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。

泡沫沥青冷再生的技术瓶颈

发展中的瓶颈泡沫沥青冷再生具有结构层强度增长相对较快,施工过程污染小、节能环保的特点,在各种沥青路面冷再生技术中具有相对独特的优势。美国、南非、澳大利亚等国家在泡沫沥青冷再生技术方面开展了大量的研究与工程应用,积累了丰富的经验。而我国起步相对较晚,自2000年通过一些科研和实体工程应用,逐步关注和发展该项技术。目前,泡沫沥青冷再生技术已成为国内沥青路面维修养护的一种重要手段和方式。但是,该项技术的发展应用中仍存在一些技术瓶颈问题亟待解决。

泡沫沥青冷再生技术在公路施工中的应用

为解决山西某重要公路段因多年使用和自然环境因素导致的路面裂缝、车辙和坑槽等病害,项目采用泡沫沥青冷再生技术对路面进行修复。施工前,通过现场勘察和材料测试,制定全面的施工方案;施工过程中,实施严格的材料控制和质量检测措施;施工后,进行一系列的路面性能检测,并制定长期的路面检测和维护计划。通过该项目的实施,施工质量达到了预期要求,新铺设的路面平整度、压实度、粘结性和抗裂性能等关键指标均满足设计标准。实验证明,施工时间比预期缩短了15%。泡沫沥青冷再生技术在公路施工项目中表现出高效性和可持续性,是一种经济、环保的道路修复技术。

全深式泡沫沥青冷再生技术减排效果测算分析

为定量评价全深式泡沫沥青冷再生技术节能降碳效果,分析了该技术的施工流程及优势,理清其在材料生产、运输、现场施工不同阶段可能的减排环节;基于LCA方法建立了全深式泡沫沥青冷再生沥青路面养护碳排放计算模型,结合天津大道养护工程案例,量化了该技术养护施工过程碳排放量,并与铣刨重铺技术进行了深入对比,结果表明相较于铣刨重铺,该技术减排量约11.62 kg/m^(2),减排率可达64.12%,降碳效果良好,具有较好的推广应用价值。

泡沫沥青冷再生技术在高速公路养护中的应用

为进一步提高高速公路使用效率,有必要对病害路段进行新的养护。文章介绍了泡沫沥青冷再生技术的发展现状、施工步骤及特点,结合G6京藏高速公路兰海段路面养护,重点分析了使用泡沫沥青冷再生技术的施工过程,从具体细节探讨混合料配合比设计、施工要点。实践证明,泡沫沥青冷再生技术值得在高速公路的养护中加以应用。

全深式泡沫沥青冷再生环境及经济效益定量分析

全深式泡沫沥青冷再生技术能够实现废旧路面材料的全部就地循环利用,近年来在公路养护行业得到广泛应用,但当前尚缺少关于该技术的环境及经济效益定量分析。通过计算不同路面结构层的能耗及有害气体排放量,量化分析了全深式泡沫沥青冷再生技术的环境效益;通过全深式泡沫沥青冷再生技术与传统维修方法的造价对比分析,量化分析了该技术的经济效益。

泡沫沥青冷再生技术在高速公路基层处治中的应用及经济效益分析

本篇文章对泡沫沥青冷再生技术进行详细研究,并分析了其技术优势和施工效果。通过详细的探讨冷再生混合料配合比设计以及生产工艺对泡沫沥青性能的影响,介绍了施工质量控制技术,分析了再施工工程中,该技术的应用效果。实例分析表明,在经过施工质量检测后,泡沫沥青冷再生混合料下面层有着较好的应用效果,其性能能够满足质量要求。

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。

多因素影响下的泡沫沥青冷再生混合料压实特性研究

考虑泡沫沥青冷再生路面的压实质量直接影响路用性能和耐久性,测定不同因素(拌和时间、拌和温度、成型温度、不同回收料)影响下泡沫沥青冷再生混合料的空隙率、冻融劈裂强度比变化对泡沫沥青冷再生路面压实特性的影响规律。结果表明:泡沫沥青冷再生混合料的最佳拌和时间为1.5 min;适当提高拌和及成型温度对提高混合料成型质量有利;100%废旧基层材料(RBP)的试件成型质量最好,废旧沥青路面材料(RAP)∶RBP=63∶37的试件较前者的体积指标和强度指标略有下降。

泡沫沥青冷再生技术在公路施工中的应用分析

泡沫沥青冷再生技术是一种革新的环保技术,用于翻新和升级老化的沥青道路,本研究详细介绍了泡沫沥青冷再生技术的基本原理,并以某道路修复工程为例,深入分析了该技术在实际应用中的效益,并探讨了在施工过程中如何通过技术和管理措施保证工程质量,以及该技术的环境和经济影响。研究发现,该技术优化了材料的使用,缩减了工程时间,并降低了道路养护的经济负担,是一种高效可行的方案。

