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温拌再生沥青混合料性能评价研究

作　者: 李振
导　师: 徐世法
学　校: 北京建筑工程学院
专　业: 道路与铁道工程
关键词: 温拌再生沥青混合料降粘减阻剂降温效果压实特性路用性能性能改善
分类号: U414
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

温拌再生沥青混合料是一种新型“绿色环保型”沥青混合料,它是在热再生技术和沥青温拌技术的基础上发展而来的,结合了废物循环利用和节能环保的优点。由于降低了生产与施工温度,可以降低旧料在生产过程中的短期二次老化;同时在降粘减阻剂的作用下,新沥青的高温粘度降低,从而可以实现较低温度下拌和与压实。添加适当比例旧料(RAP)的温拌再生沥青混合料不仅能实现废物利用,实现较低的生产与施工温度,同时还能保持与普通热拌料基本相当的路用性能。因此,在环境的日益恶化与资源、能源的巨大压力下,温拌再生沥青混合料这种集各种优势于一身的新型道路材料的研究与应用就显得尤为迫切。本文选择了较为常用的温拌技术---沥青降粘减阻剂,分别评价了LTS温拌再生沥青混合料与LTR温拌再生沥青混合料在不同旧料掺量下的压实特性与路用性能,并将两种温拌再生沥青混合料与普通热拌沥青混合料进行了对比分析。本文制备了LTS与LTR两种温拌沥青,研究了加入降粘减阻剂后对沥青本身性能的影响。通过沥青的三大指标(针入度、软化点、延度)以及粘度指标来评价了降粘减阻剂对沥青的影响。试验证明,两种降粘减阻剂都能降低沥青高温粘度,且降粘效果明显,但LTS对沥青其他性能的影响是明显的,而LTR对沥青本身的性能基本没有影响。通过变温度击实马歇尔试验,研究了掺加不同比例旧料(0%、15%、30%、45%以及60%)的两型温拌沥青混合料的压实特性与压实温度的关系,确定了各旧料掺量下的混合料满足规范要求的体积参数下的最低压实温度。试验证明,在相同的旧料掺量下,空隙率随着压实温度的降低而增大;在相同的压实温度下,空隙率随着旧料掺量的增大而增大。其他指标,诸如矿料间隙率、沥青饱和度、毛体积相对密度和稳定度等也与压实温度、旧料掺量有直接的关系。试验证明,不掺加旧料时,两型温拌沥青混合料均能降低拌合与压实温度约20~30℃,但随着旧料掺量的增大,降温幅度会随之减小。当旧料掺量达到60%时,为了保证沥青混合料的压实特性与路用性能而只能采取普通热拌料的拌和与压实温度。在确定了两型温拌沥青混合料掺加不同比例旧料后的拌和与压实温度后,对其进行了性能检验,采用马歇尔稳定度试验、车辙试验评价了其高温性能;采用小梁弯曲试验评价了其低温性能;采用浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验评价了其抗水损害性能;采用小梁重复弯曲试验评价了其疲劳性能。针对高旧料掺量下(45%、60%)低温性能与疲劳性能大幅度衰减的情况,采用再生剂对其进行性能改善。结果证明,掺加8%的再生剂能够恢复旧沥青的性能,可恢复至新沥青的性能,混合料的低温性能和疲劳性能也得到大幅改善。温拌再生沥青混合料最大旧料掺量为45%,当旧料掺量为15%、30%时,拌和与压实温度可降低20~30℃左右;旧料掺量为45%时,拌和与压实温度只能维持在热拌沥青混合料相同的温度。即再生混合料料实现温拌的临界掺量为30%,在此掺量下能降低拌和与压实温度20℃,当掺量为45%时,为了确保其路用性能,再生沥青混合料已经不能实现温拌,只能以热拌的形式生产。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-16
  1.1 研究意义  10-11
  1.2 国内外研究与应用现状  11-14
    1.2.1 温拌再生混合料技术简介  11
    1.2.2 路面再生技术国内外研究与应用现状  11-12
    1.2.3 温拌技术的研究与应用现状  12-13
    1.2.4 温拌再生技术的研究与应用现状  13-14
  1.3 研究内容及技术路线  14-16
    1.3.1 研究内容  14-15
    1.3.2 技术路线  15-16
第二章原材料的性能检验  16-21
  2.1 矿料的技术指标  16-17
  2.2 新沥青的技术指标  17
  2.3 旧料以及老化沥青的技术指标  17-20
    2.3.1 旧料中沥青含量的确定  17-18
    2.3.2 老化沥青的性能指标  18
    2.3.3 旧沥青混合料级配变异性分析  18-20
  2.4 小结  20-21
第三章降粘减阻剂对沥青性能影响分析  21-29
