基于全寿命周期的环氧再生路面碳排放研究

沥青路面由于其优异的路用性能在我国被广泛运用于道路建设中。但在沥青路面建设及服役的全过程中,要消耗大量的筑路材料及能源,期间还要排放大量的温室气体和污染性气体,甚至导致能源浪费、碳排放超标以及环境污染。在“碳中和”与“碳达峰”的“双碳”背景下,许多交通行业的国际和国内组织都开展了对道路节能减排技术的研究。环氧沥青再生混合料不但可以有效利用废旧沥青混合料掺量远超普通再生路面的废旧沥青混合料,而且具有较普通再生沥青混合料更好的物理性能和力学性能,其使用年限较普通再生路面更长,从全寿命周期的角度来看,环氧再生路面的碳排放更少。本工作对环氧再生路面进行研究分析,基于全寿命周期碳排放分析方法对其整体建设、服役和养护维修过程进行量化分析。结果表明,掺60%、80%、100%RAP的环氧再生路面较新建路面分别减碳52.82%、54.17%、55.50%,较普通再生路面分别减碳53.79%、55.12%、56.42%。     

粉煤灰-矿渣再生混凝土抗压强度及尺寸效应研究

以粉煤灰和矿渣掺入方式和掺量为变量,设计24组C30再生粗骨料混凝土,对再生混凝土的抗压强度进行了研究。试验结果表明,粉煤灰或矿渣单掺时,再生混凝土的抗压强度随矿物掺料的掺量增加呈现先上升后下降趋势,同等掺量下矿渣单掺优于粉煤灰单掺;双掺时保持粉煤灰或矿渣掺量20%不变,再生混凝土立方体和轴心抗压强度随另一种微细矿物掺量的增加同样呈现先上升后下降趋势,双掺较单掺方式对再生混凝土抗压强度的提升效果更佳,且再生混凝土的抗压强度存在明显的尺寸效应。单掺粉煤灰或矿渣时再生混凝土轴心抗压强度和立方体抗压强度换算系数随其掺量增加而增大,双掺则稳定保持在0.85±0.02。此外,论文还建立了不同微细矿物掺料条件下再生混凝土抗压强度换算系数的修正公式,验证结果表明公式预测误差较小。建议实际工程再生混凝土配制采用粉煤灰和矿渣双掺方式,且掺量控制在25%以内。     

分析沥青旧路面的就地热再生施工

针对沥青路面使用一段时间后出现病害情况,进行路面就地热再生施工以恢复路面继续使用,本文结合保定市北二环进行沥青旧路面的就地热再生施工,包括实施流程、施工机械及质量控制指标、配合比设计、现场施工等。     

再生骨料掺配比对再生透水混凝土性能的影响

为研究再生骨料在透水混凝土（RPC）中的应用,选用废弃路面素混凝土块为再生骨料来源,设计2种系列,研究再生骨料透水混凝土中再生骨料掺配问题,即分别以粒径9.5~19.0 mm,再生骨料按0%、25%、50%、75%和100%（基准）质量替代同粒径天然骨料碎石（系列1）和以4.75~9.5 mm、9.5~19.0 mm两种粒径,再生骨料按0∶1、1∶1、1∶2、2∶1、2∶3和3∶2掺比（系列2）制备RPC,并分析其物理、力学、透水性能及其相互关系,得到了合理的再生骨料替代率和双粒级掺比,在1∶1和2∶1掺配下能够得到较好的强度及透水性能。通过切割试块的图像化处理,分析其孔隙分布特征和趋势,并将平面孔隙率、等效孔径和透水系数联系起来。结果表明,再生透水混凝土的透水能力主要取决于截面孔隙个数和面积。     

废弃混凝土再生系列材料用于预拌混凝土中的试验研究

通过对废弃路面混凝土进行破碎,将其破碎成5～31．5mm作为再生粗骨料,代替部分天然碎石;而5mm以下的颗粒通过掺入一定激发剂后粉磨,作为再生掺合料代替矿粉掺人到混凝土中。本文对再生系列材料用于预拌混凝土中的各项力学性能和耐久性能进行了试验和研究,对节能减排、应用于工程实践有一定的指导意义。     

