基于路用性能的热再生沥青混合料RAP掺量研究

为解决沥青路面热再生技术中RAP掺量受限,提高沥青混合料再生利用效益,对热再生沥青混合料的RAP掺量开展了研究。首先,从试验材料的性能测试着手,严格控制试验材料的质量,对7种不同RAP掺量下再生沥青混合料进行详细的配合比设计;然后通过高温车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、小梁低温弯曲试验和间接拉伸疲劳试验,综合测试不同RAP掺量下AC-20型再生沥青混合料的高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性和疲劳耐久性等4类路用性能;最后,采用灰色关联度分析方法,确定了RAP掺量与路用性能评价指标之间的关联程度。结果表明:(1)随着RAP掺量的增加,再生沥青混合料的高温性能逐渐提高,水稳、低温和疲劳性能逐渐下降,并且其高温、低温和水稳性能的评价指标均在30%~40%的RAP掺量范围内加速变化,而疲劳性能的评价指标在40%~50%RAP掺量范围内加速变化;(2)灰色关联度分析显示RAP掺量与再生沥青混合料的动稳定度联系最为紧密,因此其高温性能对RAP掺量变化最为敏感;(3)根据再生沥青混合料路用性能评价指标与RAP掺量的灰色关联度分析结果,并结合路用性能随RAP掺量增加的变化规律以及沥青路面结构层功能,综合确定本批AC-20型再生沥青混合料中RAP合理掺量范围为35%~40%。

热再生电池堆-二氧化碳电化学还原池系统耦合特性

为了减少工业烟气中余热与CO_(2)的排放,本文提出了热再生电池堆-二氧化碳电化学还原池系统(TRBCO_(2)RR)。该系统通过串联多个非水系热再生电池(thermally regenerative battery,TRB)构建电堆,并将其用于驱动CO_(2)电化学还原(electrochemical reduction of CO_(2),CO_(2)RR)。本文研究了CO_(2)电化学还原特性、非水系TRB电堆性能及非水系TRB-CO_(2)RR系统耦合特性。研究结果表明,碳纸负载纳米银多孔电极上催化剂分布较为均匀,在-1.8V电位下(对应的槽电压为5.1V)表现出最佳的电化学还原CO_(2)性能,其CO法拉第效率达到了最佳值78.7%。为此,构建了6个子电池的串联电堆,开路电压达到7.2V左右,最大功率为235mW,在34min内放电相对稳定。运行非水系TRB-CO_(2)RR耦合系统后,电堆未出现反极现象,CO法拉第效率(73.1%)接近稳定电源所获得的最佳值。未来研究可通过优化催化剂和电堆设计,有望进一步提高耦合系统CO_(2)RR转化效率。

不同RAP掺量下热再生沥青混合料性能衰变规律

本文采用自主研发的全寿命分析仪对沥青混合料分别进行0、4、8、12个月的模拟老化,采用冻融劈裂试验、动态蠕变试验和半圆弯曲试验,研究不同RAP掺量下热再生沥青混合料长期老化后各项性能的衰变规律.结果表明:在12个月模拟老化后,RAP掺量为30%时沥青混合料的流变次数达到最大,RAP掺量的提高使得TSR衰减幅度变大且断裂能下降.50%RAP掺量时再生料TSR衰减幅度比新拌料大7.9%,流变次数和断裂能较新拌料分别减少38.6%和61.7%.长期老化作用下RAP掺量对沥青混合料疲劳寿命衰减的影响不明显,但会降低其应力敏感性.

基于热再生沥青混合料的半柔性路面材料性能研究

对热再生沥青混合料半柔性路面材料进行相关性能研究,运用CAVF法设计出具有单一粒径(9.5~13.2 mm)且空隙率为28%的母体混合料,通过沥青析漏和混合料飞散试验确定其母体混合料最佳沥青用量,并试验确定再生剂最佳掺量;最后通过浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、低温弯曲试验、车辙试验及劈裂疲劳试验等,分析评价不同RAP掺量再生半柔性路面材料性能,结果表明,半柔性路面材料性能优异,虽伴随RAP料掺量的增加,其疲劳性能、高温性能、低温性能及灌浆率有所下降,但都符合现行规范相关要求。控制好RAP料的掺量,热再生沥青混合料半柔性路面材料具有良好的灌浆率、优异的高温稳定性、水稳定性及抗疲劳性能,能够满足道路在重载交通和夏季高温等情况的使用要求。

