Research and Analysis on the Principle in Plant Cold Recycling for Foamed Bitumen and Mixture Performance

The early asphalt pavement in our country severely reduced the road performance due to various external factors during the use process.According to incomplete statistics,there are more asphalt pavements that need to be renovated and repaired every year in China,and the amount of construction waste such as asphalt concrete and other construction waste reaches 1,000.About ten thousand tons.If such a huge amount of construction waste is not used,it will inevitably cause great pollution to the environment.If it can be reused,not only will it be environmentally friendly and energy-saving,it will also save more than one billion yuan in costs.In view of the above problems,this article conducts related Research and Analysis on the Principle in Plant Cold Recycling for Foamed Bitumen and Mixture Performance to provide reference for future projects.

基于图像数字化处理的泡沫沥青分散均匀性研究

泡沫沥青冷再生混合料材料组成复杂,原材料的选择和沥青发泡性能对冷再生混合料强度有较大影响。为设计出适用于多雨重载公路下面层的泡沫沥青冷再生混合料,依托课题工程项目,对原材料性能进行分析,而传统沥青发泡性能评价指标(膨胀率和半衰期)存在非唯一性、误差大和非直观性等问题。因此,利用泡沫沥青胶浆颜色特征,基于IPP软件对泡沫沥青胶浆分布图数字化处理,在面积指标、数目指标和均匀性指标的基础上,提出了沥青发泡性能综合评价指标FBCE,并对沥青发泡性能和混合料力学性能开展了试验研究。结果表明:综合指标FBCE可对沥青发泡性能进行定量评价,该指标包含泡沫沥青胶浆面积指标FBA、数目指标FBAN和均匀性指标FBAD,提高了确定发泡条件的准确性,具有直观性、唯一性和与力学性能相关性强等优点;沥青发泡性能对泡沫沥青冷再生混合料高温抗剪切和抗水损性能有较大影响,最佳发泡条件(160℃,2.5%)较最差发泡条件(150℃,1.5%)的混合料最大贯入荷载和ITSR分别提高16.7%和9.2%,表明改善沥青发泡性能可有效提高泡沫沥青分散性进而提升冷再生混合料的高温抗剪切和抗水损性能,沥青发泡性能综合指标FBCE与最大贯入荷载和ITSR均有较好的相关性,进一步证明了综合指标FBCE的合理性。

路面冷再生用沥青的发泡性能影响因素研究

介绍泡沫沥青的基本原理,基于考察温度、气压和加水量3个因素如何影响沥青发泡性能的目的,以Shell60 70号沥青为对象进行影响因素及水平的全组合发泡性能试验。在此基础上采用方差分析和多元均值比较技术分析因素及其水平对最大膨胀比和半衰期的影响,对因素的影响规律进行详尽的讨论,并建立最大膨胀比与影响因素的回归关系。试验结果与分析显示温度、气压和加水量对ERmax均有显著的影响,在3个因素中加水量对ERmax的影响最大。气压和加水量对半衰期有显著的影响,但温度的影响不显著。ERmax随着加水量的增加而增大。对加水量条件,半衰期在1%时最大,在3%或4%时到达最小,加水量进一步增加反而导致半衰期增大。1%和2%加水量条件下ERmax随温度的增加反而下降。对气压条件,5Bar或7Bar时能获得最大的半衰期;1Bar气压对半衰期不利。

拌和用水量对泡沫沥青混合料性能的影响

选用3种典型级配材料,研究了拌和用水量对泡沫沥青混合料物理力学性能的影响规律以及级配、拌和与压实温度同最佳拌和用水量的关系,最终给出了泡沫沥青混合料最佳拌和用水量的范围,为工程应用提供了理论依据.

沥青发泡原理及发泡特性的试验研究

简述了泡沫沥青的发泡原理,提出了沥青发泡特性的评价指标和影响因素.采用德国Wirtgen公司生产的WLB10泡沫沥青实验机,对4种常用沥青进行了发泡试验.试验结果表明:沥青品种、发泡温度和发泡用水量是影响泡沫沥青发泡特性的主要因素;每种沥青的发泡效果与发泡温度(140℃以上)没有必然的联系,在150℃左右(国外一般认为在180℃左右)就能达到较好的发泡效果.按照一定的评价原则对4种沥青的发泡特性进行了比较,并确定了它们的最佳发泡条件,即发泡温度在150℃左右,用水量在1.5%左右.该条件的得出为拌制高质量的泡沫沥青混合料提供了一定的理论依据.

