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。

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。

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。

组成材料对乳化沥青冷再生混合料性能影响研究综述

乳化沥青冷再生技术实现了沥青路面大中修过程中产生的废旧料资源化再利用,有效地降低了生产成本与碳排放,具有良好的社会经济效益和环境效益。简要分析了乳化沥青冷再生混合料强度形成机理,探讨分析了组成材料对乳化沥青冷再生混合料性能的影响;梳理了现有乳化沥青冷再生技术研究中各组成成分参数,并提出相应措施,以期获得拌和性能、路用性能和耐久性优良的乳化沥青冷再生混合料,从而为乳化沥青冷再生技术的推广与应用提供理论支持。

抗剥落剂对乳化沥青冷再生沥青混合料性能的影响研究

为解决乳化沥青冷再生混合料水稳定性差的问题,文章通过在乳化沥青冷再生混合料中掺加胺类和非胺类抗剥落剂,开展浸水马歇尔、冻融劈裂、浸水飞散试验,对其水稳定性评价指标开展区分度分析。结果表明:抗剥落剂能有效提升乳化沥青冷再生混合料水稳定性性能,随着抗剥落剂掺量增加,水稳定性能评价指标MS0、TSR、ΔS均先增加后有所降低并趋于平稳,非胺类抗剥落剂对乳化沥青冷再生混合料水稳定性性能的提升效果优于胺类抗剥落剂;水稳定性能指标区分度方面,飞散损失ΔS远高于MS0和TSR指标,且MS0和TSR指标区分度<0.002,说明乳化沥青冷再生混合料水稳定性能差异较小,指标区分能力弱。

水泥对乳化沥青冷再生混合料水稳定性的影响

乳化沥青厂拌冷再生技术可将原路面铣刨废料再次应用到道路工程建设中,不仅能够节约能源和资源,还能使环境得到保护,实现可持续发展,是一种十分经济、实用的技术,乳化沥青冷再生技术的应用可以实现原路面废弃沥青混合料的循环再利用,具有良好的经济效益及社会效益,该技术是一项绿色、低碳、环保、实用的路面维修方法,且应用前景非常广阔。本文主要通过室内试验,研究、分析不同水泥用量对乳化沥青冷再生混合料水稳定性能的影响。

基于振动搅拌工艺的乳化沥青冷再生混合料性能研究

乳化沥青冷再生混合料中通常需要掺加少量水泥来提高再生混合料的早期强度,加快取芯进度,本文为了提升冷再生混合料的拌和均质性和性能稳定性,将振动搅拌技术运用于乳化沥青厂拌冷再生的拌和工艺中,提升水泥的分布均匀性,通过扫描电镜来观察水泥-乳化沥青再生料中的胶浆微观形貌,验证水泥在冷再生混合料中的微观作用机理,在保证不降低再生混合料强度、高温性能和抗水损害性能的前提下,进一步减少了水泥用量,降低路面后期产生裂缝的概率。

外掺剂对乳化沥青冷再生混合料性能影响的宏微观分析

目的研究微珠、硅灰和减水剂对乳化沥青冷再生混合料路用性能的影响,分析外掺料的作用机理。方法通过室内路用性能试验评价外掺料对冷再生混合料性能影响效果,结合扫描电镜技术观测沥青胶浆微观形貌,从宏微观角度分析三种外掺料的作用机理。结果混合料高温贯入强度最高可提升253%,低温劈裂强度最高可提升62%,冻融劈裂强度比最高可达到86.3%;通过扫描电镜观测沥青胶浆的微观形貌发现:加入外掺料,沥青胶浆呈现空间骨架结构,不仅具有良好的稳定性且沥青胶浆强度增强,同时外掺料还能填充混合料空隙,降低混合料空隙率,极大地改善了混合料性能。结论三种外掺料对混合料路用性能具有良好的改善效果,沥青胶浆呈现空间骨架结构,极大地改善了混合料性能。

公路路面乳化沥青冷再生技术综述

公路路面乳化沥青冷再生混合料作为一种绿色铺面材料,因在延长道路寿命的同时增加了沥青旧料的利用率,逐渐受到关注。近年来,学者们针对如何提升乳化沥青冷再生混合料使用品质进行了深入研究并取得了一定成果。研究成果分为两方面:乳化沥青冷再生混合料配合比设计与优化方法、混合料各项性能改善,这一系列成果使其成功应用于实体工程。研究成果丰硕但较为散乱,尚未汇总并推荐科学合理的乳化沥青冷再生混合料配合比设计方法、等级化评价乳化沥青冷再生混合料力学及路用性能。基于此,梳理评价了乳化沥青冷再生技术相关规范及其技术参数,调查总结了乳化沥青冷再生技术研究动态和实体工程配合比设计、乳化沥青混合料的相关力学性能及路用性能,推荐了混合料配合比设计区间,提出了混合料单项性能划分等级。结果表明:水泥用量、乳化沥青用量、最佳含水率、粒径小于9.5 mm的再生沥青混合料(RAP)掺量、粒径大于9.5 mm的RAP掺量及总RAP掺量的推荐区间分别是1.5%~2.0%、3.2%~4.5%、3.8%~6.5%、28%~49%、38%~58%及79%~98%;对于粗粒式沥青混合料,4.75 mm及以下的筛孔通过百分率低于级配中值,13.2 mm及以上的筛孔通过百分率高于级配中值;根据数据分布特性将混合料单项性能划分为四个等级。

