厂拌热再生混合料配合比优化设计及性能研究

摘要

沥青路面再生不仅可节省大量材料资源和资金，而且可避免废弃材料堆放对土地的占用和对环境的污染，已成为实现循环经济发展和公路交通可持续发展的重要举措。在沥青路面再生技术中，厂拌热再生技术发展相对较早也较为成熟，是目前应用最为广泛的沥青路面再生方式。如何提高厂拌热再生混合料的性能已成为该技术研究的焦点和难点，而配合比设计则是再生混合料性能优劣的先决条件，因此，厂拌热再生混合料配合比优化设计研究具有重要的工程应用价值。而目前厂拌热再生混合料配合比设计主要参照热拌沥青混合料进行，在矿料级配设计、沥青总用量和RAP掺量确定等关键环节上带有较强的经验性，缺少相关的理论方法及优化思想，需要开展进一步的研究。
　　本文首先依托滨莱高速公路改扩建工程对旧路面、回收沥青路面材料（RAP）进行调查分析及性能评价，确定了RAP旧沥青含量、旧沥青性能、RAP含水率、RAP中矿料级配及再生剂掺量。结果表明，该路面适于采用厂拌热再生技术，并为热再生混合料的配合比优化设计研究提供了基础依据。
　　然后，在热拌沥青混合料骨架密实型矿料级配设计理论模型的基础上，通过理论推导与分析建立了厂拌热再生混合料骨架密实型级配优化的关键公式，提出了一整套矿料级配设计与优化方法;基于理论分析与公式推导，建立了基于空隙率和矿料间隙率指标的沥青总用量预估公式;基于预估沥青总用量范围和沥青针入度范围建立了通过规划求解区域求解最大RAP掺量的方法。
　　其次，结合工程实例，采用上述提出的厂拌热再生混合料配合比设计方法进行了具体的应用与评价，确定了有无沥青再生剂的AC-20厂拌热再生混合料矿料级配与最佳新沥青用量，验证了厂拌热再生混合料配合比优化设计方法的科学性与合理性。
　　最后，通过车辙试验、低温小梁弯曲试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验和四点弯曲疲劳寿命试验研究了骨架密实型厂拌热再生混合料的高温性能、低温性能、水稳定性和抗疲劳性能，并与骨架空隙级配和悬浮密实级配的厂拌热再生混合料进行了高低温性能的对比与分析。研究表明，骨架密实级配综合性能表现最为优良。
　　本文的研究可为热再生沥青混合料配合比设计优化与性能提升提供理论依据与技术参考。

目录

声明

摘要

1．1 研究背景与意义

1．2 国外应用及研究现状

1．2．1 国外应用现状

1．2．2 国外研究现状

1．3 国内应用及研究现状

1．3．1 国内应用现状

1．3．2 国内研究现状

1．4 研究内容及技术路线

1．4．1 主要研究内容

1．4．2 技术路线

第二章 回收沥青路面材料调查分析与性能评价

2．1 旧路面调查

2．2 RAP回收

2．2．1 翻松和破碎

2．2．2 冷铣刨

2．3 RAP性能

2．3．1 各档RAP含水率和沥青含量

2．3．2 RAP中旧沥青性能

2．3．3 RAP中旧集料性能

2．4 沥青再生剂的确定

2．5 小结

第三章 厂拌热再生混合料配合比优化设计方法

3．1 骨架密实型厂拌热再生混合料级配设计

3．1．1 设计思路

3．1．2 初始级配设计

3．1．3 骨架密实级配优化设计

3．1．4 骨架密实级配优化设计原则

3．2 沥青总用量的预估

3．3 最大RAP掺量的确定

3．3．1 无再生剂时最大RAP掺量的确定

3．3．2 添加再生剂时最大RAP掺量的确定

3．4 小结

第四章 厂拌热再生混合料配合比优化设计方法的应用

4．1 试验材料

4．1．1 新沥青

4．1．2 新集料

4．1．3 RAP和沥青再生剂

4．2 无再生剂的骨架密实型级配设计

4．2．1 最大RAP掺量的确定

4．2．2 最佳细料用量的确定

4．2．3 级配的优化

4．2．4 最佳沥青总用量的确定

4．3 不同凡心掺量对厂拌热再生混合料的影响

4．4 添加再生剂时骨架密实型级配设计

4．4．1 最佳细料用量的确定

4．4．2 级配的优化

4．4．3 最佳沥青总用量的确定

4．5 研究讨论

4．6 小结

第五章 骨架密实型厂拌热再生混合料路用性能

5．1 高温稳定性

5．2 低温抗裂性

5．3 水稳定性

5．3．1 浸水马歇尔试验

5．3．2 冻融劈裂试验

5．4 抗疲劳性能

5．5 小结

6．1 主要研究结论

6．2 创新点

6．3 展望

参考文献

致谢

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