寒区低温环境下泡沫沥青冷再生混合料性能研究

我国西藏、青海等省区全年气候寒冷,平均气温低,昼夜温差和年温差大,冻融循环频繁,公路建设普遍面临着生态环境脆弱、建筑材料数量匮乏且质量较差等问题。针对上述寒区气候特点,采用5℃、10℃、22℃、40℃、60℃和110℃分别模拟低温、室温、中温和高温养生条件下泡沫沥青冷再生混合料现场养生条件,基于室内试验分析了寒区低温环境温度对泡沫沥青冷再生混合料力学性能、路用性能、耐久性能的劣化影响;进而基于数字图像处理技术和工业CT无损检测技术,探讨了养生温度对泡沫沥青冷再生混合料内部泡沫沥青分散性状及微细观空隙结构的影响规律。结果表明:随着养生温度升高,泡沫沥青冷再生混合料的单轴贯入强度、无侧限抗压强度、动态回弹模量等力学指标均呈指数函数关系增大;相较于标准养生条件,在低温条件下拌和、养生的泡沫沥青冷再生混合料,其高温稳定性、抗反射裂缝性能及抗疲劳性能下降明显,并且环境温度越低,泡沫沥青冷再生混合料的综合路用性能降低幅值越大。升高养生温度后,泡沫沥青在破坏试件界面的分散面积增大,微细观空隙直径减小,并且微细观空隙结构中体积小于0.05 mm3的空隙占比增大。养生温度对泡沫沥青冷再生混合料的作用机理主要在于提高养生温度对泡沫沥青分散性状的促增作用和微细观空隙结构的细化作用。建议在泡沫沥青冷再生路面施工期间加强施工和养生期间的温度控制,并且结合寒区施工季节温度调整室内配合比设计养生温度。本研究成果可为泡沫沥青冷再生技术在寒区的推广应用提供借鉴。

二次热压实作用对乳化沥青冷再生混合料性能的影响

为了量化分析现场二次热压实作用对乳化沥青冷再生混合料性能的影响,基于常规力学性能试验、Overlay Tester反射裂缝试验、低应变水平下的四点弯曲疲劳试验,对比分析了现场铺筑上覆热拌沥青混合料前后乳化沥青冷再生芯样与室内马歇尔试样的力学性能差异。量化分析了现场二次热压实作用对乳化沥青冷再生混合料力学性能及耐久性能的增强效果,并基于工业CT无损检测技术,分析了现场二次热压实作用对乳化沥青冷再生混合料微细观空隙结构的影响规律。结果表明:现行规范推荐的马歇尔二次击实方法并不能很好地模拟现场实际压实状况,现场二次热压实对乳化沥青冷再生混合料力学性能、抗反射裂缝性能和抗疲劳耐久性能均有明显增强作用;现场压实乳化沥青冷再生混合料内部的大空隙数量和等效空隙直径均小于马歇尔击实成型,二次热压实作用对乳化沥青冷再生混合料空隙级配影响显著;现场二次压实作用对乳化沥青冷再生混合料力学性能和疲劳性能的改善机理在于二次压实作用增强了乳化沥青冷再生混合料密实度,降低了微细观空隙直径,改善了微细观空隙级配。

沥青路面全深式水泥稳定冷再生混合料性能研究

在半刚性基层沥青路面结构性养护设计中,将基层旧料和沥青路面旧料混合冷再生作为一种低碳工程技术。为探讨冷再生基层旧料和沥青路面旧料的不同比例混合料强度规律,本文以现场取回的沥青层RAP料和基层RBM料为原材料,在调查面层和基层料比例的基础上,就沥青混合料强度进行研究。选择了三种面层和基层混合料比例,以五种水泥掺量占比进行不同种类混合料的无侧限抗压强度试验,得出了其抗压强度的规律。综合考虑混合料强度与稳定性、经济性,采用33∶67的面基层用料比例较优;水泥掺量在5%~8%时随着水泥用量的增加再生混合料的强度增长较快,建议水泥掺量大于5%。

