泡沫瀝青及泡沫瀝青冷再生混合料技術(shù)性能研究.pdf

1、對瀝青路面廢舊材料進行再生利用，可以有效提高資源利用率，保護生態(tài)環(huán)境，符合國家提出的發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略方針。因此，對瀝青路面再生技術(shù)進行研究具有重要的意義。 泡沫瀝青是近年來興起的一種冷再生穩(wěn)定劑，用其穩(wěn)定的再生混合料在材料性能、經(jīng)濟性以及環(huán)保性等方面具有獨特的優(yōu)勢和發(fā)展前景。但到目前為止有關(guān)泡沫瀝青冷再生混合料的材料特性、破壞機理等的研究十分有限，泡沫瀝青再生混合料的設(shè)計也主要依賴于經(jīng)驗，這些均限制了泡沫瀝青冷

2、再生技術(shù)的推廣應用。 本文從泡沫瀝青與泡沫瀝青冷再生混合料的材料組成出發(fā)，旨在通過大量室內(nèi)試驗，對泡沫瀝青冷再生混合料的物理力學性能以及使用性能進行系統(tǒng)深入的研究，以實現(xiàn)泡沫瀝青冷再生混合料的優(yōu)化設(shè)計，從而改善其各項性能，進而推動泡沫瀝青冷再生技術(shù)的研究與應用。 瀝青發(fā)泡特性是影響泡沫瀝青冷再生混合料性能的關(guān)鍵因素。本文選用不同等級的瀝青進行發(fā)泡特性試驗分析，研究瀝青發(fā)泡特性的評價指標與方法、發(fā)泡劑對瀝青發(fā)泡特性的影響以

3、及瀝青基本性質(zhì)與其發(fā)泡特性之間的相關(guān)性。 結(jié)果表明：發(fā)泡指數(shù)FI在一定范圍內(nèi)增大反映出瀝青發(fā)泡特性的改善，但并非FI越大泡沫瀝青的發(fā)泡特性就越好，F(xiàn)I不能代替膨脹率和半衰期兩個基本指標單獨用于泡沫瀝青的設(shè)計與評價，而應將其作為一種輔助或補充指標，與膨脹率和半衰期相結(jié)合共同對泡沫瀝青進行合理設(shè)計與評價；發(fā)泡劑可顯著延長泡沫瀝青的半衰期，但其對膨脹率影響較小；瀝青的動力粘度指標與其發(fā)泡特性之間具有較好的相關(guān)性，PI、瀝青的三大指標、

4、密度、老化后的性質(zhì)以及瀝青等級等與其發(fā)泡特性之間相關(guān)性較小。 通過篩分試驗研究了不同條件下泡沫瀝青冷拌混合料中瀝青的分散性狀，分析表明：設(shè)計中如不能合理控制泡沫瀝青發(fā)泡特性、礦料溫度、礦料級配組成以及混合料拌和水量等因素，將會造成瀝青分散不均勻甚至結(jié)團現(xiàn)象，影響泡沫瀝青冷拌混合料的相關(guān)性能；泡沫瀝青均勻分散的混合料中，瀝青主要裹覆<1.18mm的細集料，尤其是<0.3mm的細集料部分，形成泡沫瀝青砂漿并將大粒徑集料以點焊的形式粘

5、結(jié)成整體。 通過變化不同的瀝青發(fā)泡特性以及礦料溫度，研究其對泡沫瀝青再生混合料力學性能的影響，結(jié)果表明：兩因素對泡沫瀝青再生混合料的ITS與UCS均具有顯著影響，且瀝青發(fā)泡特性的評價指標膨脹率與半衰期相比，膨脹率對再生混合料力學強度特性的影響更為顯著，據(jù)此提出在瀝青發(fā)泡特性的優(yōu)化設(shè)計中，應偏向于按膨脹率較大相應選擇最佳瀝青發(fā)泡條件。 水是泡沫瀝青冷再生混合料關(guān)鍵的設(shè)計指標之一。本文設(shè)計了泡沫瀝青穩(wěn)定新料與舊料形成的不同類

6、型混合料，研究泡洙瀝青冷拌混合料的拌和用水量問題。分析表明：混合料的最佳拌和用水量隨其組成中填料含量的增多而一定程度增大，根據(jù)研究結(jié)果推薦了不同類型及組成的泡沫瀝青冷拌混合料適宜拌和用水量范圍及最佳拌和用水量。 礦料級配組成是影響泡沫瀝青冷再生混合料性能的另一關(guān)鍵因素。 本文設(shè)計了具有不同細料組成及不同粗料組成的泡沫瀝青冷拌混合料，通過對其抗拉、抗壓與抗剪等力學性能的研究發(fā)現(xiàn)：泡沫瀝青混合料的最佳瀝青用量與混合料中的填料

7、含量密切相關(guān)，與熱拌瀝青混合料相比，泡沫瀝青混合料具有相對較大的粉膠比；提高細料部分的密實程度可顯著改善泡沫瀝青冷拌混合料的各項力學性能；粗料部分組成的變化對最佳泡沫瀝青用量基本無影響，對混合料的力學性能影響則較?。会槍Σ煌壟涞难芯拷Y(jié)果，相應修正了Wirtgen推薦的泡沫瀝青穩(wěn)定材料級配范圍；此外，通過研究關(guān)鍵篩孔的級配變異敏感性，推薦了泡沫瀝青冷拌混合料施工中關(guān)鍵篩孔的允許波動范圍。 泡沫瀝青再生層的強度、剛度等力學性能受多

8、種因素影響。 本文從內(nèi)外因兩方面對泡沫瀝青再生混合料的力學性能進行了試驗分析，結(jié)果表明：瀝青舊料摻量、泡沫瀝青與水泥用量以及溫度、養(yǎng)生、壓實方法等對泡沫瀝青再生混合料的抗拉、抗壓、抗剪強度以及抗壓回彈模量具有顯著影響； 泡沫瀝青再生混合料力學性能的溫度敏感性低于熱拌瀝青混合料。 永久變形性能是泡沫瀝青再生結(jié)構(gòu)層使用中的重要性能之一。 本文采用動態(tài)壓縮蠕變試驗分析了不同材料組成對泡沫再生混合料永久性能的影響

9、，結(jié)果表明：一定程度增大水泥用量、礦料組成中的細料含量以及減小泡沫瀝青用量，可提高泡沫瀝青再生混合料的抗變形能力； 在合理設(shè)計混合料級配組成的條件下，路面各結(jié)構(gòu)層均可再生利用形成變形能力滿足要求的再生混合料：泡沫瀝青再生混合料的抗永久變形性能優(yōu)于熱拌瀝青混合料； 此外，泡沫瀝青再生混合料蠕變試驗的加載段可采用Burgers模型進行理想的擬合，從而獲得泡沫瀝青再生混合料的相關(guān)粘彈性參數(shù)。 抗疲勞性能是泡沫瀝青再生混

10、合料鋪筑路面基層或底基層時必須優(yōu)化設(shè)計的關(guān)鍵性能。 本文采用間接拉伸劈裂疲勞試驗分析了不同材料組成對泡沫瀝青再生混合料疲勞性能的影響，分析表明： 水泥在小摻量條件下增多時有助于提高再生混合料的抗疲勞性能； 最佳泡沫瀝青用量下再生混合料可具有良好的抗疲勞性能以及強度與變形能力； 改善瀝青的發(fā)泡特性可相應提高再生混合料的抗疲勞性能； 二灰砂礫基層材料形成的泡沫瀝青再生混合料抗疲勞性能較差，將其與面層瀝