泡沫沥青制备与其冷再生混合料性能

摘要：进入21世纪后,高速公路建设技术日渐成熟,我国高速公路建设进入了高速进展时期,在公路建设高速进展的同时,道路维修不足日渐凸显,道路维修会产生大量的废旧沥青路面材料(RAP),废旧沥青路面材料直接丢弃直接造成生态环境污染而且浪费我国本就稀缺的沥青材料资源,不符合我国可持续进展的原则。泡沫沥青冷再生技术不但能够有效利用沥青路面回收料(RAP),而且节约资源、能源和时间,满足现代社会低碳环保的可持续进展要求。本论文依托于国家863科研计划项目课题《沥青路面全厚度再生快速修复关键技术和装备》(2009AA11Z106),对泡沫沥青制备及泡沫沥青冷再生混合料的性能进行了一定试验探讨,其主要的探讨内容包括以下几个方面：对泡沫沥青的发泡原理及泡沫沥青破灭机理进行了浅析；实验室用沥青发泡设备的研发及其工作参数的确定；利用研发沥青发泡装备进行沥青发泡影响因素的实验浅析；参照国内外泡沫沥青冷再生混合料配合比设计策略,建立了一套完整易操作的泡沫沥青冷再生混合料配合比的设计策略；基于泡沫沥青的种类及用量、矿料温度、拌合用水量、养生条件、水泥掺加量等因素对泡沫沥青冷再生混合料性能的影响进行了浅析。我们课题组历经一年多的设计、研制的泡沫沥青试验机,不仅设备造价成本较低,而且可靠、易操作,其产生的泡沫沥青的发泡效果完全满足《公路沥青路面再生技术规范》JTG F41-2008要求(泡沫沥青半衰期大于8s、膨胀率大于10倍)。利用此沥青发泡试验机对华腾AH-70沥青进行发泡实验：华腾AH-70沥青在150℃、发泡用水量为2%时发泡效果达最佳,其产生泡沫沥青的半衰期为10s、膨胀率为13倍。由沥青发泡影响因素的试验结果浅析可知：同一沥青在同一发泡温度下,半衰期随用水量的增加而变大,而膨胀比随用水量的增加而减小；在高于沥青可发泡的温度时,沥青的发泡温度与发泡特性无必定联系；不同种类的沥青由于沥青组分不同,导致发泡效果有着很大差别；不同标号的沥青粘度不同,相比之下低粘度的沥青半衰期较长,但膨胀比较小；增加发泡水温虽有利于泡沫沥青产生历程中水滴的气化以而提升发泡效果,但提升比例较小,实际中一般利用常温水经行发泡。东海AH-70沥青在160℃、发泡用水量3.0%时发泡效果达最佳,其产生泡沫沥青的半衰期为10.1s、膨胀率为12倍；华腾AH-90沥青在150℃、发泡用水量为2%时发泡效果达最佳,其产生泡沫沥青的半衰期为10.6s、膨胀率为11.5倍。参照国内外冷再生混合料配合比的设计策略,建立了一套完整易操作的泡沫沥青冷再生混合料配合比的设计策略,采取此设计策略,华腾AH-70泡沫沥青冷再生混合料配合比确定为：75%RAP+23%新集料+2%水泥,最佳泡沫沥青用量为3%。其马歇尔试件的干劈裂强度为0.509MPa,干湿劈裂强度比为80.9%,满足泡沫沥青冷再生混合料设计中干劈裂强度大于0.4MPa,干湿劈裂强度比大于75%的要求。对于同一种泡沫沥青冷再生混合料有着最佳泡沫沥青用量,此配合比的混合料的华腾AH-70沥青和东海AH-70沥青最佳泡沫沥青用量为3%。对于同一种泡沫沥青冷再生混合料有着最佳拌和用水量,此配合比的混合料最佳拌合用水量为最佳含水量的75%-85%；泡沫沥青冷再生运用于实际时,矿料温度不能太低,一般温度低于10℃的矿料不适合用泡沫沥青进行冷再生。对于同一种泡沫沥青冷再生混合料,水泥的掺加量并不是越高越好,此配合比的泡沫沥青冷再生混合料的最佳水泥掺加量为1%～2%。关键词：泡沫沥青论文冷再生论文沥青路面回收材料论文劈裂强度论文水稳定性论文配合比设计论文