乳化沥青冷再生混合料疲劳性能及机理分析

乳化沥青冷再生混合料的抗疲劳开裂性能会影响沥青路面结构层整体服役寿命。为了评价不同增强方式下乳化沥青冷再生沥青混合料的疲劳性能,以普通乳化沥青、外掺玄武岩纤维和SBR改性乳化沥青这3种冷再生混合料为研究对象,开展了乳化沥青冷再生混合料中梁试件的四点弯曲疲劳试验,建立了3种乳化沥青冷再生沥青混合料的疲劳方程,揭示了疲劳过程中动态弯拉模量和累积耗散能的演化规律。采用扫描电镜试验获取了乳化沥青冷再生混合料疲劳破坏界面的微观形貌。试验结果表明:动态弯拉模量衰减至初始模量的70%~80%即可能发生断裂。动态弯曲劲度模量比κ越小、累积耗散能越大,疲劳性能越好。SBR改性乳化沥青和外掺玄武岩纤维均可以改善乳化沥青冷再生混合料的抗疲劳性能。SEM试验揭示了乳化沥青冷再生混合料的抗疲劳性能增强机理。研究成果可为乳化沥青冷再生混合料的抗疲劳性能提升及其耐久性设计提供参考。

不同养生龄期下VAE改性乳化沥青冷再生混合料的路用性能

乳化沥青冷再生技术应用于道路工程时,常因养生龄期的限制和冷再生混合料自身水稳定性不足导致出现各种路面病害。以提高冷再生混合料的水稳定性为出发点,采用一种新型的改性剂醋酸乙烯-乙烯共聚物(VAE)对乳化沥青进行改性;探究VAE改性乳化沥青冷再生混合料在较长养生期间其路用性能的变化规律,以普通乳化沥青冷再生混合料为参照,采用干湿劈裂试验、冻融劈裂试验、20℃肯塔堡飞散试验、车辙试验和-10℃弯曲试验综合分析VAE改性乳化沥青冷再生混合料的路用性能,并从微观角度分析VAE改性乳化沥青冷再生混合料性能提升的机理。试验与分析结果表明:养生3~7 d是乳化沥青冷再生混合料发育形成强度的关键阶段;无论从水稳定性、抗剥落性方面还是高低温性能方面,VAE改性乳化沥青混合料的各项性能均优于普通乳化沥青冷再生混合料,具有推广应用价值。

乳化沥青冷再生混合料断裂性能试验研究

乳化沥青冷再生沥青路面的开裂问题是制约其大规模推广使用的主要原因之一。为了研究冷再生沥青混合料断裂性能的评价指标及抗裂性能提升措施,以普通乳化沥青、外掺玄武岩纤维和SBR改性乳化沥青3种冷再生混合料为研究对象,开展了有预制裂缝中梁的四点弯曲强度试验及其断裂过程的声发射测试;以应变能释放速率、应力强度因子和声发射测试中所采集的能量及振铃计数‒撞击数等参数为评价指标,对比分析了3种不同乳化沥青冷再生混合料的断裂性能。试验结果表明:使用SBR改性乳化沥青和外掺玄武岩纤维均对乳化沥青冷再生混合料的抗断裂性能有较为显著的提升,且相比于使用SBR改性乳化沥青,外掺玄武岩纤维更为有效。振铃计数和撞击数参数可以较好地描述材料的断裂特征,声发射试验结果与断裂力学参数计算结果满足较好的线性相关性。声发射信号参数能够很好地描述乳化沥青冷再生混合料在四点弯曲试验中的断裂特征。