回收料掺量对热再生沥青混合料路用性能的影响

选取10%、30%、50%三个回收料掺量制备AC-16热再生沥青混合料,通过试验测试其稳定度、动稳定度、最大弯拉应变、冻融劈裂强度比、汉堡车辙剥落点等高温、低温、水稳、抗老化等路用性能,并与相同级配全新混合料路用性能进行对比,分析不同回收料掺量条件下热再生沥青混合料路用性能变化的规律。结果表明,随回收料掺量增加,热再生沥青混合料高温性能逐渐提高,低温性能逐渐降低,水稳性能先提高后降低。在保证良好路用性能的基础上兼顾经济因素和环保效益,推荐热再生沥青混合料回收料最佳掺量为30%左右。

复合改性沥青高模量热再生混合料性能研究

通过添加大比例布敦岩沥青(BRA)和苯乙烯丁二烯共聚物(SBR)改性沥青,实现热再生沥青混合料综合路用性能、动态回弹模量和抗疲劳性能的提高,基于室内试验和试验段铺筑经验,验证BRA热再生高模量沥青混合料的技术可行性。结果表明:使用3%SBR改性沥青和添加2%~8%BRA可使热再生沥青混合料的车辙试验动稳定度不小于5 000次/mm,且加载60分钟后的车辙变形量不大于2.0 mm,低温弯曲破坏应变不小于2 800με;推荐复配方案的热再生沥青混合料满足高模量沥青混合料技术指标要求。

厂拌热再生施工技术在沥青路面大修养护中的应用

为保证沥青路面在大修过程中的养护质量,并充分发挥厂拌热再生技术的优势,以某公路路段为例,首先对厂拌热再生技术的原理及其特性进行详细分析。然后,针对混合料的配合比设计、现场施工以及施工过程中的关键环节,如再生料的拌和、运输、摊铺和碾压等进行深入探讨,可供相关人员参考,以保证厂拌热再生处理质量。

现场热再生技术在公路沥青路面养护中的应用研究

为推进现场热再生技术在公路路面养护中的应用,提升旧路面沥青材料的循环利用效果,以山西省某国省干线路段工程为例,根据原沥青路面使用状况的调查结果,采用现场热再生技术进行该路段沥青路面的养护修复,阐述现场热再生技术施工流程,并对其施工效果进行分析。分析结果表明,现场热再生技术具有环保节能、耐久性较强、施工周期短等优势,符合本工程路段沥青路面养护的需求。

基于沥青路面温度场的热再生施工参数优化研究

文章基于广西区内高速公路路面结构及路面材料特性,构建了就地热再生沥青路面温度场模型,采用有限元软件,探究了不同加热方式、加热时间、环境温度、风速等施工参数对热再生沥青路面温度场的影响规律,进一步优选了适用于广西地区的就地热再生施工工艺参数。研究表明:加热罩面数量设为3个、加热时间控制在512 s内,可有效控制热再生沥青路面的施工温度,保障热再生施工质量,同时建议选择在环境温度较高、风速较低的时间段进行热再生沥青路面的施工。

基于Superpave法和平衡设计法热再生沥青混合料性能优化设计

沥青混合料回收利用是路面养护中旧料有效利用的方式。我国目前主要采用马歇尔设计方法进行热再生沥青混合料配合比设计,但该方法的指标体系与实际性能缺乏关联性。为解决这一问题,引入了国外设计沥青混合料的方法(Superpave法和平衡设计法)进行热再生沥青混合料设计。根据不同沥青混合料回收料掺量、再生剂制备了9种再生沥青混合料。通过开展汉堡车辙试验、半圆弯拉试验和冻融劈裂试验研究了沥青混合料的抗车辙、抗开裂和水稳定性能。试验结果表明基于Superpave法确定的最佳沥青含量制备的再生沥青混合料抗裂性能无法满足规范要求。其中,芳香烃再生沥青混合料对改善抗开裂性能效果最佳。将平衡设计法用于热再生沥青混合料设计可获得高性能的热再生沥青混合料,各项性能均满足规范要求,为我国热再生沥青混合料的广泛应用提供了一种设计方法。

具有高浓度氨腔室的立式热再生氨电池性能特性

热再生电池(thermally regenerative ammonia-based battery,TRAB)可有效地将低温热能转化为电能,但其较为严重的氨渗透现象严重影响电池的产电稳定性。本文通过可视化证明了TRAB阳极氨与电解液的自分层现象,基于此构建了一种具有高浓度氨腔室的立式热再生氨电池,通过构建高浓度氨腔室和阳极氨传输阻挡层来调控氨分布,从而缓解电池中氨渗透过程。研究结果表明,与常规结构的热再生氨电池相比,具有氨腔室的热再生电池通过调控阳极氨分布解决了氨渗透的问题,在较高氨浓度(6mol/L)条件下获得了更高的输出功率、产电量以及更稳定的产电性能。此外,多孔泡沫铜阳极可以阻挡氨向下传输,进一步缓解氨渗透。具有合适孔隙密度(80PPI)的多孔电极在获得较大反应面积的同时保证了其内部良好的物质传输,使电池获得最佳的输出功率(10.8mW)。

