基于高掺量RAP的高模量再生沥青混合料性能试验研究

高模量沥青混合料(high modulus asphalt mixture, HMAM)因具有良好的综合性能,被运用于重载路面中。沥青路面回收料(reclaimed asphalt pavement, RAP)是路面维修养护过程中铣刨出的废旧材料。对掺加硬质沥青颗粒制备成的高模量沥青混合料,以及向高模量沥青混合料中掺加RAP重新拌和成的高模量再生沥青混合料的复数模量、高温稳定性、低温稳定性、水稳定性和疲劳性能进行测试,试验结果表明,基于高掺量RAP的高模量再生沥青混合料表现出较好的高温抗车辙性能、低温抗裂性能、抗水损害性能以及疲劳性能。

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。

聚酯纤维对高掺量RAP的沥青混合料路用性能的影响

为探究聚酯纤维对再生沥青混合料路用性能的影响,取质量分数为60%、80%和100%的废旧沥青混合料(RAP)并掺加质量分数为1%、2%、3%、4%的聚酯纤维,制成再生沥青混合料,对再生沥青混合料开展了冻融劈裂试验、浸水马歇尔试验、低温小梁弯曲试验和高温车辙试验。试验结果表明:掺加质量分数3%聚酯纤维时,混合料试件具有最佳高温稳定性能;掺加质量分数2%聚酯纤维时,混合料试件具有最佳低温抗裂性能。因此,建议掺加质量分数为2%~3%的聚酯纤维来改善高掺量RAP再生沥青混合料的路用性能。

高速公路高掺量RAP再生水稳碎石基层技术研究与工程应用

文章基于对回收沥青路面材料(RAP)和新集料的物理力学性能评价和筛分试验结果,采用分档掺配的设计方式,设计了4组不同RAP掺量的级配方案,击实后进行路用性能试验,分析无侧限抗压强度、抗压回弹模量和干缩性能,以研究不同掺量下的RAP对水稳碎石基层混合料路用性能的影响。试验结果显示,随着掺加RAP比例的提高,其最佳含水量变大,最大干密度变小。此外,随着RAP比例增大,水稳碎石基层混合料试件呈现出抗压强度、回弹模量降低而干缩性能提高的规律,最后依托高速公路试验段进行了高掺量RAP再生水稳碎石基层的工程应用,工后检测结果显示,试验段的基层各项检测指标均满足设计规范要求。

基于响应曲面法的大掺量RAP厂拌热再生沥青混合料级配优化设计

为避免对沥青混合料进行级配设计优化时采用经验法所选最优级配曲线不足,基于响应曲面法对级配类型AC-20大掺量(30%)RAP厂拌热再生沥青混合料进行级配优化设计,得到当集料19 mm筛孔通过率为97.2%、4.75 mm筛孔通过率为39.3%、0.075 mm筛孔通过率为6.0%、油石比为4.48%时,所得配合比为最优设计结果,最优条件下模型预测值为空隙率4.00%、间隙率为13.17%、饱和度为70%、稳定度为11.75 kN.试验证明:实测值与模型预测值之间相对误差较小(均不大于3%),说明建立的二阶模型拟合结果较好;响应曲面法可对沥青混合料配合比设计进行有效预测,并给出40%~70%RAP掺量的级配优化结果.

高掺量改性RAP热再生沥青混合料低温抗裂性能宏微观机理

旨在研究再生剂和改性剂提升高掺量沥青混合料回收料(reclaimed asphalt pavement,RAP)热再生沥青混合料低温抗裂性能的宏微观机理,进而弥补其低温抗裂性能不足的显著缺陷,设计了3种改性剂配比方案(8%再生剂1、8%再生剂2、4%再生剂2+4%改性剂),开展了高掺量改性RAP热再生沥青混合料室内小梁弯曲试验,分析了混合料的宏观断裂行为特征,进而基于近场动力学理论建立了相应的数值模型,揭示了混合料内部裂纹萌生与扩展的微观机理以及不同改性剂的作用机理。结果表明,双外加剂(再生剂和改性剂)配比下高掺量RAP再生沥青混合料的破坏应变、劲度模量、应变能密度等低温抗裂性能指标均优于单独使用再生剂,近场动力学理论可较好地模拟再生沥青混合料的低温开裂行为;再生剂可显著提升旧沥青界面处的黏结能力,再生剂1使试件底部应力分布更为均匀,再生剂2恢复旧沥青黏结能力的效果更优;而改性剂则提升沥青的整体性能,且对新沥青的性能提升更加明显;相较于单独使用再生剂,双外加剂可恢复旧沥青性能并提升沥青整体的黏性,有效弥补高掺量RAP再生混合料低温抗裂性能不足的缺陷。

