水发泡温拌再生沥青混合料配合比设计及体积参数试验研究

摘要

我国高等级公路以沥青路面为主，传统的热拌沥青混合料必须在高温下进行拌合和摊铺、压实，不但消耗大量的能源，同时排放大量有害气体，污染环境。此外，我国许多高等级公路即将进入大修期，翻修过程中将产生大量的废旧沥青混合料，如何处理这些废旧料也成为我们亟待解决的难题。水发泡温拌再生技术是改善这两个方面的绿色环保新技术，不但能够降低混合料的拌合和压实温度，而且将再生旧料利用起来，减少新矿料和新沥青的加入量，起到了节能减排、保护环境的良好效果。
　　本文研究水发泡温拌再生技术及其混合料的体积参数变化规律，包括废旧沥青的预处理，水发泡沥青混合料配合比设计，废旧料对水发泡再生沥青混合料体积参数和路用性能的影响等关键技术。运用自行研制的一套室内沥青发泡设备进行沥青发泡试验研究，主要得出以下结论：
　　1）随着发泡用水量的提高，发泡沥青膨胀倍率增加，半衰期降低，1.5％用水量下的沥青发泡效果最适宜。发泡沥青和不发泡对比研究，发现普通基质沥青和改性沥青的针入度分别增加了5.9%和4.5%，软化点分别降低了5.7%和5.8%。发泡沥青的DSR粘性部分和弹性部分均有所降低。
　　2）采用马歇尔击实设计方法，运用正交设计思路进行配合比设计，得出水发泡温拌沥青混合料最适宜的配合比设计因素组合是击实次数75次，发泡用水量1.5%，沥青含量4.9%和击实温度150℃左右，实现降温10℃左右。
　　3）用 Superpave设计方法进行混合料配合比设计，发现水发泡温拌混合料的最适宜压实温度在145℃附近，和热拌相比降温15℃左右。和热拌相比，在混合料压实过程中，水发泡温拌沥青混合料在压实前期更易于压实。
　　4）保证混合料级配基本一致的前提下，掺加再生旧料对水发泡温拌再生沥青混合料的体积参数进行研究，发现在同样的沥青含量下，再生料掺量相同时，掺加粗再生料时空隙率最大，掺加细再生料时空隙率最小；掺量变化时，随着掺量的增加，混合料空隙率降低，其他体积参数也有相应的变化。最终得出混合料的最佳沥青含量。
　　5）混合料路用性能验证结果表明，掺加再生料后，混合料的抗车辙性能高，抗水损害性能降低，且掺加细再生料的混合料水稳定性能最差。

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第一章 绪论

1.1研究目的与意义

1.2温拌技术国内外研究概况

1.3发泡沥青技术国内外研究概况

1.4再生技术国内外研究概况

1.5研究内容及技术路线

第二章 原材料性能试验

2.1新矿料技术指标

2.2新沥青技术指标

2.3再生料技术指标

第三章 室内沥青发泡原理及发泡沥青性能试验

3.1 室内沥青发泡系统类型

3.2 沥青发泡设备及工艺参数

3.3发泡沥青膨胀率和半衰期研究

3.4水发泡对沥青性能影响

3.5本章小结

第四章 基于正交试验的水发泡温拌沥青混合料配合比设计

4.1正交试验简介

4.2混合料级配的确定和试验相关因素水平的选择

4.3试验数据

4.4试验结果分析

4.5最适宜击实温度的确定

4.6本章小结

第五章 Superpave设计研究水发泡温拌沥青混合料体积参数

5.1旋转压实成型方法介绍

5.2水发泡温拌压实温度的确定

5.3水发泡温拌和热拌混合料的压实性能对比研究

5.4本章小结

第六章 水发泡温拌再生沥青混合料体积参数研究

6.1水发泡温拌再生沥青混合料的拌合工艺和研究方案的确定

6.2再生料掺量不同对混合料体积参数的影响

6.3再生料颗粒级配不同对混合料体积参数的影响

6.4本章小结

第七章 配合比设计的混合料路用性能验证

7.1高温稳定性能

7.2水稳定性能

7.3本章小结

第八章 结论与展望

8.1结论

8.2展望

参考文献

致谢

作者简历

攻读硕士期间论文发表情况