养生条件对乳化沥青冷再生混合料路用性能影响

为提高乳化沥青冷再生混合料早期路用性能,通过室内试验研究了养生条件对乳化沥青冷再生混合料力学强度和稳定性的影响规律。结果表明:同一试验条件下,室内乳化沥青冷再生混合料可较好表征实体工程路用性能,现场混合料芯样较室内试件混合料稳定度和劈裂强度分别平均提高5.5%、10.7%;当养生时间≥7 d,冷再生混合料稳定度、劈裂强度和冻融劈裂强度比满足《公路沥青路面再生技术规范》(JTG F41—2008)技术要求,稳定度、劈裂强度和冻融劈裂强度比提高速率分别为2.5%、0.8%、0.6%;在养生温度40℃时,冷再生混合料路用性能最优;随含水率增加,冷再生混合料空隙率先增加后减小,路用性能逐渐降低,当含水率为3.7%、4.2%,冷再生混合料劈裂强度不满足《公路沥青路面再生技术规范》(JTG F41—2008)技术要求。建议乳化沥青冷再生混合料养生时间为7 d,养生温度为25~40℃。

养生条件对乳化沥青冷再生混合料路用性能的影响

为探究养生条件对乳化沥青冷再生混合料路用性能的影响与其强度形成机理,研究了养生时间、养生温度、表面风速对乳化沥青冷再生混合料路用性能影响规律。研究结果显示:乳化沥青冷再生混合料的路用性能随着养生时间延长而提升,且在前6d提升较快;养生温度低于50℃时,随着养生温度升高,乳化沥青冷再生混合料的路用性能逐渐提高;养生温度超过50℃时,冷再生混合料路用性能有所降低;在相同养生温度及养生时间下,增大表面风速可以加快混合料上表面乳化沥青的破乳速率,小幅度提高混合料的路用性能;在乳化沥青破乳结束后,由于沥青对集料的粘结作用与水泥水化产物强度的形成,乳化沥青冷再生混合料的强度也逐渐形成。

基于旋转压实方法的乳化沥青冷再生配合比设计方法探析

为实现对铣刨料的重新利用,确保某高速公路的冷面层能够切实满足实际使用要求,需要对乳化沥青冷再生最优配合比进行确定,实现对资源的节约利用、降低工程造价。应用实验法确定出乳化沥青冷再生的最优配合比,在整个试验期间,综合使用了重型击实试验、马歇尔击实成型、旋转压实法,落实对最佳含水量、最佳乳化沥青用量等关键参数的确定。研究结果表明,在进行乳化沥青冷再生处理期间,水泥掺量为1.5%、乳化沥青用量最佳值为3%、最佳含水量为4.06%。

乳化沥青冷再生技术在公路建设中的应用

目前,社会发展受到能源匮乏和生态环境恶化两大问题的阻碍。道路建设过程会排放大量温室气体,这些温室气体大多数是由生产沥青混合料过程中产生。对于道路建设中最常采用的热拌沥青混合料,其生产过程不仅需要耗费大量的资源和能源,还会排放出二氧化碳、二氧化硫等温室气体。乳化沥青冷再生技术是指将原沥青路面通过相关工序进行处理后,按照一定比例进行加入添加剂,在常温之下进行施工的一种新兴技术。该技术能够很大程度上减少沥青混合料生产和施工过程中的能量消耗。因此,通过乳化沥青冷再生技术降低道路建设过程中的能量消耗、减少温室气体的排放量,在道路建设显得极为重要。文章对乳化沥青冷再生技术配合比设计方法进行了分析,对乳化沥青冷再生混合料生产和施工过程中的能耗数据进行了调查。以某高速公路大修工程为依托,通过室内试验确定了沥青混合料最佳配合比,并对再生沥青混合料的路用性能和节能减排效果进行了研究。

乳化沥青冷再生混合料高温稳定性研究

采用50℃车辙试验,分析了温度、基质沥青针入度大小、乳化沥青用量、水泥掺量、含水率和养生时间对乳化沥青冷再生混合料高温稳定性的影响。结果表明:乳化沥青冷再生混合料在后期强度形成后具有较好的高温稳定性,且混合料高温稳定性受温度的影响没有热拌沥青混合料敏感;采用低标号沥青或增加水泥用量均能提高冷再生混合料的高温稳定性,但二者的变化对冷再生混合料高温稳定性影响不大;随着养生时间增加乳化沥青冷再生混合料的抗变形能力增强且早期含水率变化对抗变形能力影响显著,而后期含水率变化对高温稳定性影响不大。