再生剂对高掺RAP再生沥青混合料性能的影响

基于沥青性能指标,通过试验,确定再生剂的最佳用量。采用"高性能沥青路面"沥青混合料设计方法,对新拌沥青混合料、掺加50%废旧沥青混合料热再生沥青混合料及掺加50%RAP+再生剂热再生沥青混合料的综合路用性能进行了试验研究。试验结果表明:再生剂的加入使旧沥青混合料中老化沥青的粘结性能得到恢复,使再生混合料抗水损害的能力得到改善;掺加再生剂能够软化高含量RAP热再生沥青混合料,但是这些混合料的劲度模量比新拌沥青混合料的要大,且具有更好的高温稳定性;掺加适量的再生剂能够提高高含量RAP热再生沥青混合料的低温抗裂性。

高比例RAP掺量热再生SMA混合料新旧料融合性及工厂化生产参数研究

新旧料融合性及工厂化生产参数是厂拌热再生混合料技术性能的关键所在。为了优化高比例掺量热再生SMA混合料配合比设计并指导工厂化生产,利用了流变学试验原理和SHRP试验方法,采用抗车辙因子、低温蠕变速率、车辙、约束试验温度应力、四分点加载疲劳试验,研究了橡胶油和芳香油2种再生剂在不同掺量下的热再生混合料新旧沥青转移规律和路用性能。得出了热再生混合料最佳的RAP掺配比例和新旧料转移规律,证明了再生剂掺量的合理性,并用于指导热再生混合料配合比设计与工厂化生产。工程实践证明,本文所确定的再生剂掺量、RAP预热温度、新集料加热温度、混合料拌合温度和拌合时间等工厂化生产参数是合理可行的,可为后续工程实践提供借鉴。

高RAP掺量厂拌温再生SMA-16混合料耐久性试验研究

为了解决热再生旧料加热温度过高碳化、送料通道堵塞、RAP掺量不高,并充分利用SMA路面的残余强度,提高路面结构的长期使用性能。进行了再生SMA—16混合料路用性能研究和试验路铺筑,基于车辙、低温弯曲、冻断、浸水马歇尔、冻融劈裂和四分点加载疲劳试验研究了30%、40%、50%RAP掺量的温再生SMA混合料路用性能,探讨了废旧SMA沥青路面材料高效温拌再生技术的可行性。试验结果表明,随着RAP掺量增大,再生SMA混合料高温稳定性提高,而低温抗裂性和抗疲劳耐久性随RAP掺量增大而降低,低温抗裂性是制约增大RAP掺量的技术瓶颈。RAP掺量小于30%时,再生SMA混合料的各项路用性能均满足现行施工规范技术要求,掺加30%再生料后SMA混合料疲劳性能在各应变水平下降低幅度较小,但RAP掺量达到50%后SMA混合料疲劳寿命下降较为显著。室内试验及工程应用结果表明,温拌再生SMA改性沥青混合料可用于表面层,废旧SMA沥青路面材料高效再生技术是可行的,其经济效益和社会效益显著。

高掺量RAP热再生沥青混合料路用性能研究

在保证RAP再生沥青混合料路用性能的同时,如何合理利用废旧沥青混合料,对推进废物再生利用具有重大的意义。文章通过对石安高速上面层刨铣料进行抽提筛分试验,评价RAP材料的相关性能;确定了RAP掺量为20%、30%、40%时再生混合料最佳沥青用量,然后开展浸水马歇尔试验、车辙试验、小梁低温弯曲试验、冻融劈裂试验及再生沥青混合料疲劳试验;同时系统地分析了不同RAP掺量对热再生沥青混合料的疲劳性能、高温稳定性、水稳定性以及低温抗裂性的影响规律。研究表明:回收旧沥青的黏度值、延度及软化点均呈现下降趋势;不同的掺配满足各体积指标要求4.75mm的通过率和最佳沥青用量。

攀枝花地区高RAP掺量SMC常温再生沥青混合料性能研究

本文在室内通过马歇尔试验和各项性能试验,验证了高RAP料的各项技术指标的性能,确定了SMC-20常温再生沥青混合料的级配范围和配合比设计方法及最佳油石比,并确定了该混合料的特性比较符合川西南地区的气候特点,它的推广应用能够更好地节省道路工程投资造价,解决了沥青路面循环利用的难题,提高工程质量,在拌和、摊铺、碾压过程中节约燃油消耗,减少有害气体的排放,有利于环境保护。

