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CT图像的水泥稳定RAP材料细观结构研究

研究沥青混合料回收料(RAP)掺加对混合料组成与结构特性的影响,可为其应用在路面结构层以及材料参数设计提供理论支撑。基于X-ray CT与图像处理技术,提出了一种可区分新旧集料的冷再生混合料细观结构识别方法,分析了RAP团粒、旧集料与新集料的细观特征的差异,研究了RAP的掺加对水泥稳定材料细观结构的影响。结果表明:提出的细观结构识别方法可准确识别水泥稳定RAP材料断面图像中的空隙、砂浆、新集料与旧集料四类区域,完整地保留新旧集料的原始轮廓、大小与形状等信息;RAP团粒中分布较多初始微细裂缝,且旧集料扁平比与棱角性系数均大于新集料;RAP的掺加一方面增加了再生混合料中体积小于0.01 mm3的微空隙与大于100 mm3的大空隙数量,导致材料的密实度降低;另一方面也增加了材料的沥青砂浆含量,提高了再生混合料的平均砂浆膜厚度,使混合料骨架内部力传导更均匀;提高水泥稳定RAP材料中石屑与碎石比例,可使材料的平均空隙体积减小、平均砂浆膜厚度增大,从而改善再生混合料的骨架填充状态。

100%RAP的废机油-乳化沥青冷再生沥青及混合料性能试验

基于100%RAP再生率,采用废机油预润再生老化沥青,并对其进行三大指标和红外光谱试验,同时对其混合料进行干湿劈裂试验、冻融试验及马歇尔稳定度试验,以评价其力学及水稳性能。试验结果表明:废机油可以在三大指标上使老化沥青接近新沥青,但掺量过高会导致软化点过低,使冷再生混合料性能降低;红外光谱表明废机油具有降低亚砜基和羰基极性官能团指数的作用;经过废机油预润再生后,RAP表面老化沥青初步激活,与乳化沥青更好的粘结,可提高混合料的强度及水稳性能;废机油掺量为10%的乳化沥青再生混合料性能较差,这与废机油过量有关。

100%RAP乳化沥青冷再生混合料基层应用研究

为了评估使用乳化沥青再生剂和100%RAP的新型路面基层的效果,在连霍高速改扩建工程河南段修建了一个试验路段,采用FWD对其结构性能进行了12个月的弯沉监测和施工完成后第540天的车辙测试;通过室内验证试验,研究了成型方式对再生沥青混合料体积参数的影响,此外,测试回弹模量和间接抗拉强度,分析了松散混合料存储时间(7、14、28 d)、养护时间(1、3、7、26、56 d)对力学性能的影响。结果表明:室内力学试验验证了再生混合料刚度随养护时间的延长而增加;存储时间越长,短期内的刚度和拉伸强度值越高,当养护较长时间后,试验行为未得到验证;采用乳化沥青冷再生混合料作为基层是一种RAP替代方案。

高RAP掺量SBS改性乳化沥青冷再生混合料的性能影响因素研究

为了改善高RAP掺量带来的冷再生混合料性能下降问题,研究了采用SBS改性乳化沥青作为再生沥青的冷再生混合料的设计及其性能。设计并制备了不同RAP掺量的冷再生混合料,并研究了水泥掺量、沥青用量、养护方式等因素对混合料力学强度、高温稳定性和抗水损害能力的影响规律。试验结果表明,在冷再生混合料设计中,RAP掺量越高,最佳含水量越高,最佳乳化沥青掺量越低。尽管RAP掺量的增加会导致混合料力学强度和高温性能的降低,但掺量在88%以内的冷再生混合料的各项性能均能满足再生规范要求,证明SBS改性乳化沥青有效改善了高RAP掺量下冷再生混合料性能不足的问题。水泥含量的增加会提高冷再生混合料的强度和耐久性,而沥青用量的增加使混合料的各项性能先提高后降低。

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。

RAP级配自动实时检测系统设计及仿真分析

为快速、准确检测沥青路面回收料(reclaimed asphalt pavement, RAP)的级配,提高RAP级配的检测效率并降低人工操作对检测结果的影响,将目前检测RAP性能常用的设备与方法相结合,提出了一种对RAP含水率、RAP的油石比及其级配一体化检测的方法。同时,针对目前RAP检测存在的问题,设计了新型的RAP级配自动检测设备,实现了RAP级配的自动实时检测。首先,根据RAP级配的检测功能要求设计了检测设备的整体结构。其次,建立了检测设备核心关键结构振动筛分部件的仿真模型,采用EDEM离散元仿真软件模拟了筛分全过程;仿真采用控制变量法对振动筛中的集料颗粒在不同筛面倾斜角、振动频率、振动方向角等参数的情况下进行对比分析。最后,以符合标准要求的最优筛分效率为目标对振动筛进行优化设计。结果表明:当振动筛倾斜角为3°、振幅为4 mm、振动频率为16 Hz、振动方向角为63°时,振动筛各层筛网的筛分效率均达到91%以上,能够满足实际需要。证明了RAP级配自动实时检测系统能实现RAP含水率、RAP的油石比、级配的检测,为实现智能再生拌合站的研发提供可能,同时该检测系统也可代替人工作为日常沥青混合料级配监测的新手段。