多因素对再生混凝土力学性能及抗冻性的影响

为研究不同因素、不同水平对再生混凝土力学性能的作用。该文通过正交试验研究钢纤维掺量、再生粗骨料掺量和粉煤灰掺量对再生混凝土力学性能(抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度)的影响,确定各因素对再生混凝土力学性能的影响程度,并加以量化表征,并提出多因素共同作用下再生混凝土力学性能的多元非线性回归模型且进行验证。在此基础上,该文进一步研究再生混凝土的抗冻性。结果表明:再生混凝土的力学性能随钢纤维掺量的增加而提高;随粉煤灰掺量增加而降低;再生粗骨料掺量对再生混凝土的力学性能影响较小。钢纤维的掺入可提高再生粗骨料的掺量。再生混凝土力学性能的实测值与通过建立的回归模型得到的计算值的最大误差在6.5%以内。此外,钢纤维的掺入和减少再生粗骨料的掺量均可以提高再生混凝土的抗冻性。     

RAP掺量对泡沫温拌再生沥青混合料路用性能的影响

为探求RAP掺量对泡沫温拌沥青混合料路用性能的影响,以AC-20型泡沫温拌再生沥青混合料进行配合比设计,成型RAP掺量分别为20%、30%、50%、60%和80%的马歇尔试件。分别利用车辙试验、低温小梁弯曲试验、冻融劈裂试验来评价其高温性能、低温性能和抗水损害性能。试验结果表明:随着RAP掺量的增加,泡沫温拌再生沥青混合料的高温性能不断提高,而其低温性能和抗水损害性能不断变差,当RAP掺量大于50%时,泡沫温拌再生沥青混合料的低温性能和抗水损害性能已不再满足规范要求。综合考虑混合料的路用性能,确定RAP在泡沫温拌再生沥青混合料中的最佳掺量为40%,供生产及控制时参考。     

钢纤维橡胶再生混凝土的抗冻性试验

为使废弃混凝土和再生橡胶在北方地区混凝土工程中得以应用,采用正交试验法研究再生粗骨料掺量、再生粗骨料强化方式、钢纤维掺量与橡胶掺量对钢纤维橡胶再生混凝土(C45)立方体抗压强度和抗冻性的影响规律。利用扫描电镜和螺旋CT扫描技术研究了钢纤维橡胶再生混凝土的宏观和细观结构及其对抗冻性能的影响机理。结果表明:橡胶颗粒掺量是影响再生混凝土含气量、抗压强度和相对动弹模量的重要因素,再生粗骨料掺量是影响相对动弹模量和强度损失率的次要因素,钢纤维掺量对混凝土抗压强度增强作用较小,粗骨料强化方式对混凝土性能影响不大;橡胶颗粒与砂浆界面的裂缝宽度在5~55μm之间,二者之间的相容性较差;当橡胶颗粒掺量(与砂的体积比)大于20%后,随橡胶颗粒掺量增大,混凝土内部孔洞数目增多,钢纤维橡胶再生混凝土抗压强度降低、抗冻性减弱。     

活性掺合料对再生混凝土与钢筋粘结性能的影响

通过单掺粉煤灰、单掺矿渣、复掺粉煤灰和矿渣三种不同改性方案,研究矿物掺合料对再生混凝土与钢筋粘结强度的影响,为再生混凝土合理使用矿物掺合料提供试验依据。     

复合受剪钢纤维再生混凝土破坏机理及强度计算

为研究钢纤维再生混凝土在复合受剪状态下的力学性能,以取代率、法向应力和钢纤维掺量为变化参数,设计了102个标准立方体试件进行复合受剪试验。观察了钢纤维再生混凝土在直剪、压剪作用下的破坏形态,获取了其在直剪、压剪作用下的全过程剪切应力-位移曲线,深入分析了取代率、法向应力和钢纤维掺量对钢纤维再生混凝土剪切强度、峰值位移的影响规律。结果表明：随着法向应力的增大,剪切强度逐渐增大;随着取代率的增加,掺量为0%的钢纤维再生混凝土剪切强度随之减小,掺量为1%的钢纤维再生混凝土剪切强度先增大后减小;与掺量为0%的钢纤维再生混凝土相比,掺量为1%的钢纤维再生混凝土平均剪切强度提高了10.77%;提出了剪切强度公式,所得计算值与试验值吻合良好。     

