新旧沥青砂浆组成与热再生沥青混合料路用性能相关性研究

摘要

沥青路面热再生技术，能够提高资源利用效率，减少损失浪费，以尽可能少的资源消耗，创造尽可能大的经济社会效益，所以它在公路沥青路面的养护中得到了越来越广泛的应用。目前，对于如何提高热再生沥青混合料路用性能的研究主要从两方面入手，即沥青性能研究和集料级配研究，而忽略了对沥青砂浆性能研究。近代提出的胶浆理论认为沥青混合料是以粗集料为分散相而分散在沥青砂浆介质中的一种粗分散系。沥青砂浆作为沥青混合料的一个重要组成部分，对沥青混合料性能有较大的影响。基于此，本文通过室内试验，对不同新、旧料组成比例的沥青砂浆及其相应的热再生混合料进行性能评价和性状分析，结合热再生沥青混合料组成材料的性能特征，进一步分析新、旧沥青砂浆组成与热再生沥青混合料路用性能相关性。
　　首先，对多种不同老化程度和改性剂掺量的沥青进行常规指标的检测。发现随老化程度的推移，改性沥青针入度和延度减小，软化点和黏度增大，沥青变得硬脆。同时通过动态频率扫描试验和重复蠕变试验深入分析改性沥青老化过程中粘弹性特点。使用CA模型拟合沥青复数模量主曲线，并引入玻璃态转变温度Tg表征沥青的低温性能;使用Burgers模型分析重复蠕变试验的结果，以沥青的累计应变和蠕变劲度的黏性成分Gv表征沥青的高温性能。分析发现改性沥青的老化主要由于基质沥青的组分迁移以及改性剂的裂解引起，这为改性沥青再生提供了理论依据。
　　其次，基于老化沥青调和再生理论，采用常规指标检测和动态力学分析试验全面的研究改性沥青调和再生规律，结果发现再生剂和新沥青的掺入对于老化沥青均有一定的再生作用，且满足一定的调和规律;调和再生过程主要是对沥青组分的调节，对改性剂恢复作用不大。
　　接着，对不同旧料掺量的沥青砂浆进行动态力学试验分析，试验发现随着旧料掺量的增加，沥青砂浆的玻璃态转变温度Tg减小，蠕变劲度的黏性成分Gv增大，疲劳寿命Np20减小，规律同调和再生沥青一致。
　　再次，通过动态模量试验，动态蠕变试验，半圆低温弯曲试验和半圆疲劳试验，全面研究了五种RAP料掺量的热再生混合料的路用性能，分析RAP料掺量对于热再生混合料各项性能的影响规律，其规律与再生沥青砂浆基本一致。
　　最后，通过推导得出了基于沥青砂浆复数模量预测热再生沥青混合料动态模量的Hirsch模型;统计分析沥青、沥青砂浆和沥青混合料的高、中、低温指标，分析得到再生沥青砂浆与再生沥青混合料的低温抗裂性能和疲劳性能相关性较高，而高温性能相关性较低。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 沥青路面热再生应用现状

1．2．2 沥青老化与再生研究现状

1．2．3 沥青砂浆性能研究现状

1．2．4 热再生沥青混合料路用性能研究现状

1．3 研究的主要内容及技术路线

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 技术路线

第二章 改性沥青老化性能分析

2．1 材料制备

2．1．1 SBS沥青制备

2．1．2 改性沥青模拟老化

2．2 基于常规物理指标的改性沥青老化性能分析

2．3 基于动态频率扫描的改性沥青老化性能分析

2．3．1 主曲线的确定

2．3．2 玻璃态转变温度Tg分析

2．3．3 主曲线CA模型分析

2．4 基于重复蠕变的改性沥青老化性能分析

2．4．1 累积应变分析

2．4．2 Burgers流变模型拟合

2．5 本章小结

第三章 改性沥青调和再生性能分析

3．1 沥青调和再生基本理论概述

3．1．1 沥青调和再生机理分析

3．1．2 沥青再生新沥青及再生剂选用标准

3．2 回收旧改性沥青再生研究

3．2．1 旧沥青回收及检测

3．2．2 旧沥青再生及检测

3．3 旧沥青调和再生

3．3．1 调和沥青常规性能检测

3．3．2 调和沥青频率扫描试验

3．3．3 调和沥青重复蠕变试验

3．4 本章小结

第四章 再生沥青砂浆性能分析

4．1 材料制备和成型方法介绍

4．1．1 原材料制备

4．1．2 试件成型

4．2 沥青砂浆动态频率扫描试验

4．2．1 沥青砂浆动态频率扫描试验

4．2．2 主曲线确定与分析

4．2．3 玻璃态转变温度Tg分析

4．2．4 CAM模型分析

4．3 沥青砂浆重复蠕变恢复试验

4．3．1 蠕变恢复曲线分析

4．3．2 累计应变分析

4．3．3 蠕变劲度模量分析

4．3．4 Burgers模型拟合

4．4 沥青砂浆动态时间扫描试验

4．4．1 沥青砂浆疲劳试验及评价方法介绍

4．4．2 沥青砂浆疲劳试验结果分析

4．5 本章小结

第五章 不同RAP料掺量的热再生沥青混合料性能研究

5．1 热再生沥青混合料试件成型

5．2 动态模量试验

5．2．1 试验介绍

5．2．2 动态模量试验结果

5．2．3 主曲线分析

5．3 再生混合料高温性能分析

5．3．1 试验简介

5．3．2 试验结果分析

5．4 再生混合料低温性能分析

5．4．1 半圆弯曲试验介绍

5．4．2 试验步骤

5．4．3 试验结果分析

5．5 再生混合料耐疲劳性能分析

5．5．1 疲劳试验方案

5．5．2 疲劳试验结果

5．6 本章小结

第六章 沥青砂浆与热再生沥青混合料相关性分析

6．1 基于沥青砂浆复数模量的Hirsch模型推导

6．2 沥青、沥青砂浆与沥青混合料性能相关性分析

6．3 本章小结

第七章 结论与展望

7．1 主要研究结论

7．2 需要进一步研究的问题

致谢

参考文献