热久久99精品综合久久,亚洲欧美日本国产专区一区,亚洲另类国产欧美一区二区,日本a级久久久久久

關(guān)鍵詞：道路工程;熱再生;聚合物;瀝青混合料;性能評(píng)價(jià)

0 引言

1 原材料與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1. 3 熱再生瀝青混合料的性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)

1. 3. 1 強(qiáng)度試驗(yàn)

本研究通過(guò)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)和間接拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)來(lái)評(píng)估瀝青混合料的強(qiáng)度特性和低溫抗裂性?？箟簭?qiáng)度試驗(yàn)的試樣采用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)方法成型,試件尺寸為直徑 100mm ±2. 0mm,高度 100mm ± 2mm。為了分析瀝青混合料在不同環(huán)境條件下的性能表現(xiàn),試驗(yàn)分別在 0℃ 、20℃和 60℃ 三個(gè)溫度下進(jìn)行。間接拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)的試樣采用標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試件,測(cè)試溫度為 0℃ ,以反映瀝青混合料的低溫性能。

1. 3. 2 凍融劈裂試驗(yàn)

為評(píng)價(jià)瀝青混合料的水穩(wěn)定性,本研究采用凍融劈裂試驗(yàn),根據(jù)規(guī)范 JTG E20 -2011 的要求,對(duì)瀝青混合料進(jìn)行凍融循環(huán)處理。試驗(yàn)測(cè)定了不同熱再生瀝青混合料在受水損害前后的劈裂強(qiáng)度比,以評(píng)估其耐水性能。試驗(yàn)在 25℃ 下進(jìn)行,加載速率為50mm/ min。試件采用馬歇爾擊實(shí)法成型圓柱體試件。

1. 3. 3 抗剪性能試驗(yàn)

本研究根據(jù)試件單軸壓縮試驗(yàn)和馬歇爾試驗(yàn)的結(jié)果,確定抗剪穩(wěn)定指標(biāo)粘聚力 C 和內(nèi)摩擦角 φ[13]。具體的計(jì)算方法如下式所示。

其中:Am 為馬歇爾試驗(yàn)中試件變形所作的功,J;Ac 為單軸壓縮試驗(yàn)中馬歇爾試驗(yàn)試件變形所作的功,J;β 為瀝青混合料試件應(yīng)力狀態(tài)系數(shù),取 1. 5;Rc 為瀝青混合料抗壓強(qiáng)度,MPa。

上式中,對(duì)于每一單軸受壓或馬歇爾試驗(yàn)的試件,按下式計(jì)算出消耗于變形直至破壞所作的功。

式(3)中:P 為破壞荷載,kN;l 為極限變形,mm;t 為自加載開(kāi)始至試件破壞瞬間的時(shí)間,s。

1. 3. 4 間接拉伸疲勞試驗(yàn)

本研究采用 UTM -100 進(jìn)行間接拉伸疲勞試驗(yàn),以評(píng)價(jià)熱再生瀝青混合料的疲勞性能。試驗(yàn)在 15℃的環(huán)境下進(jìn)行,采用應(yīng)力控制模式,加載波形為半正弦波,加載頻率設(shè)定為10Hz。

2. 1 強(qiáng)度試驗(yàn)

2. 1. 1 抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

為了研究不同環(huán)境條件下瀝青混合料的性能,圖 2 展示了 0℃ 、20℃ 、60℃下八種瀝青混合料的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果。

從圖 2 可以看出,在 60℃ 條件下,聚合物改性熱再生瀝青混合料(配比 2) 的抗壓強(qiáng)度高于普通熱再生瀝青混合料(配比 1)。這種強(qiáng)度提升可能是由于聚合物的彈性特性,在瀝青中形成離散顆粒,起到增稠劑的作用,從而提高了瀝青的黏度。比較配比 1 和配比 3 的結(jié)果可以發(fā)現(xiàn),摻入 RAP 料能夠提高混合料的抗壓強(qiáng)度。配比 4 顯示了最大抗壓強(qiáng)度,這表明同時(shí)摻入 RAP 料和 SBS 改性瀝青的組合效果最好。這可能是因?yàn)?RAP 料的級(jí)配更細(xì)密,且密度較大,增強(qiáng)了混合料的整體強(qiáng)度。

然而,在 20℃和 0℃條件下,四種配比下的抗壓強(qiáng)度結(jié)果與 60℃時(shí)有所不同。比較配比 1 和配比 2 發(fā)現(xiàn),摻入聚合物后,抗壓強(qiáng)度在低溫下反而降低,這可能是因?yàn)閺椥愿男詣?duì)瀝青的低溫性能沒(méi)有明顯增強(qiáng)作用。在這兩種溫度下,配比 3 的抗壓強(qiáng)度相比配比 1 降低了約 6% ,這表明在低溫條件下,摻入 RAP 料后混合料的抗壓強(qiáng)度有所下降。這可能是由于低溫下瀝青混合料收縮,且 RAP 料與新骨料之間的粘附性較差所致。

