Cement-fly Ash Stabilization of Cold In-place Recycled (CIR) Asphalt Pavement Mixtures for Road Bases or Subbases

For lack of laboratory and field performance data on stabilization of reclaimed asphalt pavement （RAP） aggregate and stabilized soil （S） for road bases and subbases construction, the influences of RAP/S ratio, cement and fly ash content, modifying agent （MA） on the compact, unconfined compressive strength, indirect tensile strength and water stability of the CIR mixtures were investigated. The experimental results showed that the maximum dry density and the optimum moisture content of the mixture changed significantly with the RAP/S ratio and cement-fly ash content. Unconfined compressive strength, indirect tensile strength and water stability were improved significantly by the addition of MA, and the water stability was improved by nearly 20% on average. Scanning electron microscopy（SEM） images indicated that MA accelerated the hydration of cement-fly ash system. Needle-like AFt and fibrous C-S-H gel were observed in the mixtures, which resulted in the cementation effect among the CIR mixture particles and a more compact microstructure. All these could be the cause of high strength of the CIR mixtures with MA.

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。

沥青路面全深式水泥稳定冷再生混合料性能研究

在半刚性基层沥青路面结构性养护设计中,将基层旧料和沥青路面旧料混合冷再生作为一种低碳工程技术。为探讨冷再生基层旧料和沥青路面旧料的不同比例混合料强度规律,本文以现场取回的沥青层RAP料和基层RBM料为原材料,在调查面层和基层料比例的基础上,就沥青混合料强度进行研究。选择了三种面层和基层混合料比例,以五种水泥掺量占比进行不同种类混合料的无侧限抗压强度试验,得出了其抗压强度的规律。综合考虑混合料强度与稳定性、经济性,采用33∶67的面基层用料比例较优;水泥掺量在5%~8%时随着水泥用量的增加再生混合料的强度增长较快,建议水泥掺量大于5%。

泡沫沥青就地冷再生基层施工技术与质量控制

依托国道307线西乌旗境内养护工程,从配合比设计、设备配置、试验段施工等方面开展了基层泡沫沥青就地冷再生施工技术与质量控制研究。成果应用于实体养护工程,保证了冷再生水稳基层工程质量。

早强型基层再生混合料路用性能及施工特性研究

添加早强水泥能够有效提高乳化沥青再生混合料的早期强度,并减少其强度形成时间。通过室内试验来确定再生混合料的最佳级配、最佳含水量及最佳乳化沥青含量,并对冷再生混合料的力学性能、水稳定性及低温抗裂性能进行研究,最后分析了早强型基层再生混合料的施工工艺及质量控制指标。研究结果表明:(1)冷再生混合料的新旧骨料质量比为2∶8时,最佳含水量为6%,最佳乳化沥青含量为5%。(2)添加早强水泥,能够有效改善冷再生混合料的力学性能。随着水泥含量的增加,冷再生混合料的强度先快速增加、后趋于平缓。添加2%早强水泥时,冷再生混合料早期劈裂强度的增加幅度最大,3 d劈裂强度即可满足下面层要求。(3)相较普通水泥,添加早强水泥对冷再生混合料的水稳定性及低温抗裂性能的改善效果更好。

泡沫沥青就地冷再生基层配合比设计与性能研究

依托国道207线宝昌段养护大中修工程,开展泡沫沥青现场冷再生基层配合比设计与性能试验,分析了基层铣刨回收料(RAI)的颗粒级配组成和泡沫沥青的最佳发泡参数,进行了全回收料再生和掺加新料再生基层两种类型配合比试验,分析了不同水泥用量和泡沫沥青掺量下混合料性能的变化。结果表明,掺加15%的新集料再生工艺可改善铣刨料级配,有效增加再生混合料强度,提高再生混合料水稳定性和抗冻性,对提升养护项目工程质量效果良好。

水泥稳定废旧沥青混合料路用性能试验研究

通过系统的室内试验对水泥稳定废旧沥青混合料的物理力学特性进行了分析评定,内容包括无侧限抗压强度、抗压回弹模量、劈裂强度以及耐久性等;初步确定了原材料评价方法,并在此基础上探讨了原材料性质对再生混合料路用技术性能的影响。本文所提出的材料设计参数及相关研究成果,可以供设计、生产和制定规范时参考。