  3.1 LTS 与LTR 降粘减阻剂  21-23
  3.2 温拌沥青的制备工艺  23
  3.3 添加降粘减阻剂对沥青性能的影响  23-27
    3.3.1 降粘减阻剂对沥青针入度的影响  23-24
    3.3.2 降粘减阻剂对沥青软化点的影响  24-25
    3.3.3 降粘减阻剂对沥青延度的影响  25-26
    3.3.4 降粘减阻剂对沥青粘度的影响  26-27
  3.4 小结  27-29
第四章沥青混合料配合比设计  29-36
  4.1 配合比设计方法  29
  4.2 AC-13C 混合料配合比设计  29-31
    4.2.1 集料级配  29-30
    4.2.2 确定沥青用量  30-31
    4.2.3 沥青混合料性能检验  31
  4.3 AC-20C 混合料配合比设计  31-34
    4.3.1 集料级配  31-32
    4.3.2 确定沥青用量  32-33
    4.3.3 沥青混合料性能检验  33-34
  4.4 小结  34-36
第五章温拌再生沥青混合料物理力学指标影响分析  36-55
  5.1 混合料成型方法  36-37
    5.1.1 温拌再生沥青混合料配合比设计  36
    5.1.2 温拌再生沥青混合料沥青用量的确定  36
    5.1.3 温拌再生沥青混合料试件制备  36-37
  5.2 LTS 温拌再生沥青混合料物理指标评价  37-44
    5.2.1 空隙率变化规律  37-40
    5.2.2 矿料间隙率变化规律  40-41
    5.2.3 沥青饱和度变化规律  41-42
    5.2.4 毛体积相对密度变化规律  42-44
  5.3 LTR 温拌再生沥青混合料物理指标评价  44-50
    5.3.1 空隙率变化规律  44-46
    5.3.2 矿料间隙率变化规律  46-47
    5.3.3 沥青饱和度变化规律  47-49
    5.3.4 毛体积相对密度变化规律  49-50
  5.4 温拌再生沥青混合料力学指标评价  50-53
    5.4.1 LTS 温拌再生沥青混合料力学指标评价  50-51
    5.4.2 LTR 温拌再生沥青混合料力学指标评价  51-53
  5.5 小结  53-55
第六章温拌再生沥青混合料路用性能评价  55-86
  6.1 高温性能对比评价  55-62
    6.1.1 LTS 温拌再生沥青混合料高温性能检验  57-59
    6.1.2 LTR 温拌再生沥青混合料高温性能检验  59-62
  6.2 水稳定性对比评价  62-68
    6.2.1 LTS 温拌再生沥青混合料水稳定性  63-66
    6.2.2 LTR 温拌再生沥青混合料水稳定性  66-68
  6.3 低温性能对比评价  68-75
    6.3.1 LTS 温拌再生沥青混合料低温性能评价  70-73
    6.3.2 LTR 温拌再生沥青混合料低温性能  73-75
  6.4 疲劳性能对比评价  75-83
    6.4.1 LTS 温拌再生沥青混合料疲劳性能  78-81
    6.4.2 LTR 温拌再生沥青混合料疲劳性能  81-83
  6.5 小结  83-86
第七章高旧料掺量温拌再生沥青混合料性能的改善措施研究  86-103
  7.1 沥青老化与再生机理分析  86
    7.1.1 沥青的“相容性再生理论”  86
    7.1.2 沥青的“组分移行再生理论”  86
  7.2 沥青再生方法  86-87
  7.3 再生剂  87-88
    7.3.1 再生剂的作用  87-88
    7.3.2 再生剂的技术要求与质量标准  88
  7.4 沥青再生效果  88-89
  7.5 再生后的沥青混合料性能评价  89-102
    7.5.1 再生后的沥青混合料高温性能评价  89-91
    7.5.2 再生后的沥青混合料水稳定性评价  91-96
    7.5.3 再生后的沥青混合料低温性能评价  96-99
    7.5.4 再生后的沥青混合料疲劳性能评价  99-102
  7.6 小结  102-103
第八章研究结论及进一步的研究设想  103-107
  8.1 研究结论  103-105
  8.2 进一步的研究设想  105-107
参考文献  107-110
致谢  110

温拌再生沥青混合料性能评价研究

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