90之后与PCI基本没有相关性。为保证冷再生路面性能和使用寿命,路面PSSI指标应始终保持在90以上。     

乳化沥青冷再生基层沥青路面病害特征及成因

为分析乳化沥青冷再生基层沥青路面病害特征及成因,文中结合九景高速公路冷再生基层沥青路面的实际,通过现场走访调查和钻心取样分析其病害特征,并结合理论计算分析了冷再生层结构与材料性能对路面力学结构的影响。结果表明:九景高速公路沥青路面病害主要表现形式为车辙、纵缝,并有少量的横缝,车辙与纵缝的产生与冷再生基层强度不足有密切关系;随着再生层模量的减小,下面层和再生层间的层间最大拉应力会急剧增长,易引起层间出现裂缝,且当下面层与再生层模量比小于1.8时,路面不会出现拉应力;最大剪应力出现在距路表6~7cm处,且再生层模量越小,路面产生的最大剪应力越大,容易导致路面出现车辙。     

乳化沥青厂拌冷再生技术在贵毕公路改造工程中的应用

沥青路面大中修养护过程中,将产生大量的沥青旧料,如何循环再生利用沥青旧料成为业界的共识。贵毕公路改造过程中产生3万t沥青旧料,本项目采用乳化沥青厂拌冷再生技术来实现沥青旧料的循环再生利用。文章对该项目的路面维修方案、乳化沥青厂拌冷再生混合料的材料组成设计、施工工艺等方面进行了研究,发现乳化沥青厂拌冷再生混合料性能基本接近热拌沥青混合料材料性能要求,且8cm的再生层厚度施工,采用热拌沥青混合料的施工机械即可满足施工要求,不需增加额外的施工机械。     

基于粘弹塑性理论的沥青路面车辙分析

应用粘弹塑性理论,研究了沥青混合料一维粘弹塑性本构关系,并运用ABAQU软件建立了柔性基层沥青路面车辙分析的有限元模型,研究了路面车辙的发展规律,经环道试验进行了验证。结果表明:荷载作用初期路面车辙发展较快,而后期车辙发展较慢;路面永久变形主要由绝对车辙引起,侧向隆起仅占15%~30%;随着沥青层厚度增加,车辙增加,但增加幅度逐渐减小;从表层开始沥青层的变形率随深度的增加而逐渐变大,在8 cm处变形率达到最大值,之后逐渐减小;沥青路面车辙主要产生在结构深度20 cm深度范围以内,尤其在4~12 cm之间。另外,进行了重载作用下的路面车辙模拟,对基于车辙等效的轴载换算进行了探讨,提出轴载换算系数为5.9。     

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。     

泡沫(乳化)沥青就地冷再生混合料路用性能研究

随着就地冷再生技术在中国旧路维修改造中的大规模应用,再生混合料路用性能的优劣得到了大家的广泛关注。文中依托广东省佛山市某沥青路面维修改造工程,对泡沫(乳化)沥青就地冷再生混合料的路用性能进行试验研究,验证了泡沫(乳化)沥青就地冷再生层用于路面基层或低等级道路路面的可行性。     

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。     

沥青稳定类冷再生混合料抗剪特性研究

采用乳化沥青和泡沫沥青作为冷再生沥青混合料的稳定剂,研究冷再生混合料的三轴抗剪特性。研究表明:乳化沥青冷再生混合料比泡沫沥青冷再生混合料抗剪切强度略高;水泥的掺加能显著增加冷再生混合料的内摩擦角及粘聚力;而粘聚力随着沥青稳定剂用量的增大呈现先增大后减小的趋势,内摩擦角则随沥青用量增大而降低,且影响内摩擦角的主要因素为集料颗粒组成而非沥青稳定剂的类型。     

再生添加料对沥青路面泡沫沥青混合料性能影响

基于再生沥青路面,通过对沥青种类及用量、养生条件、拌和用水量、水泥用量等影响因素的分析,研究了其在干燥条件下对泡沫沥青混合料抗拉强度的影响。结果表明,在泡沫沥青用量相同时,西安-渭南高速公路(A1)再生混合料抗拉强度和残留抗拉强度比(TSR)均要比西安-宝鸡高速公路(A2)优,抗拉强度最大可提高21. 53%。沥青用量对冷再生混合料性能的影响显著。随着泡沫沥青用量的增加,A1和A2两种沥青混合料抗拉强度先增大后减小,其残留抗拉强度比也逐渐增大然后再减小。在A1和A2沥青混合料拌和用水量分别为62%～82%、72%～82%时,再生混合料具有较高的强度。泡沫沥青冷再生混合料随着养生时间的延长,其TSR逐渐减小,抗拉强度逐渐增大。在进行3 d的养生后,试件强度则趋于稳定,抗拉强度和TSR值随养生时间的延长具有不明显的变化。A1和A2沥青混合料的抗拉强度随着水泥用量的增加均具有显著增大,但TSR先增大后减小。     