多因素对再生复合掺料基地聚物混凝土抗压强度的影响

大量的建筑废弃物给环境带来了严重负担,本工作利用建筑废弃物制备而成的再生复合掺料替代地聚物混凝土中的粉煤灰,以实现建筑废弃物的再生利用.试验研究了养护条件、氢氧化钠浓度以及再生复合掺料替代率对再生复合掺料基地聚物混凝土抗压强度的影响,并利用SEM对混凝土微观形貌进行对比分析.研究结果表明,再生复合掺料对地聚物混凝土的和易性有不利影响,但与基准混凝土相比,替代率为20％～60％(质量分数,下同)的再生复合掺料基地聚物混凝土的抗压强度有所提高.高温养护能提高混凝土的抗压强度,与常温养护相比,3 d、7 d和28 d抗压强度分别平均提高了198.5％、104.0％和52.6％.氢氧化钠浓度对不同替代率的再生复合掺料基地聚物混凝土的影响不同,在低替代率(0％～40％)时,混凝土抗压强度随氢氧化钠浓度的增加而增加;在高替代率(60％～100％)时,混凝土抗压强度随氢氧化钠浓度的增加先增加后降低.因此再生复合掺料应用于地聚物混凝土中部分替代粉煤灰是可行的.     

再生微粉对碱激发胶凝材料性能的影响

以水玻璃与氢氧化钠作为激发剂,利用建筑垃圾再生微粉制备碱激发胶凝材料。研究再生微粉掺量、激发剂掺量(以固含量计)以及激发剂模数对碱激发胶凝材料的工作性能、力学性能和干燥收缩的影响。研究表明：在再生微粉掺量≤40%,激发剂掺量16%,激发剂模数1.2时,碱激发胶凝材料具有较好的工作性和抗压强度,而再生微粉的“微集料”效应对碱激发胶凝材料的干燥收缩有较强的抑制作用。     

就地热再生技术在公路路面养护中的应用

就地热再生技术的应用,能够实现原路面材料再生利用,可有效治理路面功能性病害,是实现循环经济发展和公路交通可持续发展的重要措施。为此,该文以某沥青路面就地热再生试验段路面为研究对象,对使用性能进行了评价,并通过道路芯样试验,得出路面破损严重。并在此基础上,总结了就地热再生技术要点,以此有效提升施工质量。     

沥青标号和用量对再生沥青混合料性能的影响

为研究新沥青标号和用量对回收沥青路面材料(RAP)再生沥青混合料性能的影响,分别选取70#和90#道路石油沥青,以最佳新沥青掺量(OAC)为基准,分别制备OAC、OAC+0.5％和OAC-0.5％,RAP掺量分别为0％、20％和40％的再生沥青混合料.通过沥青混合料动态模量试验、疲劳试验、低温圆盘拉伸试验和冻融循环试验分析了不同沥青混合料的性能;接着,为更好地区分不同再生沥青混合料的抗裂性能,萃取得到不同再生沥青混合料中的沥青,对沥青进行高温DSR频率扫描试验,应用G-R常数分析不同沥青的抗裂性能.结果表明:当新加沥青较软、掺量较高,而RAP掺量较低时,再生沥青混合料的抗疲劳开裂能力及抗低温抗裂能力更强;反之,当新沥青较硬,RAP掺量较高时,再生沥青混合料的硬度较高,有较好的抗车辙能力.当新加沥青为70#沥青,掺量为OAC-0.5％、40％RAP时,再生沥青混合料低温性能不满足要求.水稳定性分析表明,一次冻融循环用于评价再生沥青混合料的水稳定性具有一定局限性;两次冻融循环试验表明,再生沥青混合料的水稳定性比新沥青混合料差.沥青G-R常数分析表明,低标号沥青的RAP掺量较高时,萃取的沥青更接近开裂标线,更易发生开裂行为.     