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。

冷再生混合料力学强度影响因素探究

采用垂直振动成型方法制备试件,研究乳化沥青类型、水泥掺量、纤维类型及掺量对冷再生混合料力学强度的影响。结果表明:与普通中裂乳化沥青冷再生混合料相比,丁苯橡胶(styrene butadiene rubber, SBR)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(styrene butadiene styrene,SBS)改性乳化沥青冷再生混合料力学强度可分别至少提高15%、9%;掺1.5%水泥的冷再生混合料的抗剪强度至少可提高85%;与不掺纤维冷再生混合料相比,掺0.4%聚酯纤维的冷再生混合料力学强度至少可提高8%。因此,根据力学性能最优原则,选取SBR改性乳化沥青作为冷再生混合料的胶结料,考虑材料经济性问题,建议冷再生混合料中水泥掺量为1.5%,建议选用0.4%掺量的聚酯纤维来提升冷再生混合料的力学强度。

水泥-乳化沥青冷再生混合料配合比设计及其水稳定性评价

采用不同比例的新集料与沥青回收料(RAP)进行配合,设计了3种不同级配的乳化沥青冷再生混合料,研究了水泥用量和RAP用量对混合料水稳定性的影响。结果表明,掺入一定量的水泥对提高混合料水稳定性的有利。混合料中RAP用量越高,其水稳定性越低。

水泥稳定砂类土冷再生基层试验研究及应用

研究目的:为推广冷再生技术在道路维修改造中的应用,完善冷再生材料设计指标及施工技术标准,本文就冷再生水泥稳定砂类土基层材料的试验展开研究,对比分析原道路旧料与冷再生材料的性能变化特征,进行冷再生基层材料的设计,并提出冷再生基层的施工质量控制要点。研究结论:(1)试验表明:冷再生基层添加剂的类型和剂量可通过击实试验和无侧限抗压强度试验及工程特点来综合确定,原道路材料颗粒级配、强度和稳定性较差,而5%的水泥稳定砂类土再生材料施工最佳含水量为12.1%,强度和稳定性较好,满足路面基层使用要求;(2)建立道路改造前详细工程评价项目,主要包括现状评价、结构承载力评价及旧料的性能评价等;(3)通过工程应用,指出就地冷再生基层施工水泥和水的添加方法,并提出冷再生铣刨-压实一体化作业方法;(4)经检测,冷再生水泥稳定基层的各项指标均满足使用要求,再生效果好,可为类似冷再生基层设计与施工提供参考。

不同水泥用量对乳化沥青冷再生混合料性能的影响

为研究分析水泥对乳化沥青冷再生混合料性能的影响,对水泥用量分别为0%、1%、2%、3%、4%五种冷再生混合料进行15℃劈裂试验、车辙试验、小梁弯曲试验、浸水马歇尔试验及冻融劈裂试验。研究结果表明:水泥在改善力学性能、高温性能、水稳性能的同时增大了混合料脆性,低温抗裂性降低。本着满足规范要求及施工经济性原则,建议水泥用量为2%。

泡沫沥青冷再生混合料设计方法的探讨

结合室内研究成果和工程应用经验,提出了泡沫沥青冷再生混合料的设计方法。设计内容包括:材料与级配设计、沥青及沥青发泡特性、拌和用水量的确定、试件的成型与养护、泡沫沥青最佳用量的控制指标讨论以及泡沫沥青最佳用量的确定方法等。通过实践应用证明这种基于水稳性的泡沫沥青混合料配合比设计方法可作为室内研究和工程应用的主要指导依据。

水泥就地冷再生基层在路面改造工程中的应用

结合某一级公路路面改造工程,简要介绍了全深式就地冷再生基层的施工原理和施工工艺,并对经济和社会效益进行了综合分析。结果表明:全深式就地冷再生基层技术工期短、节能环保、造价低,具有良好的经济和社会综合效益,是一种非常好的旧路改造技术。