2. 1. 2 低溫抗裂性

為研究瀝青混合料的低溫抗裂性能,本試驗(yàn)在 0℃ 條件下進(jìn)行。間接拉伸強(qiáng)度的結(jié)果如圖 3 所示。試驗(yàn)結(jié)果顯示,配比 3 的瀝青混合料強(qiáng)度最低,為 2. 47MPa,而配比 2 的強(qiáng)度最高。從配比 3 和配比 4 的結(jié)果可以看出,摻入 RAP 料后瀝青混合料的間接拉伸強(qiáng)度降低,低溫抗裂性下降。這與 0℃下的抗壓強(qiáng)度結(jié)果一致。在低溫條件下,高摻量的 RAP 料可能導(dǎo)致與其他成分的粘附性能變差,進(jìn)而降低了混合料的強(qiáng)度。相對(duì)而言,摻入 SBS 改性瀝青的混合料顯示出更高的間接拉伸強(qiáng)度。這是因?yàn)?SBS 改性瀝青在低溫下具有更高的粘度,增強(qiáng)了集料與瀝青膠結(jié)料以及 RAP 料與瀝青膠結(jié)料之間的粘聚力。

2. 2 凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果

圖 4 是四種瀝青混合料凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果。從試驗(yàn)結(jié)果可以看出摻入聚合物的瀝青混合料水穩(wěn)定性高于基質(zhì)瀝青混合料。而基質(zhì)瀝青混合料中摻入 RAP 料導(dǎo)致瀝青混合料水穩(wěn)定性顯著降低。這是由于在水作用下瀝青與 RAP 料之間的粘附力較差。而摻入聚合物到 RAP 料中能夠有效克服粘附力較差問(wèn)題,有效提高了瀝青混合料的水穩(wěn)定性能。上述結(jié)果表明摻入聚合物瀝青混合料粘結(jié)性增加,聚合物和RAP 料之間的相互作用也更好。

2. 3 抗剪強(qiáng)度

在單軸壓縮和馬歇爾試驗(yàn)中,計(jì)算了瀝青混合料的變形所作的功,依據(jù)公式(1)和公式(2)確定了不同瀝青混合料的抗剪穩(wěn)定性指標(biāo)。試驗(yàn)結(jié)果如圖 5 所示。試驗(yàn)結(jié)果表明,配比 1 瀝青混合料的內(nèi)摩擦系數(shù)最低。摻入 SBS 改性瀝青(配比 2)和 RAP 料(配比 3 和配比 4)均會(huì)增加瀝青混合料的內(nèi)摩擦系數(shù)。這表明,舊料的摻入增強(qiáng)了混合料中骨料的嵌擠作用,同時(shí),聚合物改性瀝青的高粘度使得集料之間的粘結(jié)更緊密,從而增加了內(nèi)摩擦角。從圖 5 中可以看出,配比 1 的瀝青混合料粘聚力最低;摻入聚合物的瀝青混合料的粘聚力顯著增加,這主要是由于 SBS 改性劑提升了瀝青的粘結(jié)能力,使得混合料在荷載作用下抵抗骨料錯(cuò)位的能力增強(qiáng),整體粘聚力和抗剪切能力得到提高。同時(shí),RAP 料的摻入也增加了混合料的粘聚力,這使得在剪切作用下,顆粒間需要克服更大的表面摩擦力,從而增強(qiáng)了抗剪性能。因此,配比 4 的熱再生瀝青混合料顯示出最高的粘聚力,具有最佳的抗剪切能力。

2. 4 疲勞試驗(yàn)結(jié)果

間接拉伸疲勞試驗(yàn)結(jié)果如圖 6 所示。從結(jié)果中可以看出,配比 3 和配比 4 瀝青混合料的疲勞曲線均位于配比 1 和配比 2 瀝青混合料曲線之下。這結(jié)果表明,再生料的摻入顯著降低了瀝青混合料的疲勞性能。這可能是由于再生料中的老化瀝青導(dǎo)致混合料整體粘結(jié)性能下降,進(jìn)而使得混合料在重復(fù)荷載作用下更容易產(chǎn)生疲勞裂縫和損壞。然而,在再生料中摻入聚合物后,混合料的疲勞性能得到了明顯改善。這一現(xiàn)象可以歸于聚合物對(duì)瀝青混合料的增強(qiáng)作用,聚合物的引入能夠提高混合料的抗裂性和柔韌性,使其在應(yīng)對(duì)反復(fù)荷載時(shí),能夠更有效地分散應(yīng)力,延緩疲勞裂紋的形成和擴(kuò)展。此外,聚合物還可能通過(guò)改善混合料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的均勻性和粘結(jié)性能,進(jìn)一步增強(qiáng)其抗疲勞能力。