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。

基于红外光谱的RAP老化沥青转移率研究

再生沥青混合料制备过程中,一部分老化沥青先从回收料表面转移到新集料上,然后再与新沥青进行相互扩散、融合,其中老化沥青转移的比例对最终的再生效果起关键影响作用。为了研究沥青路面回收料(RAP)中老化沥青的转移程度,基于红外光谱试验对转移率(R_(MR))进行计算分析。试验采用AC-13级配的再生沥青混合料,将拌和后的再生沥青混合料过筛分离出新集料和RAP,抽提出再生沥青并采用红外光谱试验测定其羰基指数(I_(CI)),根据公式计算转移率,研究RAP加热温度、拌和时间和再生剂对转移率的影响。结果表明:将RAP加热温度从135℃提升至160℃,转移率提高了15.5%;将拌和时间从90 s延长至180 s,转移率可提升17%;添加再生剂可使转移率得到提升,且温拌再生剂的效果优于热拌再生剂。

温拌剂对含RAP沥青混合料力学性能的影响

为评价含RAP(Recycled Asphalt Pavement,铣刨料)的温拌沥青混合料高温和低温下力学性能并优选适用于含RAP混合料的温拌剂,初选Sasobit、Aspha-min、RH和Evotherm四种温拌剂,通过劲度模量试验、动态蠕变试验和半圆弯曲试验,分别得到劲度模量、加载次数和不同抗裂指标,分别评价混合料抗永久变形性能、高温力学性能和低温抗裂性能。结果表明:RAP使混合料劲度模量、加载次数、最大荷载、断裂能和应变能增加,但柔性指数和抗裂指数降低。温拌剂对混合料不同性能的影响受温拌剂类型影响较大。同时掺加RAP和温拌剂的混合料中,劲度模量最大的对应Sasobit,其次为Evotherm和RH;加载次数最大的对应RH,其次为Evotherm;采用均一化评价方法,抗裂性能最佳的对应Evotherm。综合各项性能,在混合料中添加RAP后宜优选Evotherm温拌剂,对应混合料兼具良好的抗永久变形性能和抗裂性能。

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。

不同RAP掺量配比对新沥青混合料的影响及路用性能

为提高再生沥青混合料(RAP)掺量在新沥青混合料中的路用性能,针对不同RAP掺量的沥青混合料进行配比优化制备,并对其路用性能表现展开分析。将掺量分别为20%、40%、50%、80%、90%的RAP加入到准备好的粗集料、细集料、填料混合料中,利用高速剪切搅拌机搅拌5 min,使用振动压实机压实混合料,切割后得到多个试件。对试件的低温抗裂性能测试和高温稳定性能展开测试。在低温抗裂性能测试中,试件中RAP掺量的比例越高,试件的抗裂性能评估指标数值不断增加。当掺量达到50%、温度为-10℃时,试件的最大抗弯拉强度为474.36 MPa,最大弯拉应变为9.2με。在高温稳定性能测试中,随着RAP掺量的增加,试件的抗剪强度和稳定度不断增加,当RAP掺量为50%,试件的抗剪强度为563.26 Pa,稳定度为236.17 kN,均为最大值;沥青混合料的低温抗裂性能和高温稳定性能更佳。当掺量低于或超过了50%,沥青混合料的路用性能表现均有所下降。

基于分形理论的RAP分散特性分析

为解决在热再生混合料生产过程中,受拌和温度、加热温度等因素的影响RAP料分散改变混合料级配的问题,本文采用分形理论的方法,分析RAP加热温度和拌和温度对各档RAP分散特性的影响规律,评价在不同的拌和温度、加热温度下各档RAP的分散程度以及变化规律。结果表明:①在热再生过程中,RAP以颗粒团的存在会造成混合料级配曲线整体下移,尤其是细粒径颗粒与中粒径颗粒含量较设计值有很大程度的降低,导致热再生混合料空隙率增大、水稳定性、耐久性降低;②RAP分散度与粒径规格、生产温度有关;③RAP合成级配分维数分布于RAP级配与矿料级配分维数之间。

基于精细分离RAP细料的应力吸收层再生混合料性能研究

精细分离技术可有效降低RAP结团,控制其变异性,但RAP在精细分离后会产生超过50%的RAP细料。由于沥青含量高及级配限制,RAP细料在常规混合料中较难再生利用,因此,亟需探索针对RAP细料的多途径利用方法。为研究精细分离RAP细料用于应力吸收层再生混合料的可行性,本文基于再生沥青性能的可恢复程度与级配可调性确定了RAP细料最大掺量,设计了0%,10%,20%三种RAP细料掺量的应力吸收层再生混合料,采用车辙试验、低温SCB试验与低温小梁弯曲试验、冻融循环状态下的SCB试验、OT试验评价了应力吸收层再生混合料的路用性能,并分析了RAP细料掺量对其性能的影响规律。结果表明:RAP细料用于应力吸收层沥青混合料的最大掺量为20%。随着RAP细料掺量的增加,混合料高温性能会有一定程度的提升,但低温抗裂性能、水稳定性和抗反射裂缝性能会略微降低,且RAP细料用于应力吸收层具有可行性。

