基于内聚力模型的再生沥青混合料低温断裂性能研究

内聚力模型(CZM)在沥青混凝土开裂研究中得到了广泛应用,但采用内聚力模型对再生沥青混凝土断裂的研究还很少。本文采用随机算法和坐标控制法建立包含旧集料和新集料的再生沥青混合料半圆弯拉模型,将模型分为集料同分布模型和集料随机分布模型两类。研究-10℃时不同RAP掺量(0、25%、50%、75%、100%,质量分数)对再生沥青混合料SCB试件应力强度因子K_(IC)、断裂能G_(F)和抗裂指数I_(CR)的影响。研究结果表明:无RAP掺入的SCB试件具有较好的断裂性能;随着RAP掺量增大,应力强度因子K_(IC)、断裂能G_(F)和抗裂指数I_(CR)均减小,表明RAP的掺入会削弱沥青混合料的低温断裂性能;采用有限元模型得到的断裂参数与室内试验结果一致;相比于集料同分布模型,集料随机分布模型各评价指标的变异性系数整体更大,表明集料分布状态对开裂结果有一定影响;当计算样本足够多时,这两类模型获得的抗裂参数变化规律一致,可有效评价再生沥青混合料断裂性能。

温拌SBS改性再生沥青混合料的路用性能研究

为研究再生SBS改性沥青混合料(RAP)掺量和温拌剂种类对温拌SBS改性再生沥青混合料的路用性能的影响,通过车辙试验、小梁弯曲试验和冻融劈裂试验分析了在RAP掺量为0,10%,30%,50%,Sasobit温拌剂掺量为3.0%和Evotherm温拌剂掺量为2.0%的温拌SBS改性再生沥青混合料的高温稳定性能、低温抗裂性能和水稳性能,并通过灰色关联度分析RAP掺量对两种温拌再生沥青混合料路用性能的影响。结果表明,RAP的掺入可以极大地改善温拌再生沥青混合料的高温性能,但不利于其低温抗裂性能和水稳定性能。不同RAP掺量的沥青混合料对各项路用性能影响程度大小排序均为:水稳定性能<低温抗裂性能<高温稳定性能。在RAP掺量为30%时,掺入Evotherm温拌剂的再生沥青混合料的高温性能、低温抗裂性能、水稳定性能优于掺入Sasobit温拌剂的再生沥青混合料。

再生沥青混合料拌和均匀性识别与机理分析

为探究再生沥青混合料(RAP)拌和过程中的均匀性特征变化规律,考虑拌和时间和RAP料老化程度因素,选择二氧化钛粉末作为RAP料示踪剂,在实验室内制备掺有质量分数40%RAP料的再生沥青混合料,并建立均匀性指标评价再生沥青混合料均匀性特征.通过计算机断层扫描技术(CT)获取沥青混合料数字图像,并对图像进行基于Mimics软件的组分识别,最终建立关于组分和结团的均匀性评价体系.结果表明:粗集料分布情况对混合料拌和均匀性的影响最大,其次是沥青和孔隙分布情况;延长搅拌时间有利于提高再生沥青混合料的拌和均匀性,然而拌和过程中形成的新结团又会阻碍拌和均匀性的改善.考虑组分和结团的均匀性评价体系可以有效揭示再生沥青混合料拌和均匀性特征变化规律,为建设高质量再生沥青路面提供参考.

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。

水反应型全比例冷再生沥青混合料的路用性能研究

针对常规热拌再生沥青混合料应用时工序繁杂的问题,采用再生AC-20C矿料级配制备了水反应型全比例冷再生沥青混合料、热拌再生沥青混合料和泡沫沥青再生混合料,并对比了3种再生沥青混合料的性能。研究结果表明:水反应型全比例冷再生沥青混合料的性能优于泡沫沥青再生混合料,接近热拌再生沥青混合料。水反应型全比例冷再生沥青混合料7 d的马歇尔稳定度和动稳定度分别可达9.52 kN、4 228次/mm,其水稳定性能、低温抗裂性能和疲劳耐久性能均满足现行施工技术规范对热拌沥青混凝土的要求。随着时间的推移,反应型稀释剂与固化剂的交联络合反应会持续进行,水反应型全比例冷再生沥青混合料的物理力学性能也会持续增强。

再生沥青混合料拉压疲劳特性及黏弹表征

基于沥青混合料动态模量主曲线的数学特征分析,构建了一套针对再生沥青混合料黏弹性的评价体系,并提出了表征其黏弹行为的物性参数.通过对比拉伸和压缩方向上的黏弹差异性,研究了再生沥青混合料在这2个方向上的疲劳特性,并建立了其疲劳性能与黏弹物性参数的关系.结果表明:相比新沥青混合料,再生沥青混合料在压缩模式下“弹而不够黏弹,但够有效黏弹”,在拉伸模式下“弹而不黏”.在相同加载方式下(无论是压缩还是拉伸),再生沥青混合料的黏弹物性参数中仅有效弹性比Reve与疲劳寿命Nf的线性相关程度高;而当加载方式不相同时,再生沥青混合料的Reve与Nf无法建立线性关系.

