大掺量RAP厂拌热再生沥青混合料施工技术研究

在我国道路中沥青路面所占比重较大,但在使用过程中因自然环境及行车荷载等影响,导致沥青混合料使用性能逐年下降,难以满足路用性能需求。为此,在公路建设中,既要满足道路路用性能要求,还要实现节能减排的发展目标,沥青混合料再生技术的应用可满足此要求。该文以某扩建工程为依托,对大掺量RAP厂拌热再生沥青混合料路用性能、施工工艺进行了分析与探究。     

老化对泡沫温拌沥青混合料性能的影响

为研究老化对泡沫温拌沥青混合料性能的影响,采用体积指标法确定泡沫温拌Sup-20混合料的适宜成型温度,分别对不同老化时间下的泡沫温拌沥青混合料的体积指标以及原样混合料、短期老化后和长期老化后的热拌沥青混合料和泡沫温拌沥青混合料的高温性能、低温性能和水稳定性能进行研究。结果表明:泡沫温拌Sup-20混合料适宜的压实温度为110℃左右,拌和温度为125℃左右。泡沫温拌Sup-20混合料的高温抗车辙性能、低温抗裂性能和水稳定性能均稍弱于相应的热拌沥青混合料,并且泡沫温拌Sup-20混合料的路用性能衰减程度大于热拌混合料,其抗老化性能弱于热拌混合料。     

温拌沥青混合料的路用性能研究

沥青混合料组成设计方法的目标是获得具有优良路用性能的沥青混合料,因此可通过研究沥青混合料的路用性能评价级配组成设计与胶浆改善措施的效果。通过研究发现对温拌沥青混合料（WMA）进行设计时,除了如同热拌沥青混合料（HMA）的级配的选择以外,还得兼顾到矿粉在沥青混合料中的使用比例。所以在选择外加剂之后,确立了胶粉的比例,在合适的粉胶比下验证温拌沥青混合料的性能。     

温拌剂种类及掺量对不同沥青流变性能的影响

为了研究温拌剂种类及掺量对沥青流变性能的影响,通过动态剪切流变仪对分别掺加RH和Evotherm温拌剂的SBS改性沥青和基质沥青进行温度扫描试验,分析了它们的复数剪切模量、相位角和车辙因子。结果表明,Evotherm温拌剂在28~52℃能够提升两种沥青抗车辙性能,52℃后效果减弱;并且在28~40℃间可以提高两种沥青弹性恢复性能,40℃后会使SBS改性沥青弹性恢复性能减弱,对基质沥青无影响。增加Evotherm温拌剂掺量,在28~52℃会使温拌SBS改性沥青抗车辙性能提高,使温拌基质沥青抗车辙性能有所减弱,52℃后影响不明显。RH温拌剂在28~46℃对两种沥青抗车辙性能略有不利,但负面作用随温度升高逐渐减弱甚至消失;RH温拌剂能够显著增大两种沥青高温时弹性恢复性能。RH温拌剂掺量增大会使两种沥青抗车辙性能降低,但会使弹性恢复性能增强。     

玄武岩纤维掺量对大空隙沥青混合料路用性能的影响

为研究掺加玄武岩纤维的大空隙沥青混合料的路用性能,通过析漏试验和马歇尔稳定度试验确定了0％ ～0.5％ 六种玄武岩纤维掺量的最佳油石比.研究发现,当纤维掺量0.3％、油石比为4.9％ 时对应的稳定度值最大,析漏损失最少;掺加玄武岩纤维可以有效的提高大空隙沥青混合料的高温性能、水稳定性、低温抗裂性能和抗压强度,且玄武岩纤维掺量为0.3％ 时,各项指标达到最优.     