高掺量RAP和温拌技术对沥青混合料性能的影响

为了评价多种温拌沥青-沥青混合料回收料(WMA-RAP)混合料的力学性能,研究了掺量为0%、25%和35%的RAP对不同WMA抗车辙、低温性能和疲劳性能的影响。采用车辙试验和多重应力蠕变恢复试验(MSCR)分别研究了沥青混合料和结合料的抗车辙性能;采用半圆弯曲试验(SCB)和线性振幅扫描试验(LAS)分别对沥青混合料和结合料开裂性能进行了评价。结果表明,含有35%RAP的WMA混合料提高了抗永久变形能力,采用更高比例的RAP和WMA技术,可提高抗裂性能,WMA-RAP混合料的整体抗裂性能优于热拌沥青-沥青混合料回收料(HMA-RAP)混合料。此外,LAS试验结果表明,RAP材料和WMA技术结合可提高沥青混合料的疲劳寿命。

热再生RAP预制构件尺寸效应分析研究

为探究热再生RAP预制构件的尺寸效应,文章选取AC-10和AC-13两种不同级配,将成品构件制成不同尺寸的试件,进行无侧限抗压强度、劈裂强度及抗弯强度测试。结果表明:厚度变化对抗压强度和劈裂强度影响较大,具有明显的尺寸效应;AC-13级配构件由于具有一定的骨架,相比于AC-10级配构件,其强度随厚度的变化趋势更缓慢。

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。

不同掺量RAP精分料厂拌热再生SMA-13沥青混合料配合比设计及验证

为了验证高掺量沥青混合料回收料(RAP)精分料应用于道路上面层的可行性,采用分层铣刨方式,将原SMA-13沥青混合料路面铣刨料单独存储,利用二代精细分离设备,将RAP精分为满足工程需要的档位集料,进行30%、40%、50%RAP精分料厂拌热再生SMA-13沥青混合料配合比设计,通过车辙试验、两点小梁弯曲试验、冻融劈裂试验和浸水马歇尔试验检验其高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性。结果发现:不同RAP掺量的再生沥青混合料最佳综合油石比不变;随着RAP掺量增加,所需新沥青量逐渐减少,混合料稳定度和低温抗裂性逐渐变小,流值、肯塔堡飞散损失和高温稳定性逐渐变大;50%RAP精分料掺量下再生SMA-13沥青混合料路用性能满足规范指标要求。

基于DIP技术的RAP分散均匀性评价指标研究

文中基于CT技术和数字图像处理(DIP)技术识别与提取再生沥青混合料数字图像中的细观结构信息,针对RAP材料在混合料内部的分布特性提出了以位置分布均匀性指标K和结团程度指标S作为试件中RAP分散均匀性的定量评价指标,基于正交实验,通过改变不同影响因素来分析评价指标的变化规律和有效性.结果表明:工业CT技术和DIP技术对于再生沥青混合料细观结构参数的识别与提取效果良好.不同截面上RAP分散均匀性的人为主观定性评价效果初步验证了所提指标的有效性.通过评价指标得到的不同因素水平下指标的变化趋势与理论分析基本一致.

乳化沥青与RAP再生界面融合特征研究进展

近年来,国内外沥青路面再生技术发展迅速,如何高效循环利用沥青路面再生材料(RAP)成为亟待解决的问题,将RAP用于制备乳化沥青冷再生混合料便是其主要用途之一。然而,当乳化沥青和RAP混合时,新旧沥青分子会重新融合,使冷再生混合料内部界面呈现多样的融合特征。冷再生混合料内部界面融合状态与其界面强度和宏观性能密切相关,因此,揭示乳化沥青与RAP界面融合特征是沥青路面冷再生技术研究的重点。本文基于Fick理论和复合理论对乳化沥青与RAP再生界面融合理论进行了归纳总结。乳化沥青与RAP两相界面融合效果会影响混合料内聚力和内摩阻力,进而影响界面强度。另外,本文从RAP材料性质、沥青组分特征、外界条件、RAP掺量以及再生剂五个方面分析了界面融合影响规律,其中,RAP材料性质和外界条件对再生沥青混合料的影响最显著;乳化沥青对旧沥青的融合程度和旧沥青对乳化沥青的融合程度基本接近,但在不同的温度下有一些差异;理论上,RAP与乳化沥青接触时两端浓度差会促进新旧沥青融合,但RAP表面的大分子沥青质会阻止其融合;RAP掺量直接影响再生混合料的抗拉强度和抗车辙能力;加入再生剂可以改变沥青轻质组分和硬质组分比例,有效提高界面融合效率。最后,提出乳化沥青与RAP界面融合改善可以从乳化沥青、RAP和两相连接三方面考虑,以期为未来乳化沥青和RAP界面融合研究提供理论和技术基础。