泡沫沥青混合料冷再生技术

根据国内外最新研究成果,介绍了沥青发泡原理及特性并对其影响因素分别从宏观和微观角度进行了分析,探讨了泡沫沥青混合料的设计方法,最佳拌和用水量试验,养生条件对泡沫沥青混合料的影响,实验室检测方法,力学特性的研究及其影响因素。文中列举了沥青发泡技术在一些温拌沥青混合料中的应用,提出并分析了泡沫沥青今后发展的几个重要问题,包括泡沫沥青混合料设计与评价方法,发泡剂的研制与选择,泡沫沥青改性及其工艺改进方法。

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。

泡沫沥青冷再生半柔性基层性能研究

采用旧沥青路面铣刨混合料,用泡沫沥青和水泥复合作再生稳定剂进行现场冷再生碾压成型形成半柔性基层。从材料的选取与级配的组成、沥青的发泡条件、油石比出发,研究了泡沫沥青的发泡性能和泡沫沥青冷再生基层的物理性质和强度特性。试验得到了沥青的最佳发泡条件和混合料的最佳含水量和最佳油石比,表明其强度能够满足路面设计规范关于基层设计参数的要求。

泡沫沥青混合料设计方法的试验研究

在国外,泡沫沥青用于道路的再生十分普遍,而这项技术在我国应用较少。本文结合国外有关研究,提出了泡沫沥青混合料材料组成和设计原理,并通过试验研究得出泡沫沥青用于稳定一定级配路面铣刨料(RAP材料)作为路面基层的可行性。通过分析不同养护方法、不同水泥用量及泡沫沥青用量与间接抗拉强度(劈裂强度)之间存在的关系,得出了确定最佳沥青用量的控制指标。考虑到泡沫沥青混合料的力学特性对湿度有很强的依赖性,初步得出一套基于水稳性的泡沫沥青混合料配合比设计方法。

两种进口沥青衰退方程的比较和机理分析

采用两种不同标号的进口重交通石油沥青,在各种条件下进行了发泡性能试验;对试验结果的分析和比较发现:加水量对衰退曲线影响显著,最大膨胀比出现的时间随温度的升高而提前。通过对试验数据的非线性拟合,提出了表征两种沥青发泡性能的衰退方程,其参数有明确的物理意义。从沥青泡沫破裂的过程分析了两种沥青衰退方程差异的机理和粘度对衰退方程的影响,试验结果表明机理分析是正确的。

泡沫沥青冷再生混合料疲劳性能的探讨

依据现有热拌沥青混合料疲劳试验的研究成果,结合泡沫沥青冷再生混合料的特点,确定了疲劳试验的参数,即采用10 Hz半正弦波荷载进行劈裂疲劳试验。基于不同的级配以及不同的水泥含量,选用了5种不同级配的泡沫沥青冷再生混合料进行劈裂疲劳试验。根据试验结果将应力水平与疲劳寿命分别在单对数和双对数坐标上采用线性方程进行拟合。通过对疲劳方程分析表明,对于小应力比作用下,少量水泥所引发的脆性性质难以表现出来,而水泥和沥青的综合胶结作用会增强材料的抗疲劳性能;泡沫沥青冷再生混合料与粗粒式热拌沥青混合料相同应力比条件下的疲劳性能基本相当,同时发现在2%的水泥用量之内,增加水泥用量不会明显影响材料的抗疲劳性能。

施工气温对泡沫沥青冷再生混合料性能的影响

通过室内模拟试验,研究了施工气温对泡沫沥青冷再生混合料性能的影响及偏低气温下提高泡沫沥青冷再生混合料性能的方法与措施.结果表明:施工气温对泡沫沥青冷再生混合料性能影响较大,适宜的施工气温为20℃以上;泡沫沥青冷再生混合料在偏低气温(10～15℃)下成型时建议选用发泡效果较好的沥青,并提高其击实功,偏低气温下室内105次击实所得混合料密实度与常温下采用标准方法成型的密实度相当.低温施工时,建议增加混合料碾压次数或适当增加压路机吨位,以达到压实标准.

集料级配对泡沫沥青再生混合料物理力学性能的影响

结合工程实际研究了级配对泡沫沥青混合料的密度、空隙率、干湿劈裂强度、稳定度及抗剪强度等物理力学性能的影响.研究表明,细集料偏少的混合料经合理设计,只要马歇尔稳定度符合要求,其水稳性及抗剪强度是可以符合要求的,这样的级配在工程中是可取的.