水泥掺量对冷再生混合料路用性能影响

以水泥作为改性添加剂,应用于乳化沥青冷再生混合料中,变化水泥在再生混合料中的添加量,以最大干密度即最佳含水率原则确定再生混合料中的最佳水泥掺量,并对再生混合料的路用性能进行相关试验。试验结果表明:随着水泥掺量的增加,最佳含水率、劈裂强度、动稳定度、低温抗裂性、水稳定性都随之增加,而弯拉应变逐渐降低,在乳化沥青掺量7%的情况下,建议水泥掺量为3%。     

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。     

冷再生沥青混合料水稳定性试验研究

通过实验室试验,探讨乳化沥青冷再生沥青混合料的水稳定性以及水泥对其的改善效果。试验与分析显示,乳化沥青冷再生沥青混合料的冻融劈裂试验残留强度比TSR随旧沥青混凝土路面RAP材料含量的增加略有减小,约在60%左右,远低于现行《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)要求。水泥作为常用的辅助再生剂,还可以显著改善冷再生沥青混合料的水稳定性;添加1%水泥可以使100%RAP混合料的TSR由57%提高到77%,绝对增加20%或相对增加34%,满足规范对普通热拌沥青混合料在年降雨量>1000 mm潮湿区TSR≥75%的要求;但是,水泥剂量的再增加并不能进一步提高TSR。     

面-基层间接触条件对半刚性沥青混凝土路面极限轴载的影响

通过对典型结构的理论分析．探讨沥青混凝土面层与半刚性基层之间的接触条件对半刚性沥青混凝土路面极限轴载的影响。计算与分析显示：对于给定的路面结构．存在一个极限轴载;面—基层间接触条件对极限轴载有重要影响,层间条件从连续到滑动的变化可以导致极限轴载降低大约40％;路面极限轴载与现实超载车辆轴载处于同一量级,所讨论结构在不同的接触条件下的极限轴载在183～399kN之间变化;虽然在某种意义上有破坏,半刚性沥青混凝土路面在极限轴载作用后不一定丧失承载能力。     

垂直振动压实水泥冷再生混合料的回弹模量特性

采用垂直振动试验研究了养生龄期、基面层回收料比例、新集料掺量、水泥剂量等因素对水泥冷再生混合料(CCRM)室内抗压回弹模量的影响。结果表明:CCRM的7d模量约为极限模量的40%,28d模量约为极限模量的80%,90d模量约为极限模量的90%;随着基面层回收料比例增加,CCRM模量有所增大,CCRM 90d模量约为水泥稳定碎石的0.5~0.7倍;与不掺新集料的CCRM相比,掺20%新集料CCRM的极限模量提高3%~18%,掺40%新集料CCRM的极限模量提高13%~29%;CCRM模量随水泥剂量的增加而增大,但幅度不大。     

基于安定理论的高速公路路面大修结构极限荷载研究

为了解决路面结构在移动荷载作用下临界状态复杂的问题,基于路面大修结构安定理论,提出路面大修材料的屈服准则,计算不同参数对路面大修结构在行车荷载以不同速度反复作用时达到临界破坏状态时的极限荷载影响程度。结果表明:半刚性基层总厚度由32 cm增加到40 cm(增幅25%),大修结构安定极限荷载增幅均值达到37.67%,沥青冷再生厚度增加后,路面安定极限荷载平均增幅为21.97%,而半刚性基层模量和沥青冷再生模量对应安定极限荷载增幅分别为40.18%,5.76%。     

层间接触对冷再生基层路面结构性能的影响

为研究冷再生基层与铣刨旧路层间接触状态对沥青路面结构性能的影响,选取典型大中修冷再生沥青路面结构,采用BISAR 3.0软件对路面结构在不同层间接触状态下进行力学计算,进而对路面结构的力学指标、极限轴载与疲劳寿命进行分析。结果表明:冷再生基层与铣刨旧路层间接触状态对极限轴载的影响较大,对疲劳寿命的影响更大;层间接触状态由连续变为滑动时,对路表弯沉与层底拉应力有增大的影响,对层底压应力有减小的影响;冷再生沥青路面设计等级越高,对冷再生基层与铣刨旧路层间接触状况也要求越高。