乳化沥青冷再生混合料养生方式研究

为了使室内加速养生更真实的模拟乳化沥青冷再生混合料施工现场实际的养生条件,采用宏观力学试验和工业CT的无损扫描试验研究了全封闭养生、开放养生、半封闭养生三种养生方式下乳化沥青冷再生混合料含水率、劈裂强度、抗压回弹模量的发展规律,并将其与路面芯样进行了对比,揭示了养生方式对乳化沥青冷再生混合料细微观空隙分布特征的影响机理,推荐采用半封闭40℃养生作为乳化沥青冷再生混合料的室内加速养生条件.

冻融循环作用对乳化沥青冷再生混合料抗剪性能的影响

针对乳化沥青冷再生混合料进行反复冻融循环试验,测定不同冻融循环周期后试件的空隙率、贯入剪切强度及无侧限抗压强度,分析冻融循环作用下乳化沥青冷再生混合料力学性能、抗剪强度参数的衰变规律,同时通过扫描电镜(SEM)观察经冻融循环后的混合料微观形貌。结果表明:经过10次冻融循环后,空隙率增大1%,力学强度下降幅度达到20%,而对冷再生混合料粘聚力影响最大,其下降幅度可达到60%;冻融循环过程中产生的膨胀应力及温度应力破坏了混合料内部水泥水化产物形成的立体网状结构,导致冷再生混合料力学性能及抗剪强度参数的衰减。

乳化沥青冷再生混合料路面结构组合设计及其应用研究

为了解决公路沥青路面大修所用材料技术经济问题,基于既有路面结构及现状病害情况,提出了新路面处治方案,并对提出的新路面方案进行了路面结构组合设计,确定了其路面结构层厚度和材料设计参数。在乳化沥青冷再生混合料材料配合比设计的基础上,系统研究了其施工工艺流程,确定了其机具组合,拌合、摊铺、碾压技术要求。试验路工程现场检测表明,各项路用性能指标满足规范要求,施工质量良好,采用乳化沥青冷再生技术进行沥青路面养护是可行的。

乳化沥青冷再生混合料疲劳性能及影响因素

为研究乳化沥青冷再生混合料抗疲劳性能关键影响因素,采用应力控制模式下的间接拉伸疲劳试验,分析应力水平、水泥用量、旧料(relaimed asphalt pavement,RAP)掺量、乳化沥青类型及乳化沥青用量等因素对冷再生混合料疲劳性能的影响规律,最后,基于灰关联熵分析,对各影响因素进行了量化与比较.结果表明:乳化沥青针入度指标、RAP掺量对乳化沥青冷再生混合料疲劳寿命影响最为显著,乳化沥青用量、乳化沥青延度指标影响次之,应力水平、水泥用量影响最小.

乳化沥青冷再生混合料和易性指标及影响因素

为了研究乳化沥青冷再生混合料和易性,采用自主研发的和易性测试设备,以扭矩值作为乳化沥青冷再生混合料和易性表征指标,研究了不同特性的乳化沥青、回收沥青路面材料(reclaimed asphalt pavement,RAP)掺量及拌和用水量对乳化沥青冷再生混合料和易性的影响规律,分析了乳化沥青冷再生混合料和易性影响因素的显著性,并通过反算水泥初凝时间以及旋转压实成型试件的体积参数是否在规范范围验证了测试方法及指标的合理性.结果表明:再生混合料和易性随着RAP掺量的增加而变差,合适的拌和用水量能显著改善再生混合料和易性;RAP掺量和拌和用水量对再生混合料和易性有显著影响,而乳化沥青特性的影响不明显;乳化沥青冷再生混合料在拌和后存在一个最佳压实时机,推荐扭矩阈值为20 N·m.

乳化沥青冷再生混合料抗剪特性及其永久变形预估

基于单轴贯入试验和无侧限抗压强度试验,得出了乳化沥青冷再生混合料在常温和高温条件下的抗剪强度、黏聚力与内摩擦角等抗剪特性参数,分析了水泥质量分数、乳化沥青类型及其质量分数、沥青旧料掺量对抗剪性能的影响规律,并进行了有限元计算和室内车辙试验研究.结果表明:随着水泥质量分数增加,乳化沥青冷再生混合料各抗剪指标均有增加,当水泥质量分数为0~1.5%时增幅明显;乳化沥青质量分数增加后,抗剪强度降低,相比于常温条件,高温条件下乳化沥青质量分数影响更显著;乳化沥青类型对抗剪参数影响不明显;沥青旧料掺量降低后,抗剪强度、黏聚力指标均明显提高,但内摩擦角基本不变;基于层变形叠加的永久变形通用模型应用于乳化沥青冷再生混合料变形预估时,需要进行修正,修正后具有较高的准确度.