基于温拌沥青性能的不同温拌剂效能评价

为研究不同温拌剂对沥青性能的影响,促进温拌沥青技术的推广应用,选择Sasobit、Aspha-min、ZYF三种温拌剂和SK90#沥青、SBS改性沥青,通过针入度、软化点、延度试验、旋转黏度试验、动态剪切流变试验和弯曲梁流变试验系统地研究不同温拌剂对沥青性能的影响,并根据沥青指标的变化确定ZYF温拌剂的合理掺量。结果表明:Sasobit和Aspha-min可以改善沥青的高温性能,但对低温性能不利;ZYF温拌剂略微降低沥青的高温性能,但能显著改善其低温性能;Sasobit和ZYF温拌剂可显著降低沥青的高温粘度,Aspha-min温拌沥青的粘度略微增大;ZYF温拌剂的合理掺量为沥青用量的4%。     

温拌沥青混合料的应用

温拌沥青混合料是一种新的路面材料,他具有节能、环保的特点。温拌沥青混合料不仅材料力学性能不比传统的热拌沥青差,而且生产施工温度能够降低30℃～50℃,其经济效应和环保作用是显而易见的了,这也使得它得到了广泛的应用,但是在应用的过程中也不可避免的出现了一些不足的地方。     

冷拌环氧沥青混合料路用性能的室内试验

通过室内试验研究了三种国产冷拌环氧沥青胶结料的粘度-时间变化规律和力学性质,以及混合料的高低温性能、抗水损害和疲劳性能等路用性能。研究结果表明,冷拌环氧沥青胶结料性能优良,其混合料具有优良的路用性能,适合钢桥面铺装。     

紫外线对温拌沥青混合料粘附性能的影响

采用原子力显微镜(AFM)获取紫外线老化(UV)条件下温拌沥青的纳观粘附力,研究了UV条件对微观参数的影响规律,探讨了UV对温拌沥青混合料冻融劈裂强度比、残留稳定度比和冻断温度的影响,建立了宏观技术指标与纳观粘附力的关系,验证了粘附性能表征方法用于UV下温拌沥青粘附性能评价的合理性。研究结果表明：随UV时间的延长粘附力逐渐衰减,而氧气则加剧了温拌沥青的UV,降低了温拌沥青的粘附力;UV时间在0～150 h内时,温拌沥青冻融劈裂强度比和残留稳定度比下降迅速,冻段温度则迅速上升,延长老化时间至200 h时逐渐趋于平衡;纳观粘附力与宏观的混合料指标(冻融劈裂强度比、残留稳定度比、冻断温度)具有良好的线性相关,可以从微观层面反应温拌沥青混合料粘附性能的变化规律。     

温拌沥青混合料的应用技术研究

早期修建的沥青路面多采用热拌沥青混合料,因热拌沥青施工温度要求高,在生产环节沥青、集料需高温加热,将会消耗大量能源,且排放废气等污染物,危害环境质量。为了克服热拌沥青缺陷,更好地保护生态环境,节约能源,温拌沥青得到了广泛应用。此类材料可以降低沥青黏度,改善沥青材料高温性能。该文结合具体工程案例,对温拌沥青混合料配合比设计、应用技术要点进行了分析与探讨,以期全面提升工程质量,延长路面使用寿命。     

道路常用温拌改性剂现状与路用性能评价

针对工程使用温拌剂时缺乏明确的参考依据,系统调查了国内外温拌剂应用状况,确定温拌改性技术主要分类以及目前常用温拌剂种类,全面评价了Sasobit、Aspha-min、Evotherm与EC120等4种常用温拌剂对沥青混合料高温性能、低温性能以及水稳定性等路用性能的影响。结果表明:几种温拌剂的降温效果均可达到30℃,Sasobit和EC120温拌剂对沥青混合料高温稳定性均有不同幅度提高,最大提高幅度在30%以上,4种温拌剂对沥青混合料低温性能略有影响,对水稳定性的影响均不大。     

基于表面理论的温拌SBS改性沥青-集料体系的粘附性

采用躺滴法检测了掺加1.5%、3%的Sasobit和0.5%、1%的Evotherm 3G制备得到的温拌SBS改性沥青与蒸馏水、甘油和甲酰胺3种液体的接触角;基于表面自由能理论,对比了温拌SBS改性沥青在无水条件下的表面自由能和粘聚功以及在有水条件下的剥落功;同时,考察了温拌SBS改性沥青和石灰岩质集料的粘附功和配伍率。结果表明:采用躺滴法可以准确检测温拌SBS改性沥青与常用检测液体的接触角;以粘聚功、粘附功、剥落功、配伍率作为评价指标可用于表征温拌SBS改性沥青-集料体系的粘附性;温拌SBS改性沥青的表面自由能及其分量、粘聚功、配伍率随着Sasobit掺量的增大而减小,但随着Evotherm温拌剂掺量的增加而增大;水的参与降低了温拌剂对SBS改性沥青-集料体系粘附性影响的差异;Evotherm温拌剂有助于改善温拌SBS改性沥青的水敏感性,Sasobit温拌剂增加了温拌SBS改性沥青的水敏感性。     

