【摘 要】
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乳化沥青厂拌冷再生技术因旧料利用率高,能耗低,污染少,在各等级路面的养护及改扩建工程中,表现出良好的路用性能,具有较高的经济和环境效益。但由于复杂的地形与气候条件限制,使得该技术在川西山区的应用推广不足。鉴于此,本文针对乳化沥青冷再生混合料(Emulsified Asphalt Cold Recycled Mixture,简称EACRM)的配合比设计优化方法、路用性能、常温潮湿环境养生方法以及二次
【基金项目】
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四川省交通运输厅科技项目(2019-ZL-13)“乳化沥青厂拌冷再生在川九路改建工程中的应用研究”;
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乳化沥青厂拌冷再生技术因旧料利用率高,能耗低,污染少,在各等级路面的养护及改扩建工程中,表现出良好的路用性能,具有较高的经济和环境效益。但由于复杂的地形与气候条件限制,使得该技术在川西山区的应用推广不足。鉴于此,本文针对乳化沥青冷再生混合料(Emulsified Asphalt Cold Recycled Mixture,简称EACRM)的配合比设计优化方法、路用性能、常温潮湿环境养生方法以及二次热压实特性进行相关研究,并通过铺筑试验路改进施工工艺,对室内试验相关结论予以验证。本文的主要研究工作和结论有:(1)优化EACRM配合比设计方法,主要表现为:提出废旧沥青混合料回收料(Reclaimed Asphalt Pavement,简称RAP)抽提后的EACRM级配设计方法;验证马歇尔击实法用于确定最佳含水率的可行性;采用真空密封法,改进空隙率测定方法;分离确定最佳乳化沥青用量和最佳水泥掺量的试验步骤。(2)通过预实验,确定并修正了路用性能试验的相关参数,同时检验所设计的配合比。通过正交试验方法,研究EACRM多项路用性能的敏感性与显著性,发现:养生温度显著影响其强度和抗剥落性能;水泥掺量显著影响高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性能;RAP掺量显著影响疲劳性能。并基于路用性能的敏感性与显著性,优选级配,调整最佳水泥掺量;且发现,采用干湿劈裂强度比作为控制指标得到的最佳水泥掺量,并不能使EACRM路用性能达到最优。(3)针对EACRM路用性能的主控因素,进行单因素分析。研究表明:随乳化沥青用量和RAP掺量的增加,EACRM的高温稳定性能逐渐降低,抗疲劳性能逐渐增强,水稳定性能先增强后减弱;随水泥掺量增加,高温稳定性逐渐增强,低温抗裂性能和抗疲劳性能先增强再减弱,水稳定性逐渐增强;P.O42.5水泥较P.C42.5水泥,对高温稳定性和水稳定性的提升更为显著,但低温抗裂性和抗疲劳性能更差;乳化沥青用量大于3.5%时,EACRM可达到普通沥青混合料的低温抗裂性能要求;RAP掺量88%时,EACRM低温抗裂性和水稳定能最佳,进一步验证了优选的级配,并调整最佳乳化沥青用量,得到生产配合比。(4)通过室内试验模拟常温潮湿环境,研究EACRM在此环境中的养生时长控制方法与性能变化规律。表明:常温潮湿环境中,EACRM15℃养生10d、20℃养生7d、25℃养生4d可结束养生,温度低于15℃时,不适合施工;并且EACRM的强度缓慢增加,低温抗裂性能逐渐降低,工程中应谨防较长时间处于常温潮湿环境后气温骤降引发的乳化沥青冷再生层低温开裂病害。(5)采用马歇尔二次击实、二次轮辗和二次旋转压实(Shear Gyratory Compaction,简称SGC)试验,模拟EACRM二次热压实过程,对二次热压实特性和二次热压实前后路用性能增幅进行量化研究。发现:马歇尔初次击实次数超过50次,以及二次击实次数超过25次时,EACRM难以被继续击实;EACRM经二次热压实,压实度进一步提升,但若乳化沥青冷再生层较厚,二次热压实后,层位底部与上部存在空隙差;EACRM较SBS AC-13C更难以被压实到指定压实度,且抵抗变形能力也更差;下面层EACRM与上面层SBS AC-13C分别经马歇尔双面击实35+25次、轮碾24+36次、SGC压实65+100次的压实效果相同,或经马歇尔双面击实50+25次、轮碾32+36次、SGC压实100+100次的压实效果相同。EACRM经二次热压实后的路用性能方面,高温稳定性能提升超过30%;二次热压实通过较大幅度增加低温弯曲抗弯拉强度,从而显著提升低温抗裂性能,采用弯曲应变能密度表征低温抗裂性能时,EACRM低温抗裂性能增幅超过20%;二次热压实后,200με应变水平疲劳寿命提升超过70%;水稳定性能也大幅提升;各项路用性能稳定性均较二次热压实前更佳。(6)通过铺筑乳化沥青厂拌冷再生试验路,改进施工工艺,验证了相关室内试验结论,为乳化沥青厂拌冷再生技术在川西山区进一步推广,树立了成功工程范例。
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