本文通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)研究了 0% 和 30% RAP 摻量對(duì)普通熱再生瀝青混合料及 SBS 改性熱再生瀝青混合料力學(xué)性能和路用性能的影響。主要結(jié)論如下:

(1) 在 60℃ 條件下,熱再生瀝青混合料的抗壓強(qiáng)度隨RAP 摻量的增加而提升,且 SBS 改性熱再生瀝青混合料的抗壓強(qiáng)度優(yōu)于普通熱再生瀝青混合料。相反,在 20℃ 和 0℃ 的低溫環(huán)境下,RAP 摻量的增加會(huì)導(dǎo)致抗壓強(qiáng)度下降,SBS 改性瀝青混合料的強(qiáng)度降低幅度更大。這表明,RAP 料在高溫條件下能夠有效增強(qiáng)混合料的強(qiáng)度,但在低溫條件下,其性能可能會(huì)受到影響,特別是在北方寒冷地區(qū)。

(2) RAP 材料顯著提升了瀝青混合料的抗剪切和抗彈性變形能力,但同時(shí)導(dǎo)致水穩(wěn)定性、低溫抗裂性和疲勞性能的下降。SBS 改性瀝青的摻入能夠有效提升熱再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性、低溫抗裂性及疲勞性能。聚合物改性瀝青通過(guò)提高混合料的粘聚力和彈性,顯著改善了其在各種環(huán)境條件下的綜合性能,特別是在抗水損害和低溫抗裂方面表現(xiàn)尤為突出。

綜上所述,本研究表明,通過(guò)優(yōu)化 RAP 摻量和改性劑的選擇,可以在提升熱再生瀝青混合料性能的同時(shí),克服其在不同環(huán)境條件下的不足,為實(shí)際應(yīng)用中的熱再生技術(shù)提供了科學(xué)依據(jù)。

[1]任瑞波,尹利洋,徐強(qiáng),等. RAP 摻量對(duì)溫再生瀝青混合料力學(xué)性能和路用性能的影響規(guī)律研究[ J]. 中外公路,2024,44(01): 66- 75.

[2]郭建兵. 瀝青混合料再生技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用[ J]. 交通世界,2022 (08): 31 - 32.

[3]黃頌昌,彭明文,徐劍. 國(guó)內(nèi)外瀝青路面再生技術(shù)應(yīng)用[ J]. 公路交通科技,2006(11): 5 - 8.

[4]陳永鋒,耿德華,陸志紅,等. RAP 摻量對(duì)熱再生瀝青混合料疲勞性能影響研究[J]. 建材世界,2022,43(04): 34 - 38.

[5]盤宇飛,侯劍楠. 大摻量 RAP 熱再生瀝青混合料路用性能研究[J]. 西部交通科技,2022 (09): 26 - 28 + 114.

[6]羅群星,潘惠雄,王文峰,等. RAP 摻量對(duì)廠拌熱再生瀝青混合料模量影響研究[J]. 工程技術(shù)研究,2021,6(04): 30 - 31 + 121.

[7]錢錦華,董福營(yíng),陳曉慧,等. 聚合物改性瀝青的高溫流變性能研究進(jìn)展[J]. 材料導(dǎo)報(bào),2023,37(s2):609 - 613.

[8]崔東霞,申力濤,龐瑾瑜. SBS 改性瀝青的物理性能與中低溫流變性研究[J]. 中外公路,2022,42(01): 210 - 214.

[9]顏可珍,王道珵. 聚合物改性瀝青低溫性能指標(biāo)研究[ J]. 建筑材料學(xué)報(bào),2020,23(02):479 - 484.

[10]彭文耀,李婷玉,陳宇亮,等. 高摻量廠拌熱再生改性瀝青混合料路用性能研究[J]. 公路工程,2022,4(07): 155 - 159.

[11]焦江華. 聚合物改性瀝青對(duì)溫拌再生瀝青混合料路用性能影響[J]. 合成材料老化與應(yīng)用,2021,50(03): 77 - 79 + 89.

[12]郅曉,侯可,張迅,等. 高摻量改性 RAP 熱再生瀝青混合料低溫抗裂性能宏微觀機(jī)理[ J]. 北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2023,49(11):1190- 1202.

[13]向叔田. 瀝青混凝土抗剪穩(wěn)定指標(biāo)的測(cè)定[ J]. 國(guó)外公路,1994(05): 50 - 52.