再生集料泡沫沥青混合料设计及性能研究

发布时间：2020-07-08 15:18

【摘要】：我国公路现处于由“建设为主”时期向“建养并重”时期过渡阶段,大量的公路养护、改扩建工程将产生巨量的废弃混凝土路面材料。如何将废弃混凝土路面材料再利用,实现公路的“绿色养护”成为研究热点之一。同时,我国经济发达地区由于工程建设需要,经常出现天然砂石远距离运输、甚至供不应求的现象。另外发达地区城市化程度高,建筑物改建频率快、数量大,废弃混凝土的处置问题成为难题之一。将废弃混凝土破碎得到的再生集料用于铺筑道路垫层、基层甚至面层,既能够缓解建筑废弃物弃置带来的环境污染问题,也能够破解大城市缺乏天然砂石资源的困境。鉴于目前国内尚无再生集料用于泡沫沥青混合料的研究,以及现有的再生集料利用方法存在不足,论文对再生集料在泡沫沥青混合料中的利用方法进行了系统研究。首先采用3种沥青进行发泡试验。试验结果表明发泡温度与发泡用水量对沥青发泡效果影响显著。应根据备选沥青的发泡试验结果选择沥青及相应沥青的最佳发泡条件。然后对再生集料泡沫沥青混合料的设计进行了研究。试验结果表明,由于再生集料密度小、吸收性强,随再生集料掺量的增加,混合料的最佳含水量随之增大,最大干密度随之减小。泡沫沥青混合料的最佳沥青用量随着再生粗集料掺量的增加而增大,再生细集料的添加会进一步增大混合料的最佳沥青用量。再进一步地对再生集料泡沫沥青混合料的性能进行了研究。试验结果表明,在最佳沥青用量条件下,不同再生集料掺量泡沫沥青混合料的抗拉、抗压、水稳定、高温稳定等性能优良,基本能够满足路面下面层材料的使用要求(全再生集料除外)。最后采用单因素变量法对再生集料泡沫沥青混合料的设计指标——干劈裂强度(ITS)与干湿劈裂强度比(TSR)进行了研究。试验结果表明,内因(矿料级配、再生集料掺量、沥青含量、沥青标号、水泥掺量、拌和用水量、红砖掺量)决定了泡沫沥青混合料的最终强度水平,外因(养生时间、养生温度、压实度)影响泡沫沥青混合料的强度形成过程,对混合料最终的劈裂强度也有一定程度的影响。研究成果为再生集料泡沫沥青混合料的优化设计提供了试验数据支撑。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U414
【图文】：

再生集料,建筑垃圾,集料,混合料

最大化[6-9]。表 1-2 建筑垃圾的组成及比例国家或城市荷兰德国西班牙爱沙尼亚渥太华(加拿大)加利福尼亚(美国)上海(中国)台湾(中国)统计年份 2001 2007 2005 2006 2007 2008 2014 2002混凝土 40% 70% 12% 17% 9% 4.1% 22.6%-42.9% 51.7%砂浆 25% - 54% - 3% - 38.3%-63.8% -沥青 26% 27% 5% 9% 17% 10.7% 0 -木材 2% - 4% - 26% 49.8% 8.4%-11.2% 10.9%金属 2% - 3% 40% 9% - 3.1%-6.5% 5.5%石膏 - 0.4% 0.2% - - 5.5% 1.1%-2.1% -塑料 - - 2% - - - 0 2.4%其它 6% 2.6% 19.8% 34% 36% 29.9% 0 29.5%

泡沫沥青,沥青

2.1 沥青发泡技术2.1.1 泡沫沥青发泡原理泡沫沥青发泡原理如图 2-1 所示，当冷水滴（环境温度）与高温沥青（140℃以上）接触时，立即发生连锁物理反应：热沥青与小水滴表面发生热量（能量）交换，立即将水滴加热至 100℃，同时沥青降温冷却。因为沥青传递的热量超过水滴汽化的潜热，水滴急剧膨胀产生大量体积的水蒸汽聚集于膨胀腔内。膨胀腔里的蒸汽泡在压缩空气的推动下压入沥青的连续相，伴随融有大量蒸汽泡的沥青从喷嘴喷出，蒸汽膨胀从而使得略微变凉的沥青形成薄膜状，并依靠薄膜的表面张力将气泡完全裹覆。在蒸汽膨胀过程中，沥青膜产生的表面张力抵抗蒸汽压力直到趋于一种亚稳态的平衡状态。但由于气泡容易破灭，保存难度较大，因此泡沫沥青一般现制现用。

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【参考文献】