乳化沥青冷再生混合料材料组成对其低温抗裂性能影响研究

为解决就地冷再生混合料低温抗裂性能不足的问题,通过间接拉伸(IDT)、半圆弯曲(SCB)等试验方法研究了矿粉、机制砂和9.5 mm~19 mm粗集料对冷再生混合料低温抗裂性能的影响。研究表明:1)IDT试验断裂功(W)与SCB试验断裂能(G_(f))可较好区分不同类型冷再生混合料的低温性能,且数据变异性小(分别为12%和15%左右);2)矿粉掺量为3%时,相较不掺矿粉,W、G_(f)分别提高了116%、45%;3)机制砂掺量为20%~30%时,相较不掺机制砂,W、G_(f)可分别提高45%、37%;4)9.5 mm~19 mm粗集料掺量为10%~30%时,相较不掺粗集料,W、G_(f)可分别至少提高92%~130%、38%~50%。综上,建议冷再生混合料中9.5 mm~19 mm粗集料掺量为10%~30%、机制砂掺量为20%~30%、矿粉掺量为3%。

泡沫沥青厂拌冷再生混合料在G228国道的应用

泡沫沥青厂拌冷再生技术具有环保性强、造价低的特点,同时具有抗车辙强、高温稳定性好等优点,阐述了该技术的应用情况,通过对研究项目路面病害的检测及路面、路基状态的分析,并从原材料配合比、沥青发泡特性、最佳含水量、沥青用量、改造后路况检测等方面进行了研究探讨,使用该技术改造后的路面使用状况良好,发展前景十分广阔。

不同类型纤维对乳化沥青冷再生混合料路用性能影响研究

将玄武岩纤维(BF)、聚丙烯纤维(PPF)、聚丙烯腈纤维(PANF)以不同的掺配比例添加至乳化沥青冷再生混合料(EACRM)中进行改性,并分别进行沥青混合料的高温车辙试验、低温小梁弯曲试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验以及间接拉伸疲劳试验,考察不同纤维类型、掺量对EACRM性能影响规律。结果表明:随着纤维掺量的增加,三种纤维改性EACRM的各指标性能均呈先增大后减小变化;掺入适量的纤维有利于提升EACRM的路用性能及疲劳性能,但纤维过量会对其综合性能有所削弱;推荐BF、PPF、PANF的最佳纤维掺量分别为0.3%、0.2%、0.3%,其中BF改善EACRM的性能效果最佳。

混杂纤维改性乳化沥青冷再生混合料性能研究

为了提高乳化沥青冷再生混合料(EACRM)的使用性能,选用玄武岩纤维(BF)和聚丙烯纤维(PP)作为混杂纤维进行配比设计,并基于一系列室内试验针对混杂纤维EACRM的力学、路用、抗松散及耐久等性能进行了研究。结果表明:随着纤维掺量的增加,EACRM的力学性能先提高后降低,掺入合理配比及掺量的混杂纤维均能有效提高EACRM的力学性能;与未掺、单掺纤维相比,混杂纤维对EACRM路用性能、抗松散性能以及耐久性能的改善效果更优;m(BF):m(PP)=7:3、总掺量为0.4%的混杂纤维可显著增强EACRM的综合性能,进一步提升其服役质量及使用性能。

乳化沥青冷再生混合料疲劳性能分析

为了研究乳化沥青冷再生混合料的疲劳性能,采用半圆弯曲疲劳试验,以乳化沥青混合料CIR-20试件为对象,深入探讨了不同应力比条件下乳化沥青冷再生混合料的抗疲劳性能。研究发现,水泥用量对再生混合料疲劳性能具有显著影响。添加1.5%的水泥能增强乳化沥青冷再生混合料的抗裂强度。在同等应力条件下,水泥的添加对乳化沥青冷再生混合料的疲劳性能产生负面影响,导致疲劳寿命的减少。相对于热拌沥青混合料,在低应力比(<0.35)下,乳化沥青冷再生混合料的抗疲劳性能优于普通热拌沥青混合料;而在高应力比(≥0.35)条件下,其抗疲劳性能则相对较差。