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。

考虑颗粒结团的热再生沥青混合料均匀性评价

文中开展筛分试验获取颗粒结团质量,基于CT扫描识别再生沥青混合料内部特征结构,以质量和胶浆组分面积为主要特征参数,建立了考虑颗粒结团程度的热再生沥青混合料均匀性评价方法.同时,通过在筛分试验中设置不同的RAP颗粒粒径和RAP掺量比,以及在CT扫描中设置不同的拌和时间和拌和温度,以探究不同影响因素对再生沥青混合料颗粒结团和均匀性的影响规律.结果表明:颗粒结团比例随着RAP颗粒粒径的增加呈下降趋势,40%RAP掺量比的颗粒结团程度最高;拌和时间对旧沥青胶浆均匀性影响显著,对新沥青胶浆均匀分布无明显影响;在一定拌和时间内,提高拌和温度可以降低颗粒结团程度,减少旧沥青胶浆实现均匀分布所需时间.

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。

再生沥青混合料设计及路用性能研究

为明确再生沥青混合料中老化沥青的性能,分析沥青胶浆中粉胶比对再生沥青混合料路用性能的影响,以某高速公路改建工程为依托,通过车辙、低温弯曲等室内试验测试了再生沥青混合料的路用性能。结果表明:再生剂的掺加使沥青的针入度线性增大,软化点线性降低,添加5%再生剂对老化沥青的高温性能与施工和易性具有显著的提升效果;适量的粉胶比会增强再生沥青混合料的高温稳定性和水稳定性,但对再生沥青混合料的低温抗裂性不利。

厂拌热再生沥青混合料应用研究现状综述

为降低废旧沥青路面材料对环境的污染,达到“以废治废”的目的,对厂拌热再生沥青混合料的研究进行总结与分析。从再生剂的机理与其对热再生混合料的作用,再生沥青混合料性能及厂拌热再生施工工艺对热再生沥青混合料的性能影响,以及对热再生沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性与水稳定性等路用性能的评价等几个方面,总结了厂拌热再生沥青混合料的应用研究现状,并对有待解决的问题进行了概括。

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。

水泥代替矿粉对热拌再生沥青混合料的路用性能影响

以再生沥青混凝土AC-20为研究对象,用水泥分别替代各级配矿粉用量成型试件,通过马歇尔实验、冻融劈裂试验和低温劈裂试验研究水泥替代矿粉对沥青混凝土高温稳定性、水稳定性和低温稳定性的影响规律。试验结果表明水泥用做填料具有一定的优越性,能够提高沥青混凝土的高温稳定性、低温抗裂性,对提高沥青混凝土的路用性能,降低工程造价具有重要的意义。研究成果可为废旧沥青混合料的再生利用提供一定的参考。

钢渣再生沥青混合料路用性能及抗滑性能研究

沥青路面回收料(reclaimed asphalt pavement,RAP)的再利用可以减少天然集料的消耗、降低环境污染,但高RAP掺量的再生沥青混合料(recycled asphalt mixture,RAM)存在着路用性能不足的问题,需要提高RAP的利用效果和质量。文中采用RAP和钢渣集料取代天然集料,以环氧沥青作为胶结料,制备钢渣RAM。设计不同RAP掺量的RAM,在最佳油石比条件下,对RAM的体积性能、力学性能、抗水损害性能、高温抗车辙性能及抗滑性能进行研究。对比研究不同RAP掺量、不同固化温度及时间下,RAM的路用性能变化规律。结果表明,钢渣集料和环氧沥青胶结料有利于提高RAM的力学性能、抗水损害性能,并显著提高抗车辙性能。在120℃下保温5 d后,RAM-40比RAM-100的马歇尔稳定度高30.2%,3种RAM的动稳定度均超过8000次/mm。

可持续发展下再生纤维对再生沥青混合料影响的研究现状

如今的沥青路面暴露出很多问题,最主要的3种形式,即车辙永久变形、疲劳开裂和低温开裂。同时日常产生的很多废弃物质需要加以二次利用,因此可持续发展下再生纤维对再生沥青混合料的应用随之而生且越来越被关注。在国家双碳计划指导方针下,将蔗渣环保再生纤维、再生聚酯纤维、废旧轮胎再生纤维、Miber I型复合再生纤维、再生聚丙烯纤维这5种再生纤维分别掺入再生沥青混合料,对它们产生的路用性能以及一些力学冲击性能进行调研归纳总结,并对其未来的发展趋势进行研究分析。

Superpave再生沥青混合料路用性能影响研究综述

文中基于国内外的研究表明,Superpave(Superior Performing Asphalt Pavements,简称高性能沥青路面)沥青设计法现阶段得到大力推广和使用,其有沥青混合料空隙率小,沥青用量小等优势,更适用国内公路设计。在“双碳”目标的推动下,更多学者针对Superpave再生沥青混合料路用性能的研究,除了温度和荷载对其影响较大,不同纤维掺量也对再生沥青混合料有极大的可研性。

RAP精细分离效果评价及其再生沥青混合料性能研究

采用精细分离技术对沥青混合料回收料(RAP)进行处理,可减小RAP的变异性,提高再生沥青混合料的路用性能。通过对不同工艺处理的精细分离RAP试验,分析了精细分离RAP的矿料级配、沥青含量变化规律及变异性。采用精细分离RAP制备再生沥青混合料,研究分析了精细分离工艺对再生沥青混合料路用性能的影响。结果表明:未经过精细分离的RAP,矿料级配、沥青含量变异性较大;精细分离后的RAP,矿料级配、沥青含量的变异性明显减小,提升了RAP的稳定性;精细分离工艺有利于提升再生沥青混合料的路用性能,尤其是动稳定性和最大弯拉应变;精细分离有利于提高RAP在再生沥青混合料中的掺量,保证再生沥青混合料的质量,提升RAP在沥青路面中再生利用水平。