基于高模量剂和Terminal blend橡胶沥青复合改性技术耐久性高RAP掺量热再生混合料性能研究

为突破高RAP掺量厂拌热再生混合料RAP掺配比例低、低温性能、水稳定性和耐久性差的技术瓶颈,以法国高模量沥青混合料性能评价体系为依托,基于Terminal blend橡胶沥青与高模量剂复配技术进行了Terminal blend与PR.S复合改性沥青性能试验、Terminal blend与PR.S复合改性50%RAP掺量热再生混合料EME2设计、车辙试验、低温弯曲试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验,及MMLS1/3和四分点加载疲劳试验,研究了TB+高模量复合改性沥青用于高RAP掺量热再生混合料的可行性和耐久性。试验结果表明,12%TB+0.6PR.S、18%TB+0.6PR.S、22%TB+0.6PR.S 3种TB胶粉改性沥青与高模量剂复配方案下改性沥青的高低温性能均可达到甚至优于SBS改性沥青,工程实践中可优先采用18%TB+0.6PR.M复合改性方案掺配比例来改善沥青混合料的高低温性能。基于TB与高模量复配技术所生产的耐久性高RAP掺量热再生混合料具有沥青用量高、模量高、空隙率小、抗车辙性能和抗疲劳性能优良的技术特点;Terminal blend橡胶沥青与高模量剂复合改性高RAP掺量热再生混合料抗高温、重载条件下的剪切变形能力和剪切疲劳破坏强度均优于SBS热再生混合料,TB与高模量复配方案是改善高RAP掺量热再生混合料耐久性和极端气候条件下耐候性的有效途径。

高掺量RAP材料的厂拌热再生混合料设计及应用

为实现回收沥青路面(reclaim asphalt pavement,RAP)材料的高掺量应用,保证热再生沥青混合料的路用性能,采用马歇尔试验方法进行高掺量热再生沥青混合料的配合比设计,提出配合比设计过程中各阶段的关键步骤,并对3种不同RAP材料掺量的再生混合料进行高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性的检测。对比测定结果发现,按照该试验方法,RAP材料控制在40%~50%时可以保证再生混合料的路用性能。依托实际热再生工程,铺设试验路段,改进并优化施工工艺,实现RAP材料在厂拌热再生中的高掺量应用。

高RAP掺量热再生混合料抗裂性能研究

采用低温蠕变、低温弯曲、约束试件温度应力和三分点加载疲劳试验从不同角度揭示了RAP掺量对热再生混合料低温抗裂性和抗疲劳开裂性能的影响,通过抗裂性能试验分析了木质素纤维、玄武岩纤维、橡胶粉、BRA岩沥青、SBR、硅藻土6种添加剂对高RAP掺量热再生混合料抗裂性能的改善作用。试验结果表明,随着RAP掺量增大,热再生混合料低温抗裂性和抗疲劳开裂性能均下降,低温抗裂性不足是制约厂拌热再生混合料增大RAP掺量的主要技术瓶颈,掺加6种添加剂后热再生混合料低温抗裂性能均有一定程度提高,抗疲劳性能显著增大,玄武岩和木质素纤维对热再生混合料低温性能和抗疲劳性能贡献最大,而BRA岩沥青效果最差,建议优先选择玄武岩纤维来改善高RAP掺量热再生混合料的抗裂性能。

高掺量RAP冷再生沥青混合料路用性能研究

为提高RAP利用率、降低公路养护成本、保护生态环境,对75%、90%及100%RAP掺量冷再生沥青混合料进行配合比设计,得到最佳油石比确定方法,并进行抗拉性能、抗压性能及水稳定性能等路用性能试验,对3种RAP掺量混合料进行试验段铺筑。试验结果表明:1)增加击实次数,冷再生沥青混合料的劈裂强度及干湿劈裂强度比随油石比的增加而增加,无法用来判断最佳沥青用量,引入无侧限抗压强度指标来确定最佳沥青用量;2)75%、90%及100%RAP掺量冷再生沥青混合料的抗拉性能、高温性能、抗水损坏性能及抗压性能,随RAP掺量的增加呈下降趋势;3)3种RAP掺量下冷再生沥青混合料试验段压实度可达98%以上,质量检测结果符合规范要求。研究结果可为高掺量RAP冷再生沥青混合料在我国公路建设中的应用推广提供参考。