乳化沥青冷再生混合料水稳定性研究

为改善乳化沥青冷再生混合料界面强度低、水稳定性差的问题,提出采用水泥和聚酯纤维对其进行改良。依托某市政大中修工程,采用浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验研究了水泥剂量和纤维掺量对冷再生混合料水稳定性的影响。结果表明:水泥剂量的增大对冷再生混合料水稳定性提升显著,随着水泥剂量的增加,乳化沥青就地冷再生混合料马歇尔稳定度和劈裂强度逐渐增大,残留稳定度和冻融劈裂强度比也有所提高,推荐水泥掺量为1.5%;随着纤维掺量的增加,混合料力学强度和水稳定性能指标数值先增大后减小,纤维掺量为0.5%时混合料性能最佳。

水泥种类和掺量对乳化沥青冷再生混合料路用性能的影响

乳化沥青冷再生混合料早期强度的提升主要依靠水泥的水化作用,但掺加过多的水泥对沥青混合料的抗裂性能不利,乳化沥青冷再生混合料中水泥掺量应采用平衡设计,兼顾早期强度、高温性能、低温性能和水稳定性。文中通过室内试验测试掺加普通硅酸盐水泥P.O 42.5和复合硅酸盐水泥P.C 42.5的乳化沥青冷再生混合料的早期动稳定度、低温弯曲应变和弯曲应变能密度、浸水飞散损失及冻融劈裂残留强度比,分析水泥种类和掺量对乳化沥青冷再生混合料路用性能的影响,确定适宜的水泥种类和掺量。结果表明,随水泥掺量增加,乳化沥青冷再生混合料的高温稳定性、水稳定性逐渐增强,低温抗裂性能先增强后减弱;与掺加P.C 42.5水泥相比,掺加早期强度更高的P.O 42.5水泥,乳化沥青冷再生混合料的高温稳定性和水稳定性提升更显著,但低温抗裂性能变差。在高温性能和早期强度要求较低、低温性能要求较高的地区,应严格限制水泥掺量,宜控制在1.5%以内。

公路乳化沥青冷再生混合料施工技术

随着交通量的不断增长和车辆重载现象的普遍化,传统的道路修复技术已经无法满足需求。文章 首先介绍了公路乳化沥青冷再生混合料的应用优势,包括节省原材料、减少环境污染和提高施工效率等。其次, 以实际公路工程为例,介绍了该技术的施工策略,实现了延长道路使用寿命和提高道路承载能力的目的,以此 为相关人员提供实践参考。

乳化沥青对冷再生混合料性能的影响

选取某实体工程中采用的5种乳化沥青,通过常规力学性能试验、低温小梁弯曲试验与Overlay Tester试验、间接拉伸疲劳试验,分析不同乳化沥青对冷再生混合料力学性能、路用性能与耐久性能的影响。结果表明:乳化沥青与RAP存在配伍性,选择配伍性好的乳化沥青,能显著提高乳化沥青冷再生混合料的力学性能,改善抗反射裂缝性能、低温抗裂性能与抗疲劳耐久性能。根据试验分析,在某实体工程全线推广采用R1乳化沥青,取得了良好的效果。

表面活性剂对乳化沥青冷再生混合料性能的影响

针对乳化沥青冷再生混合料(CRME)综合性能不足导致其不能用于路面上面层的问题,文章采用高效减水剂和润湿剂作为表面活性剂制备混合料进行试验研究,以期提高CRME综合性能和应用范围。试验结果表明:高效减水剂和润湿剂可降低CRME混合料的空隙率,同时提升间接拉伸强度、刚度模量、临界应变能密度等力学性能指标,这是由于两者能在一定程度上降低水泥-乳化沥青胶浆的黏度,同时有助于沥青膜的形成(高效减水剂作用)和提升乳化沥青润湿能力(润湿剂作用);相比于润湿剂,加入高效减水剂后CRME表现出更好的力学性能,在最佳含水量下间接拉伸强度、劲度模量、临界应变能密度分别提高34%、8%、18%,建议添加高效减水剂来提升CRME的综合性能。