温拌胶粉改性沥青混合料的动态模量

为研究温拌沥青混合料中橡胶粉目数及温拌剂对胶粉改性沥青混合料动态力学性能的影响,本实验利用UTM-100试验设备对温拌前、后不同目数的胶粉改性沥青混合料在5 ℃、20 ℃、35 ℃、50 ℃下进行单轴压缩动态模量试验。结果表明:当频率从0.1 Hz增加到25 Hz,胶粉改性沥青混合料的动态模量不断增大,而不同温度下动态模量的增量也各不相同。当温度从50 ℃降低到5 ℃,胶粉改性沥青混合料的动态模量表现为前一阶段增加快后一阶段增加慢的特点。温拌后胶粉改性沥青混合料的动态模量在中、低温区(5～35 ℃)时减小,高温(50 ℃)时增大;相位角在较低温度(5 ℃)时随频率的增大而减小,在高温(50 ℃)时随频率的增大而增加,在中间温度区(20～35 ℃)相位角则是先增大后减小;温拌后胶粉改性沥青混合料的相位角总体表现为较低温度(5 ℃)时相位角增大,较高温度(50 ℃)时相位角减小的现象。进一步得到的车辙性能指标E*/sinδ同样表明:温拌后会提高胶粉改性沥青混合料在高温时的抗车辙性能,且温拌混合目胶粉改性沥青混合料的高温性能优于温拌60目胶粉改性沥青混合料。最后依据时温等效原理得到了动态模量主曲线,并在此基础上结合移位因子全面地描述了材料的动态黏弹特性。     

Laboratory characterisation of asphalt mixes containing RAP and RAS

Due to its economic and environmental benefits, using reclaimed asphalt pavement (RAP) and reclaimed asphalt shingles (RAS) in new hot-mix asphalt (HMA) has become an integral part of today's asphalt industry. The advantages of using RAP and RAS in HMA are not limited to economic and environmental benefits, and may result in improving a number of mix performance characteristics including rutting and resistance to moisture-induced damage. Despite aforementioned benefits, concerns over premature pavement distresses resulting from using RAP and RAS limit their usage in HMA. Furthermore, because of the lack of mechanistic performance data, use of new mixes containing RAP and RAS remains limited. Therefore, the present study was undertaken to investigate the effects of using different amounts of RAP and RAS on laboratory performance of HMA, and to generate valuable input design parameters for implementation of the mechanistic-empirical pavement design guide (M-EPDG), using local materials. Four types of base course mixes containing 0% RAP, 25% RAP, 40% RAP and 20% RAP+5% RAS, and three types of surface course mixes containing 0% RAP, 25% RAP and 20% RAP+5% RAS were tested. Laboratory tests were conducted to evaluate stiffness, low-temperature cracking, fatigue life, rut and moisture-induced damage potential of the mixes. It was found that dynamic modulus and creep compliance of the asphalt mixes increase and decrease, respectively, with an increase in the amount of RAP and/or RAS used in the mix. Fatigue life was found to increase with increasing RAP content up to 25%, and to decrease when the RAP and/or RAS content exceeded 25%, or when RAS was used in the mix. It should be noted that this conclusion was drawn based on a 15% increment in RAP content. Hamburg wheel tracking (HWT) test results showed increased resistance to rutting and moisture-induced damage, with an increase in the amount of RAP and/or RAS. However, the tensile strength ratio test results were not confirmed by HWT. The findings of this study are expected to be helpful in understanding the effects of using different amounts of RAP and RAS on the performance of asphalt mixes produced using local materials. Furthermore, valuable design input parameters, developed in this study for new mixes containing RAP and RAS, may be used for calibration of the M-EPDG input parameters, with local materials.     