高模量沥青混凝土路面施工方法研究

结合扶项高速公路高模量沥青混凝土试验路,研究高模量沥青混凝土生产配合比设计以及施工环节的控制要领,对外掺剂的添加方式、拌和、摊铺、碾压环节提出具体要求,系统总结了高模量沥青混凝土路面的施工工艺。     

高模量沥青混凝土路面施工方法研究

结合扶项高速公路高模量沥青混凝土试验路,研究高模量沥青混凝土生产配合比设计以及施工环节的控制要领,对外掺剂的添加方式、拌和、摊铺、碾压环节提出具体要求,系统总结了高模量沥青混凝土路面的施工工艺。     

聚羧酸减水剂对再生石膏性能的影响

对比研究了聚羧酸减水剂(polycarboxylate superplasticizer,PCS)对原生与再生石膏性能的影响,并通过SEM、粒径分析对其作用机理进行分析。结果表明:PCS对再生石膏与原生石膏性能影响差异显著,相同掺量下,PCS对再生石膏具有更强的减水能力;随PCS掺量增加,原生石膏凝结时间延长,而再生石膏的凝结时间却呈先缩短后延长的趋势;原生石膏2h强度与干强分别在0.12%、0.15%掺量下达到峰值,之后强度降低;而随PCS掺量的增加,再生石膏强度不断增加,在掺量0.20%内,并无再生石膏最佳的PCS掺量。分析表明,再生石膏较大的比表面积和较小的粒径是导致PCS对其产生较好减水效果的主要因素,随PCS掺量的增加,再生石膏硬化体致密度增加、晶体搭接更紧密,因此其强度大幅提高。     

压剪作用下PVA纤维再生混凝土力学性能试验研究

为了研究压剪作用下外掺聚乙烯醇(PVA)纤维对再生混凝土力学性能的影响,以再生粗骨料取代率、压应力比和PVA纤维体积掺量为变化参数,设计并制作144个立方体试件进行压剪试验。观察了试件的破坏形态,得到了荷载-位移曲线及垂直变形-剪切位移曲线,分析了不同变化参数对抗剪强度、峰值位移的影响规律。结果表明：0.1%体积掺量的PVA纤维对再生混凝土的抗剪强度提高了10%;随着压应力比的增大,试件的抗剪强度呈增大趋势,平均增大了2.03倍;与普通混凝土相比,再生混凝土试件的抗剪强度平均降低了13%;当再生粗骨料取代率为100%时,PVA纤维最佳掺量为0.1%;提出了纤维掺量为0.1%时压剪作用下PVA纤维再生混凝土抗剪强度计算公式。     

纳米SiO2-橡胶粉再生混凝土力学性能试验研究及数值模拟

以质量取代法研究纳米SiO2(取代水泥)和橡胶粉(取代河砂)对再生混凝土28 d抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度的影响,并通过MAT-LAB软件建立了二维随机骨料投放程序,采用ABAQUS软件对再生混凝土单轴受压力学性能进行了数值模拟分析.结果表明:单掺橡胶粉时,随着橡胶粉掺量增加,再生混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度呈先增大后减小的趋势;当橡胶粉掺量恒定时,再生混凝土抗压、劈裂抗拉和抗折强度随着纳米SiO2掺量增加而增大.与未掺SiO2组相比,纳米SiO2掺量为1.5％(质量分数,下同)的再生混凝土28 d抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度分别提高了13.3％、22.8％、21％.基准组(纳米SiO2和橡胶掺量为0)和试验组(1.5％纳米SiO2和5％橡胶)单轴受压试验模拟结果与真实试验结果的误差较小,表明数值模拟分析所得的计算值与试验值吻合良好.     

不同生物油再生沥青性能比选

为确定生物油对老化沥青性能的恢复能力,比选出再生能力较强的一种生物油并确定其最佳掺量,采用植物沥青、餐厨废弃油脂和工业用动物油3种生物油作为再生剂,分别对老化SBS改性沥青进行再生,通过测定生物油再生沥青的针入度、延度、软化点和布氏黏度并进行薄膜加热试验,研究生物油种类和掺量对老化沥青各项性能的影响规律。结果表明,3种生物油对老化SBS改性沥青的基础性能和耐老化性均有一定的恢复能力,其中餐厨废弃油脂对老化沥青再生能力较强,并且社会和经济效益较高,植物沥青和工业用动物油次之;餐厨废弃油脂被选为最佳再生生物油,掺量为4%时能够使老化SBS改性沥青的黏滞性和高温性能得到完全恢复,因此被确定为最佳掺量。