泡沫沥青冷再生路面长期性能研究

泡沫沥青冷再生混合料作为一种新型的路面材料,其成分复杂,还存在很多不确定性因素,因此泡沫沥青冷再生路面的长期性能变化规律尚不完全清楚。为了深入研究泡沫沥青冷再生混合料的应用效果,本文以北京某路面再生工程为研究对象,通过对5年服役期前后路面质量状况变化的研究,结合现场取样所得的强度特性,讨论了弯沉值、劈裂强度和路面技术状况的变化特点。通过分析随着服役时间增加,路面服务质量变化的原因,为泡沫沥青就地冷再生技术的应用提供了参考。

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。

水泥对泡沫沥青冷再生混合料强度影响机理

采用扫描电镜对掺加水泥前后回收沥青路面材料(RAP)、新集料、泡沫沥青胶浆微观形貌的分布特征等进行对比研究,进而采用工业CT的无损检测技术定量揭示了水泥对泡沫沥青冷再生混合料马歇尔试件内部孔隙特征的影响。研究结果表明,泡沫沥青冷再生混合料中水泥水化产物显著改善了集料表面的棱角性,从而增加了沥青与集料的粘附性;水泥水化物与沥青形成的胶浆复合物所构成的空间立体网格结构在混合料中起到"加筋"、填充作用,且显著增强了泡沫沥青胶浆的整体稳定性,从而提高了混合料的强度;水泥水化产物起到次级结合料的同时,还改变了混合料内部孔隙分布特征,增加了微孔隙数量,降低了内部孔隙的平均孔径,从而提高了混合料的水稳定性。

泡沫沥青冷再生混合料力学特性试验

采用间接拉伸强度、无侧限抗压强度及抗压回弹模量试验,分析了沥青路面旧料掺量及水泥用量对泡沫沥青冷再生混合料力学特性的影响。研究表明:随旧料掺量的增大或其中旧沥青含量的增多,泡沫沥青冷再生混合料设计最佳沥青用量减少,冷再生混合料抗拉、抗压、抗剪性能呈下降趋势,而抗压回弹模量逐渐增大;水泥用量的增大有助于提高冷再生混合料的强度、刚度及其水稳定性,但用量过大不利于冷再生混合料的抗裂性能,建议不超过2%;水泥用量较小(≤1.5%)的冷再生混合料强度增长主要集中于室温养生的24 h以及40℃烘箱养生的第1个24 h内,而水泥用量较大(1.5%～3%)的冷再生混合料养生期内强度增长比较匀速。

不同成型方式泡沫沥青冷再生混合料细微观结构性能研究

以国内现行的马歇尔击实、静压、振动、轮碾、旋转压实5种成型方式为载体,基于工业CT的无损检测技术和VG软件的三维重构功能,对不同成型方式冷再生混合料内部的空级配、空隙等效直径、最可几孔径、空隙形状特征、粗颗粒的颗粒取向以及集料的破损状况等开展了系统研究,并分析给出最可几孔径、集料颗粒取向的数学模型表征,建立了不同成型方式再生混合料细微观分布特征与力学性能之间的回归关系。研究结果表明:不同成型方式冷再生混合料空级配、最可几孔径之间的差异较为明显,泡沫沥青冷再生混合料空隙体积与表面积符合lg V=K·lg S+B双对数线性拟合,将泡沫沥青冷再生混合料细微观空隙结构等效为球体只是一种理想状态;不同成型方式泡沫沥青冷再生混合料粗集料取向角基本符合洛伦兹分布,成型方式对再生混合料颗粒取向有显著影响,旋转压实、振动两种成型方式与路面芯样粗集料颗粒取向角最接近,而轮碾成型与实际路面碾压条件相差最大。

养生方法对泡沫沥青冷再生混合料性能的影响

为了更真实模拟现场养生状况,设计开放养生、半密封养生及半密封+全密封养生("组合"养生)3种养生方式,并采用力学试验对3种养生条件下泡沫沥青冷再生混合料的含水率、劈裂强度(indirect tensile strength,ITS)、无侧限抗压强度(unconfined compressive strength,UCS)及抗剪参数的发展规律进行研究;同时,通过CT扫描试验对混合料内部空隙结构进行分析.结果表明:不同养生方式下,混合料内部水分迁移路径和散失速率不一致,导致混合料养生过程中含水率及强度发展规律不一致;含水率与混合料终期养生强度密切相关;不同养生条件下混合料的内摩擦角变化规律基本一致,而黏聚力受含水率影响明显;半密封及"组合"养生水分散失速率慢,养生过程中被水化产物包裹的水分产生的水蒸气压力会破坏原有空隙结构,从而揭示了不同养生方式的空隙分布机理并推荐半密封养生36 h+全密封养生36 h作为泡沫沥青冷再生混合料中长期养生方法.