基于改进多点支撑骨架状态模型的热再生沥青混合料配合比设计

由于就地热再生旧料(Reclaimed asphalt pavement,RAP)的异同性,目前还没有对设计热再生沥青混合料的最合适方法达成共识。因此,通常基于符合高速公路法规中马歇尔沥青混合料设计方法进行设计,这并不能保证充分地利用RAP且需要大量的时间和劳动成本。本工作通过改进多点支撑骨架状态模型提出了一种热再生沥青混合料配合比的设计方法,设计了四种不同RAP掺量下的热再生沥青混合料;然后通过高温车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、小梁弯曲试验和间接拉伸疲劳试验测试不同RAP掺量下的新方法设计的高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性和疲劳耐久性等路用性能,并与沥青玛蹄脂(Stone mastic asphalt,SMA)热再生沥青混合料进行对比。结果表明:新方法设计热再生沥青混合料的高温稳定性较SMA提升了10%左右;水稳定性增强了1%~2%;而低温抗裂性有些许的下降,但仍满足规范要求;在RAP掺量小于40%时,新方法设计的热再生沥青的疲劳寿命和SMA相当,当RAP掺量大于40%时,新方法设计的热再生沥青疲劳寿命显著降低;因此确定了新方法设计的最大粒径为16 mm的热再生沥青混合料的最佳RAP掺量为40%左右。

长期高温浸水对热再生沥青混合料疲劳性能的影响

沥青混合料回收料(reclaimed asphalt pavement,RAP)的热再生利用可实现道路固废资源化利用,符合绿色可持续发展要求,但高掺量RAP热再生沥青混合料的使用耐久性是急需解决的难题。针对中国南方高温多雨气候特点,开展30%RAP掺量热再生沥青混合料与普通沥青混合料长期高温浸水后的强度衰减、耐疲劳特性与自愈合性能的研究。试验结果表明30%RAP热再生沥青混合料间接拉伸强度和疲劳寿命大于普通沥青混合料,但60℃浸水间接拉伸强度和疲劳寿命均呈明显下降,且强度与疲劳寿命残留率呈明显的线性相关性,可用于强度与寿命预测。普通沥青混合料的间接拉伸疲劳愈合水平高于30%RAP热再生沥青混合料,但浸水后二者自愈合能力大体相当。与间接拉伸疲劳试验相反,30%RAP热再生沥青混合料弯曲疲劳寿命约为普通沥青混合料的50%,60℃浸水14 d后衰减到1/3。二者疲劳愈合性能基本相当,且在有水条件下均难以很好愈合。建立了基于浸水时间的动态模量衰减预测模型,可用于量化分析高温多雨气候条件对模量的影响以及进行剩余疲劳寿命预估。

基于响应曲面法确定玄武岩纤维热再生沥青混合料最佳配合比

在进行沥青混合料配合比设计时,由于掺加两种或两种以上掺合物时,采用马歇尔试验法或正交试验法进行沥青混合料配合比存在不足,为了确定沥青混合料最佳配合比,通过基于响应曲面法中的BBD(Box-Behnken design)法对级配类型AC-13掺加玄武岩纤维、RAP的热再生沥青混合料进行级配优化设计。结果表明,计算优化得出最佳油石比为5.17%、旧料掺量RAP为31.89%及玄武岩纤维掺量0.26%。并通过试验对预测模型进行验证,预测值与实测值模型之间相对误差较小(小于3%),可见BBD法建立的二阶模型具有较好的拟合效果,对再生沥青混合料各掺量配合比设计能进行有效优化,并且最佳各掺量下的玄武岩纤维热再生沥青混合料具有良好的路用性能。

基于有限元和分子模拟的热再生沥青激活行为研究

老化沥青的有效激活是影响热再生沥青及混合料性能的关键因素。本工作结合沥青路面就地热再生实体工程,采用有限元方法分析了再生沥青面层摊铺后的冷却过程,获取再生沥青混合料的降温曲线。设计双层扩散试验,研究了再生剂向老化沥青中的扩散规律,并采用分子动力学方法模拟了再生剂与新旧沥青的混溶行为,探讨了温度场、扩散时间和再生剂组分等因素对老化沥青激活再生行为的影响。结果表明,再生沥青面层不同深度处新旧沥青和再生剂之间的扩散存在差异,且短期内难以消除。范德华力是新旧沥青间的主要相互作用,再生剂降低了新旧沥青分子间的范德华力并促进了其相互扩散,扩大了沥青混溶区范围。相比于再生剂中的芳香烃组分,链烃组分更利于减小新旧沥青分子间的范德华力,但提高新旧沥青扩散系数的效果有限。再生剂掺量对提升老化沥青的激活效果存在显著的边际效应递减现象。

