季冻区再生沥青混合料低温性能研究

发布时间：2020-08-04 11:11

【摘要】：沥青混合料再生利用技术(RAP)是公路交通行业实现节能减排的有效措施,对提高交通运输发展的质量与效益,减少资源的浪费与降低工程造价具有重要意义。但是再生沥青混合料的低温性能是制约着旧料的掺量的主要因素。另外再生沥青路面使用过程中会受到复杂气候因素以及行车荷载的作用,对其路用性能以及服务寿命产生不良影响,特别在季冻区的冻融循环作用下,对再生沥青混合料的低温性能影响更为显著。本文只针对再生沥青混合料在冻融循环条件下的低温性能评价指标以及旧料最佳掺配比例进行深入研究。为了研究冻融循环作用对再生沥青混合料低温性能的影响,本研究选取AC-16和AC-20两种级配的再生沥青混合料,从静态和动态两方面着手来综合评价其低温性能变化规律。静态试验方法采用低温劈裂试验、单轴压缩试验以及小梁弯曲试验,以劈裂强度、劈裂应变、劈裂应变能、抗压强度、压缩应变、压缩应变能、弯拉强度以及弯拉应变试验指标来研究冻融对再生沥青混合料低温性能的影响。试验结果表明:随着冻融循环次数的增加,再生沥青混合料的低温性能逐渐衰减,并且旧料掺量越多,再生料受到冻融作用影响越大。其中劈裂应变、劈裂应变能、压缩应变、压缩应变能以及弯拉应变等试验指标呈现良好的规律性,均随着冻融次数的增加逐渐减小。故提出以劈裂应变、劈裂应变能、压缩应变、压缩应变能及弯拉应变指标评价其低温性能。通过对劈裂以及压缩试验指标曲线定性分析,建议旧料掺量不宜超过20%;对弯拉应变曲线进行定量分析,得出级配AC-16再生料最佳旧料掺量为19.8%,级配AC-20再生料的最佳旧料掺量为16.4%。这样既能保证充分利用旧料又能保证道路的使用耐久性。动态试验评价方法参考美国AASHTO(美国国家高速公路和交通运输协会)中的间接拉伸回弹模量试验方法。结果表明:再生料的间接拉伸回弹模量随着冻融次数的增加,呈现增长的趋势。在低温状态下,沥青混合料呈现弹性特征,动态回弹模量越大,表征在相同荷载作用下的变形量越小,其低温性能越差。通过测定冻融循环作用后再生料的间接拉伸回弹模量,为季冻区再生沥青路面结构设计参数提供参考价值。
【学位授予单位】：吉林建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U414
【图文】：

沥青混合料,应力应变曲线,低温抗裂性,破坏应力

第 2 章沥青混合料低温抗裂性分析及其理论研究3 2T T T A B C D（2-5）式中： —应力； T —应变；A、B、C、D 为常数，与材料的性质有关。对公式（2-5）进行积分就得到应变能：4 3 20 0 0 01 1 14 3 2fW A B C D （2-6）式中：0 —试件最大破坏应力所对应的应变值（单位：）

蒸馏试验,旧料,抽提,沥青混合料

（a）旧沥青抽提（b）沥青蒸馏图 3-1 旧料抽提及蒸馏试验Fig. 3-1 Used material extraction and distillation test3.2 沥青混合料低温性能试验方法3.2.1 常规的试验方法随着沥青混合料的低温性能理论研究的不断完善，为沥青混合料试验方法研究提供理论支持。目前关于沥青混合料低温性能试验方法有很多种，主要包括：间接拉伸试验、弯曲试验、单轴压缩试验、半圆弯曲（SCB）试验、蠕变试验、收缩试验、应力松弛试验、约束试件温度应力（TSRST）试验、J 积分试验等。假若想要沥青混合料具有较优的低温抗裂性，只需要满足两点要求：其一沥青混合料有较好的低温变形能力，其二沥青混合料在低

冻融试验,试件,冻融循环

满足冷冻时间后取出试件，放入室温水槽中融化 12h（图3-2b），以此作为一个冻融试验循环。冻融循环次数设定为 0 次、6 次、9次、12 次。考虑到试件中水分会对试验结果产生影响，故当试件冻融循环试验完成之后，将试件放置在室温条件下至少 48h 作自然蒸发处理，等待试件干燥之后，再用做沥青混合料的性能试验测试。

【参考文献】