摘要4-6

Abstract6-12

第1章 绪论12-21

1.1 探讨的目的及作用12-13

1.2 泡沫沥青冷再生技术13-14

1.3 国内外探讨情况及进展14-19

1.3.1 国外探讨情况及进展14-16

1.3.2 国内探讨情况及进展16-18

1.3.3 有着的主要不足18-19

1.4 探讨内容与技术路线19-21

1.4.1 探讨内容19

1.4.2 技术路线19-21

第2章 原材料与试验策略21-30

2.1 主要原材料及性质21-24

2.1.1 沥青21

2.1.2 水泥21-22

2.1.3 石屑22-23

2.1.4 矿粉23

2.1.5 废旧沥青路面回收材料(RAP)23-24

2.1.6 水24

2.2 实验策略24-30

2.2.1 沥青性能指标测定策略24-25

2.2.2 废旧沥青路面回收材料RAP评价25-26

2.2.3 泡沫沥青的实验室制备26-27

2.2.4 泡沫沥青冷再生混合料的性能检测27-29

2.2.5 微观测试29-30

第3章 泡沫沥青的制备30-48

3.1 泡沫沥青的基本原理浅析30-34

3.1.1 泡沫沥青发泡及破灭机理30-32

3.1.2 沥青发泡效果评价指标系统32-34

3.2 泡沫沥青试验机的研制34-38

3.2.1 泡沫沥青试验机的研发及相关专利34-35

3.2.2 FA-2泡沫沥青试验机的相关参数35

3.2.3 泡沫沥青试验机的主要机构35-37

3.2.4 泡沫沥青试验机工作流程37

3.2.5 泡沫沥青试验机发泡效果评定37-38

3.3 沥青发泡影响因素的实验浅析38-47

3.3.1 发泡用水量及沥青温度对沥青发泡效果的影响38-42

3.3.2 沥青种类对发泡效果的影响42-43

3.3.3 不同标号的沥青对沥青发泡效果的影响43-45

3.3.4 不同发泡水温度对发泡效果的影响45-47

3.4 本章小结47-48

第4章 泡沫沥青冷再生混合料的配合比设计48-57

4.1 泡沫沥青最佳发泡条件的确定48-49

4.2 混合料的级配设计49-51

4.3 水泥与石灰的选择和利用51

4.4 拌和用水量的确定51-52

4.5 混合料试件的成型52

4.6 混合料试件的养生52

4.7 技术指标选择与试件测试52-53

4.8 最佳泡沫沥青用量的确定53-55

4.9 配合比设计示意图55

4.10 本章小结55-57

第5章 泡沫沥青冷再生混合料性能探讨57-70

5.1 泡沫沥青用量与种类对混合料性能的影响57-60

5.1.1 试验内容57

5.1.2 试验结果与浅析57-60

5.2 矿料温度对混合料性能的影响60-61

5.2.1 试验内容60

5.2.2 试验结果与浅析60-61

5.3 拌和用水量对混合料性能的影响61-63

5.3.1 试验内容62

5.3.2 试验结果与浅析62-63

5.4 养生条件对混合料性能的影响63-64

5.4.1 试验内容63-64

5.4.2 试验结果与浅析64

5.5 水泥掺量对泡沫沥青混合料性能的影响64-68

5.5.1 劈裂强度浅析65-66

5.5.2 强度增加规律浅析66-67

5.5.3 水泥对混合料水稳定性影响的机理浅析67-68

5.6 本章小结68-70

第6章 结论与展望70-73

6.1 本论文主要结论70-71

6.2 展望71-73