TLA与聚酯纤维复合改性热再生沥青混合料路用性能研究

为了改善热再生沥青混合料的路用性能及耐久性,首先采用TLA与聚酯纤维进行复配设计,然后基于马歇尔、高温车辙、低温弯曲、浸水马歇尔、冻融劈裂、两点弯曲与浸水APA等试验,针对TLA与聚酯纤维复合改性热再生沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性、抗疲劳耐久性能展开综合考察。结果表明:单掺TLA或聚酯纤维均能改善热再生沥青混合料的高温稳定性能、低温抗裂性能及水稳定性,且TLA的各项性能改善效果相对较为明显;经复掺TLA与聚酯纤维改性后热再生沥青混合料的路用性能均得到显著的提升,可适用于我国北方严寒或南方高温湿热多雨等复杂气候地区的沥青路面建设之中;TLA能够有效提高热再生沥青混合料的劲度模量与疲劳寿命,合理复掺聚酯纤维后提升效果更为明显,均符合高模量沥青混合料的规定及要求;采用合理比例的TLA与聚酯纤维进行复掺,可综合提升热再生沥青混合料的路用性能及耐久性。

废生物活性炭制备粉末炭的热再生效能

为实现水厂废生物活性炭资源化利用,本文将废生物活性炭研磨成粉末炭,探讨热再生温度对粉末炭理化性质的影响,观测再生粉末炭对水中典型有机污染物的去除效能。结果表明:粉末炭的热解经历了水分子脱附(35~105℃)、易挥发有机物脱附(105~400℃)和沸点较高有机物热解(400~735℃)3个过程;热再生能够显著恢复粉末炭的孔隙结构,碘值、亚甲基蓝值的恢复率分别达到83.1%、75.9%,并且恢复率随着再生温度升高逐渐升高;热再生会导致粉末炭的酸性官能团含量减少,碱性官能团含量增加,而表面氧元素含量随着再生温度升高先增加后降低;热再生降低了粉末炭水溶性有机物浸出;通过热再生能够显著提升粉末炭对原水中典型有机污染物的控制效果,有机污染物去除率提高了7.7%~35.9%。

废旧沥青混合料厂拌热再生技术综述

本文对废旧沥青混合料(RAP)厂拌热再生技术各环节关键技术问题和最新研究成果进行综述。分析了沥青老化机理和老化后的多尺度变化规律,总结基质沥青和SBS改性沥青的再生方法与再生剂研究进展。通过分析RAP的性能特点和变异性,引入了最新的预处理技术。评述了厂拌热再生沥青混合料和沥青路面的性能特点,对比了间歇式和连续式厂拌设备及工艺,介绍了工程应用情况和效益,明确了厂拌热再生技术在节能减排、经济环保方面的优势。本文在分析现有厂拌热再生技术最新研究进展的同时,提出了存在的问题和未来发展方向,助力厂拌热再生技术的革新和推广应用。

厂拌热再生AC-20沥青混合料配合比设计研究

根据《公路沥青路面再生技术规范》对厂拌热再生AC-20沥青混合料配比进行设计研究,本文依托黑龙江省交通投资集团有限公司权属高速公路质量提升(二期)A2-1标段,对厂拌热再生AC-20沥青混合料进行配合比设计,通过马歇尔实验获得相应数据最终确定最佳沥青用量为4.5%时抗水损害性能、高温稳定性能等路用性能满足要求。结果表明:该厂拌热再生AC-20沥青混合料性能符合规范要求,能够有效节约沥青与石料材料,路面性能良好。

RAP掺量对热再生沥青混合料高温性能的影响

为研究不同旧料(RAP)掺量对热再生沥青混合料高温性能的影响,采用动态蠕变试验方法,分别对旧料掺量在20%~70%之间的普通沥青AC-20再生料和改性沥青AC-13再生料进行高温性能评价。结果表明,与新料相比,添加了RAP的两种再生混合料的高温抗车辙性能明显提高,且在RAP掺量为40%时,高温性能达到最佳并趋于稳定。而添加再生剂并不能改善再生料的高温抗车辙性能。在RAP掺量相同时,AC-13改性沥青再生混合料的高温性能较AC-20普通沥青再生混合料更优;但在RAP掺量为40%时,两者的性能相近。可将掺加40%旧料的AC-20普通沥青再生料用于中面层,改善其高温性能。