纤维种类对高RAP掺量沥青混合料路用性能的影响

为研究不同纤维对高RAP掺量沥青混合料路用性能的影响,通过室内试验对聚酯纤维、玄武岩纤维、木质素纤维、钢纤维、普通沥青混合料以及添加HR-1325型再生剂的高RAP掺量再生沥青混合料进行配合比设计。对在同比例、同级配条件下混合料的高温性能、水稳定性能以及低温性能进行研究。结果表明:与玄武纤维、木质素纤维、纲纤维相比,聚酯纤维改善高RAP掺量再生沥青混合料路用性能的效果显著,若用于实际工程建设过程中可优先选择;添加HR-1325型再生剂有明显的局限性,不适用于高RAP掺量的再生沥青混合料。

高RAP掺量厂拌热再生沥青混合料路用性能研究

为探究高RAP掺量厂拌热再生沥青混合料工程应用的可行性,文中分别以30%,50%,70%RAP掺量设计再生沥青混合料AC-20,通过马歇尔试验确定高RAP掺量最佳油石比,采用车辙试验等综合分析其路用性能,并铺筑试验路验证高RAP掺量再生沥青路面的性能。结果表明,随着RAP掺量的增加,厂拌热再生沥青混合料最佳油石比增加,高温抗车辙能力增强,低温抗裂性能和抗水损坏能力减弱,建议低RAP掺量混合料应用于路面表面层以保证其抗低温性能,高RAP掺量混合料应用于路面中/下面层以充分利用其抗变形能力。当RAP掺量为50%,其混合料综合路用性能可以满足相关规范要求;但是,随着RAP掺量的增加,再生沥青路面压实度降低,渗水系数升高,建议适当增加压实遍数提高其密实度,从而增强其水稳定性。

大掺量RAP温再生沥青混合料设计及路用性能研究

为提高沥青路面回收材料(RAP)的利用效率和应用水平,利用实验室自主合成的温再生剂与新沥青混合制备温再生沥青,并设计拌制温再生沥青混合料;采用黏温曲线法预估拌和、体积参数法验证拌和及成型温度;马歇尔设计法确定RAP掺量为50%、60%和70%的最佳沥青用量;分别采用车辙试验、低温小梁弯曲试验和冻融劈裂试验对温再生沥青混合料的高温性能、低温性能和水稳定性能进行评价,并与相同配合比条件下热再生沥青混合料的路用性能进行对比。研究结果表明:黏温曲线法可适用于温再生沥青混合料的温度控制;随着RAP掺量的增加,温再生沥青混合料的高温性能逐渐提高,低温性能和水稳定性能逐渐降低;与热再生沥青混合料相比,温再生沥青混合料的高温性能略差,低温性能和水稳定性能表现良好;当RAP掺量为70%时再生沥青混合料的各项路用性能均能够满足规范要求,可为工程生产和质量控制提供参考。

高RAP掺量对冷再生混合料性能的影响研究

对不同RAP掺量的乳化沥青冷再生混合料及泡沫沥青冷再生混合料进行试验设计,并对混合料进行路用性能试验,研究高RAP掺量对两种混合料路用性能的影响极其性能差异。试验结果表明:高RAP掺量的冷再生沥青混合料的性能均可基本达到规范对冷再生混合料的应用要求;除水稳定性外,高掺量乳化沥青冷再生混合料的性能优于泡沫沥青冷再生混合料。

RAP掺量对再生沥青混合料的性能影响研究

高RAP掺量再生沥青混合料在我国沥青路面养护中得到越来越多的应用,厂拌热再生中RAP掺量可达到30%～50%,就地热再生中RAP掺量更是达到80%以上。在室内设计RAP掺量为0%、30%、50%、85%和100%的5种AC-13级配沥青混合料,依托UTM试验机分别采用动态蠕变试验、半圆弯曲试验和多重冻融劈裂试验对混合料的高温抗车辙性能、低温抗裂性能和抗水损害性能进行评价,结果表明:相比新沥青,RAP沥青胶结料高温性能增强而低温性能衰退;随着RAP掺量的增加,再生沥青混合料的高温抗车辙性能增强,低温抗裂性能和抗水损害性能降低,100%RAP混合料受到级配细化的影响,抗车辙性能不及新沥青混合料;多重冻融劈裂相比单次冻融劈裂能够更好地评价再生混合料的水稳定性。