泡沫沥青冷再生混合料抗压回弹模量影响因素研究

用灰关联方法分析了泡沫沥青混合料抗压回弹模量的影响因素,包括沥青路面铣刨料(RAP)用量、石屑用量、沥青用量以及水泥用量。研究结果表明:水泥用量和RAP用量对抗压回弹模量影响较大;对抗压回弹模量影响因素从大到小为水泥用量>RAP用量>石屑用量>沥青用量;水泥用量与抗压回弹模量为正相关,其余因素均为负相关。建议在混合料配合比设计阶段和施工过程中严格控制水泥用量和沥青面层铣刨料用量。

基于响应面法的沥青发泡效果优化分析

为研究不同类型沥青的发泡效果,文章采用响应面法进行试验设计,以泡沫沥青的膨胀率和半衰期作为控制指标,加热温度和用水量为影响因素,分别对70~#、90~#及SBS~# 3种型号沥青在不同加热温度和发泡用水量情况下的发泡效果进行对比分析,并进行影响因素的显著性分析,优选出合理发泡条件;采用布氏黏度试验对合理发泡条件的泡沫沥青进行不同温度下的黏度评价。响应面试验结果表明:70~#沥青膨胀率对发泡用水量较为敏感,而半衰期则对沥青加热温度较为敏感,其适宜发泡温度为160℃,用水量为2%;发泡用水量对90~#沥青膨胀率和半衰期的影响比对加热温度的影响显著,90~#沥青的最佳发泡温度为150℃,用水量为2%;SBS~#沥青的发泡效果对沥青加热温度变化比较敏感,其最佳发泡温度为170℃,用水量为3%。黏度试验结果表明:沥青的黏度与试验温度成负相关的关系,但是发泡前、后,沥青黏度试验结果变化不明显,不宜根据黏度来确定泡沫沥青的生产温度。

Fluent在泡沫沥青流量控制研究中的应用

在工程应用中,泡沫沥青的流量需根据不同的施工条件而变化,因此必须有效控制泡沫沥青的流量。由沥青发泡机理可知,泡沫沥青流量主要由沥青流量决定。根据小孔流量公式,沥青流量可通过控制沥青喷口前后压力或调节沥青喷口有效截面积实现,结合沥青发泡的特点选择后者控制沥青流量,在发泡腔结构上设计沥青流量控制机构,通过改变与喷口配合的锥形杆的位移来实现。运用Fluent软件模拟锥形杆不同位移下腔体内部的耦合流场,进而分析沥青流量与锥形杆位移之间的关系,通过对数值结果的曲线拟合,获得泡沫沥青流量的控制规律。

水性环氧树脂改性泡沫沥青冷再生混合料性能

针对泡沫沥青冷再生混合料(CRMFB)高温稳定性和抗水损性能的不足,采用水性环氧树脂(WER)对其进行改性,研究了WER的掺加方式及掺量、混合料的储存时间和储存温度对CRMFB性能的影响.结果表明:WER的最佳掺加方式为先将其加入拌和水中,再与矿料一起加入拌和锅内;WER通过与松散细集料形成高黏性热固性胶浆以及生成固化产物对沥青分子进行“嵌锁”等方式改善CRMFB的性能;级配S和级配Z的CRMFB抗水损性能、高温稳定性均有提高;建议CRMFB在45 min内从拌和厂运送至现场摊铺压实,当施工气温较低或较高时,运输时间宜控制在30 min内.

沥青发泡本质特征解析下的腔体设计与评价

一定条件下沥青产生泡沫现象即为沥青发泡过程,是在特定容积的腔体中多物理场和流场耦合效应的结果。发泡性能受控制参数(压力、温度、流量),沥青物理性质(针入度、粘度)以及装备中关键部件结构参数(发泡腔体的结构形式、各喷嘴的尺寸、位置)的影响。为制备高品质(膨胀率大,半衰期长)泡沫沥青,必须遵循沥青发泡行为的本质特征,在多参数条件下对多相流的耦合场进行精确的过程控制。为此,以沥青发泡装置的关键部件为研究对象,总结国内外典型发泡腔的结构形式,并提出一种新型发泡腔结构形式。采用理论与试验并行的研究方法,分析沥青发泡的本质特征,并在强模糊性的多相流耦合场中探寻沥青发泡效果的评价指标,最终构建出沥青发泡本质特征与发泡腔体设计之间的映射规律。

泡沫沥青冷再生技术的应用探讨

介绍了国内外泡沫沥青冷再生技术的发展状况,及泡沫沥青产生的基本原理,并对这项技术在工程中与其它冷再生技术以及传统的沥青路面进行了比较,提出了泡沫沥青混合料总体设计方法。

低针入度泡沫沥青衰落特性及发泡指数研究

根据以往对低针入度(70#)沥青在不同温度及加水量条件下进行发泡试验得出的膨胀率随时间的衰落曲线,计算出对应的最大膨胀率ERm及半衰期τ1/2,带入Jenkins[1]教授提出的通用的衰落曲线方程,比较分析两种衰变曲线,得出其内在联系,并提出平均膨胀率的概念。并根据发泡指数的定义,对衰落曲线进行积分,得出实际的发泡指数,得出更能表征低针入度沥青发泡性能,弥补了Jenkins发泡指数计算模型的不足。