聚丙烯纤维对高寒地区水稳基层冷再生混合料性能的影响

为了改善高寒地区水泥稳定冷再生混合料的抗冻和抗干缩性能,提高水泥稳定冷再生技术在市政道路中的应用效果。研究了聚丙烯纤维对水泥稳定冷再生混合料的低温抗冻性、抗干缩开裂能力、抗拉和抗压强度性能的影响。聚丙烯纤维在水泥稳定碎石中起到加筋作用,增强了水泥稳定冷再生混合料的强度、韧性和抗裂性。综合分析得出在标准养护条件下,振动成型法成型的水泥稳定再生混合料的聚丙烯纤维最佳掺量为0.9 kg/m3,最佳纤维长度为12 mm。结合包头等高寒地区全年的气候情况,设计了具有代表性的不同养护条件,研究高寒地区环境对聚丙烯纤维水泥稳定冷再生混合料性能的影响。聚丙烯纤维水泥稳定冷再生混合料在恶劣养护条件下仍能保持较高的力学性能,在确保混合料抗压强度、抗拉强度、抗冻性满足规范要求的情况下,聚丙烯纤维的加入可以减少0.5%的水泥用量。聚丙烯纤维水泥稳定冷再生混合料有效地解决了高寒地区低温、低湿度和昼夜温差大导致水泥稳定冷再生基层易发生的强度不足和开裂等病害,延长了冬季可施工时间。

沥青面层旧料再生利用试验研究

高等级公路沥青路面面层旧料的再生利用是一个重要的课题。为掌握沥青面层铣刨旧料冷再生材料性能,以某公路的沥青面层铣刨旧料为试验对象,设计了二灰稳定再生、水泥稳定再生以及水泥粉煤灰复合稳定冷再生配合方案,并进行了室内试验,最后结合实际工程需求,对三种方案进行综合比较,提出一种资源上环保、技术上可行、经济上节俭的沥青旧料冷再生利用方案。

水稳基层泡沫沥青冷再生配合比设计研究

通过大广高速公路泰赣段路面专项工程泡沫沥青冷再生混合料配合比设计的实例,结合室内试验,确定了所用基质沥青的最佳发泡条件,以及混合料的最佳含水量,研究了不同泡沫沥青含量对冷再生混合料干劈裂强度、湿劈裂强度、干湿劈裂强度比、冻融劈裂强度比的影响,并确定了最佳配合比。

水泥掺量对乳化沥青冷再生水泥稳定材料性能的影响

为实现废旧水泥稳定基层材料的高效再生利用,在确定乳化沥青冷再生水泥稳定材料最佳配合比的基础上,研究了不同水泥掺量对乳化沥青冷再生水泥稳定材料力学及路用性能的影响规律,从而比选确定最佳水泥掺量,最后利用扫描电子显微镜观察了乳化沥青冷再生水泥稳定材料的微观形貌,对其强度形成机理进行了分析。结果表明:最佳水泥掺量为1.5%,对应的最佳乳化沥青掺量为4.5%,最佳含水率为5.69%,此时劈裂强度为0.6 MPa,抗压强度为3.58 MPa,抗压回弹模量约为1032 MPa,劈裂强度为0.51 MPa。在添加水泥以后,水泥的水化产物与乳化沥青结合形成网状结构加强了集料之间的粘结强度,进一步提升了冷再生混合料的抗压强度、劈裂强度和高、低温性能。

水稳碎石铣刨料冷再生混合料力学性能分析

随着中国早期建设的大量水泥稳定碎石基层沥青路面逐渐步入服役后期,力学性能降低,急需对其进行大规模养护维修。在众多养护维修技术中,泡沫沥青冷再生技术旧料利用率高、节能减排效益好、工程成本低,是半刚性基层维修的有效途径。为此,分析了泡沫沥青和水泥掺量对泡沫沥青冷再生混合料劈裂强度、抗压强度和抗压回弹模量等力学性能的影响规律。研究结果表明,随着泡沫沥青掺量的增加冷再生混合料的力学强度先升高后降低,存在一个峰值。随着水泥掺量的增加冷再生混合料的力学强度逐渐升高,且增长速率逐渐减慢。通过综合比选,确定了最佳水泥掺量为1.5%,对应的最佳泡沫沥青掺量为3.3%,此时干劈裂强度为0.6 MPa,抗压强度为3.53 MPa,抗压回弹模量为1354 MPa。

水泥全深式就地冷再生基层应用研究

结合全深式就地冷再生基层在霍侯一级路路面改造工程的成功运用,简要介绍了全深式就地冷再生的技术原理和混合料的配合比设计及施工工艺,分析了该技术的经济和社会效益。结果表明:全深式就地冷再生基层技术节能环保、工期短、造价低,具有良好的经济和社会效益。