玄武岩纤维对老化沥青混合料路用性能的影响

为研究玄武岩纤维对老化沥青混合料路用性能的影响,通过车辙试验、低温弯曲小梁试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验研究了玄武岩纤维对沥青混合料抗老化性能的作用。试验结果表明:虽然玄武岩纤维沥青混合料的动稳定度随老化时间增加,但相对于普通沥青混合料而言,其增加的幅度减缓,提出采用相对变形率作为老化性能评价指标;玄武岩纤维延缓了沥青混合料老化性能的衰变,使得老化后的混合料低温抗裂性改善;经短期老化和长期老化后玄武岩纤维沥青混合料水稳定性能均优于普通沥青混合料,且玄武岩纤维显著降低了长期老化试件的未冻融劈裂强度,因此在应用中应适当增加碾压次数。     

基于改进车辙因子的泡沫沥青高温性能评价

为研究泡沫沥青的高温性能,对老化前后的发泡70号基质沥青和SBS改性沥青进行动态剪切流变试验,得出车辙因子,并计算出改进车辙因子(G*/(sinδ)9),分别拟合出fail temperature值,据此评价泡沫沥青的高温性能。结果表明:改进车辙因子G*/(sinδ)9及其拟合出的fail temperature值更高,使两种泡沫沥青的高温性能明显改善;在发泡用水量为1%的条件下,70号基质沥青的G*/(sinδ)9及其fail temperature值增加较为明显,在发泡用水量为3%的条件下,SBS改性沥青的G*/(sinδ)9及其fail temperature值增加较为明显。     

Performance evaluation of warm mix asphalt containing reclaimed asphalt mixtures

The objective of this study is to expose the effect of a variety of variables including three reclaimed asphalt pavement (RAP) contents, two warm mix asphalt (WMA) additives and a rejuvenating agent (or lack of) on the performance of WMA containing (WMA–RAP) materials. A laboratory study was conducted to evaluate the performance of WMA–RAP mixtures through rutting, bending and freeze-thaw splitting tests. Analysis of variance (ANOVA) was performed to analyse the significant effect of the variables on the performance. The tests results showed that the increased RAP content led to an increased rutting resistance and the decreased resistance to low-temperature cracking and moisture damage. The addition of the rejuvenating agent into the WMA–RAP mixtures can significantly improve the low-temperature cracking and moisture resistance. The ANOVA results showed that the RAP content had a significant effect on the rutting and low-temperature cracking resistance, and moreover, the rejuvenating agent (or lack of) had a large effect on the low-temperature cracking and moisture resistance.     

KSHD温拌剂对新疆岩沥青改性沥青老化动力特性的影响

为探究KSHD温拌剂对新疆岩沥青改性沥青(XRA)老化动力特性的影响,本研究通过短期老化试验及布氏黏度试验,研究了XRA与温拌岩改性沥青表观黏度在不同老化时间和老化温度下的变化规律,并建立了以表观黏度为参数的老化动力学模型,求得老化反应速率常数、活化能等相关参数。结果表明:温拌岩沥青改性沥青(WRA)的表观黏度受老化时间和温度的影响小于XRA;老化温度超过163℃或老化时间超过10h,两种沥青表观黏度由常数增长进入快速增长阶段;对常、快速反应阶段进行独立分析可优化所建立的老化动力学方程,优化后两种沥青表观黏度的预测值与试验值的平均误差在5%以内,且建立的老化动力学方程能够准确地预测老化过程中两种沥青表观黏度值的变化。     

基于表面能理论的老化温拌SBS改性沥青结合料的粘附性

在SBS改性沥青中添加Sasobit与Evotherm温拌剂制备得到温拌沥青,对3种SBS改性沥青进行旋转薄膜烘箱老化(RTFOT)与压力老化(PAV),采用接触角法检测了老化前后温拌SBS改性沥青与蒸馏水、甘油和甲酰胺等3种液体的接触角,探讨了短期老化与长期老化对温拌SBS改性沥青接触角的影响。基于表面自由能理论,得到了温拌SBS改性沥青的表面能及其色散分量和极性分量,研究了老化对温拌SBS改性沥青表面能的影响。结果表明:随着老化程度的加强,温拌SBS改性沥青与水的接触角逐渐增大,疏水性变化明显;原样与Evotherm温拌SBS改性沥青的总表面自由能及其分量均随着老化程度的加强呈降低趋势,其在短期老化阶段的表面自由能下降较为严重;经长期老化,Sasobit温拌SBS改性沥青的极性分量有增大趋势。