泡沫沥青冷再生混合料空隙分布特征研究

文章采用CT扫描技术和数字图像处理技术获取泡沫沥青冷再生混合料细观空隙特征,分析空隙特征沿试件高度方向的分布规律,提出基于“级配”理论的空隙尺寸分布Weibull双参数模型。结果表明:随着细集料比例增加,再生料试件内部空隙率逐渐降低,空隙数量逐渐减少。同时,Weibull分布函数模型中的“尺度参数”λ减小,“形状参数”k增大,即空隙分布更均匀。试验结果可为泡沫沥青冷再生混合料空隙演化规律研究提供一定参考。

泡沫沥青冷再生混合料在道路大修工程中的应用

随着城市化进程的加快和社会经济的不断发展,道路交通负荷逐渐加大,对于道路的建设和维护提出了更高的要求。而在传统的道路施工中,对资源的消耗和环境的影响逐渐引起了人们的关注。因此,寻找一种既能够提高道路质量,又具有环保和经济性的施工材料变得尤为重要。泡沫沥青冷再生混合料由于其在生产和使用过程中较低的能耗、较小的环境污染,以及较长的使用寿命等特点,成为了一种备受瞩目的道路建材。

基于智能颗粒的冷再生混合料压实状态感知

为了更好地揭示压实过程中混合料颗粒间的相互作用,实现优化压实工艺与混合料设计的目的,基于智能颗粒传感装置开展了冷再生沥青混合料室内旋转压实试验。监测混合料在旋转压实过程中的受力、转角及加速度动态响应规律;研究智能颗粒动态响应规律与混合料相对压实度之间的关联性;揭示压实过程中颗粒间的互锁机制,并对混合料的压实状态做出评价。开展了不同粗骨料含量下的冷再生混合料旋转压实试验,研究不同粗骨料含量对压实过程的影响。试验结果表明:旋转压实过程中混合料相对压实度的变化规律与智能颗粒的动态响应有较好的相关性,初步实现旋转压实过程中混合料压实状态的智能感知;与45%和65%粗骨料含量的混合料相比,55%粗骨料含量的混合料更容易达到较高压实度,且在压实过程中的稳定性较高。此外,建立了基于改进的人工神经网络的压实度预测模型,选取智能颗粒实测的x、y方向的相对旋转角和加速度,z方向的接触力及集料在各筛孔的通过率作为模型的输入变量,采用Tensorflow2.0框架构建网络、循环神经网络结构与全连接深度神经网路结构,分别处理序列特征数据与连续特征数据,并通过拼接操作进行数据融合训练。经过600次迭代训练后,网络的损失函数和精度达到了收敛阈值,混合料相对压实度的实测值与预测值拟合直线方差为0.93,结果表明该模型对于混合料的相对压实度具有较好的预测能力。

水性环氧乳化沥青冷再生混合料配合比设计及性能研究

基于正交试验方法,对90%RAP(Reclaimed Asphalt Pavement,再生沥青混合料)质量分数冷再生沥青混合料进行配合比设计,得到最优配比,并对水性环氧乳化沥青及普通乳化沥青冷再生混合料进行抗拉性能、抗压性能及水稳定性能等路用性能试验。结果表明,最优配比为水性环氧树脂质量分数为10%,水泥质量分数为1.5%,油石质量比为4%,水性环氧树脂质量分数对水性环氧乳化沥青冷再生混合料抗拉性能及水稳定性能的影响程度最大;水性环氧树脂可以提升铣刨料之间的粘附性能和力学性能,水泥与水发生水化反应,提升水泥质量分数对水稳定性能起主要作用;掺加水性环氧树脂可有效提升90%RAP质量分数冷再生沥青混合料路用性能,各项指标均符合规范要求。研究结果为高质量分数RAP冷再生混合料的设计与应用提供了思路,符合国家循环经济和可持续发展的要求。