基于分维度指标的泡沫沥青冷再生基层路用性能研究

针对路用集料非线性特征,采用集料粒径分布范围的体积分形维数、粗集料粒径分布范围的体积分形维数和细集料粒径分布范围的体积分形维数作为描述集料级配分布特征的指标。在此基础上,得出级配分形理论计算式,评价其与混合料性能的相关关系。研究结果表明:2.36 mm档细集料对泡沫沥青冷再生基层混合料物理力学性能有较大的影响;对于连续级配和间断级配,其集料粒径分布的体积分形维数分别表现为一重分形分布和二重分形分布;体积分形维数指标作为评价泡沫沥青冷再生基层集料粒径的分布特征具有很好的适用性;通过建立分维度与冷再生基层混合料物理力学及耐久性指标的回归模型,发现两者存在较好的相关性;集料的体积分形维数是一个富含信息的重要参数,分形特性是集料级配的本质属性。

级配和水泥掺量对泡沫沥青冷再生混合料路用性能的影响

为评价级配和水泥掺量的影响,分别采用无侧限抗压强度试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、车辙试验和小梁弯曲试验对不同类型泡沫沥青冷再生混合料的力学性能、水稳定性、高温稳定性和低温抗裂性进行测试。研究结果表明:在再生料中掺加新集料可以降低2.3%~3.3%的空隙率。通过同时掺加新粗、细集料和矿粉来进行再生料级配优化可以获得最优的力学性能和高温稳定性,但是其水稳定性和低温抗裂性不如仅掺加新细集料和矿粉的情况。虽然再生料路用性能随着水泥掺量的增加而不断提高,但是考虑到潜在的收缩开裂问题,建议在控制水泥掺量的前提下通过优化级配来改善泡沫沥青冷再生混合料的路用性能。级配和水泥掺量对于不同的路用性能的影响显著性有所差异。级配对高温稳定性的影响更加显著,而水泥剂量对水稳定性的影响更加显著。

铣刨速度对泡沫沥青冷再生施工成本影响研究

为探究铣刨速度对泡沫沥青冷再生施工成本的影响,进一步提高泡沫沥青冷再生的经济性。以不同铣刨速度,对南通洋兴线四安段沥青面层铣刨取样、筛分,分析不同铣刨速度下的RAP变化,设计目标配合比,计算分析施工成本。研究结果表明:RAP团聚现象是铣刨速度影响施工成本的主要原因之一;随着铣刨速度增大,厂拌、就地泡沫沥青冷再生施工成本均呈现出先降低后升高的趋势,并在铣刨速度6 m/min左右降至最低点;厂拌、就地泡沫沥青冷再生新添原材料成本占比与铣刨速度线性正相关。厂拌泡沫沥青冷再生中,铣刨速度应控制在4~7 m/min,以6 m/min为最合理;就地泡沫沥青冷再生施工速度应控制在4 m/min或5 m/min。

不同加速养生方式泡沫沥青冷再生混合料宏细观结构性能研究

为了使泡沫沥青冷再生混合料室内加速养生方式能更加真实地模拟现场实际养生条件,基于含水率试验、力学性能及疲劳试验研究了5种养生方式的泡沫沥青冷再生含水率、劈裂强度(ITS)、贯入剪切强度(SD)、无侧限抗压强度(UCS)的影响规律,对比了不同养生方式泡沫沥青冷再生混合料早期强度、中长期力学强度、疲劳性能的差异;进而以X-Ray CT为平台,研究了不同养生方式泡沫沥青冷再生混合料微细观三维空隙结构的分布特征。结果表明,5种养生方式的泡沫沥青冷再生中长期力学强度与疲劳寿命排序为:开放养生>马歇尔模内养生>半封闭养生>组合养生>封闭养生,不同养生方式泡沫沥青冷再生混合料的微细观空隙结构有明显差异,不同养生方式下泡沫沥青冷再生混合料微细观空隙级配、平均空隙直径、最可几空隙直径与力学性能、疲劳寿命之间的拟合良好。推荐40℃半封闭养生36 h来模拟加铺上覆层前现场早期(7~14 d)养生条件,采用40℃半封闭36 h+全封闭养生72h“组合”养生方案作为泡沫沥青冷再生混合料的中长期室内加速养生方案。