详情

原文传递水泥冷再生基层混合料的力学性能与冻融劣化试验研究

论文题名：	水泥冷再生基层混合料的力学性能与冻融劣化试验研究
关键词：	公路修复;冷再生混合料;沥青路面回收料;力学性能;抗冻性
摘要：	目前的公路发展已进入建养并重的阶段，将养护过程中产生的沥青路面回收料（Reclaimed Materials from Asphalt Pavement,RMAP）用于基层修复重建，可改善再生材料利用率低、造成资源浪费与环境污染的问题。基层的开裂大多因其材料特性引起结构损伤，通过在二次利用RMAP的基础上研究冷再生基层技术来提高冷再生基层的使用寿命，向可持续发展方面的探索成为亟待解决的问题。因此，本文研究了RMAP对水泥冷再生基层力学性能及抗冻性的影响，为基层冷再生技术的推广提供技术支撑。　　首先，本文对水泥、RMAP和新集料等原材料的基本物理、力学性能指标进行测试，并分析了不同路面层位下RMAP的级配与变异性；其次，测试了冷再生混合料在不同水泥掺量、不同龄期与不同配合比下的无侧限抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量、弯拉强度的力学强度性能指标，对比分析不同路面层位下冷再生混合料的强度、刚度和稳定性等；再次，测试了冷再生混合料的干缩失水率与干缩应变，以此研究冷再生基层的干缩特性；最后，通过冻融循环试验，对冻融后冷再生混合料的力学性能、抗冲刷性能、抗渗性能进行对比分析，并采用超声波无损检测技术分析冷再生混合料随冻融次数增加而引起的冻融劣化。结论如下：　　（1）原材料的各项基本指标均满足冷再生的要求，相比于新集料，经破碎后RMAP的级配存在一定变异性，且在铣刨深度较浅时回收材料的粒径偏小，当级配不良时添加20%且粒径为10mm—30mm的粗集料可保证冷再生混合料的无侧限抗压强度符合要求。　　（2）冷再生混合料的无侧限抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量和弯拉强度均随水泥掺量、养生龄期的增加而增加，但随沥青混合料回收料（Reclaimed Asphalt Pavement,RAP）含量的增加而不断减小；从无侧限抗压强度和劈裂强度的形成来看，养生28d前的强度值增长迅速，而28d以后强度值增幅逐渐趋于平缓；将基层无机回收料（Reclaimed Aggregate or Reclaimed Inorganic Binder Stabilized Aggregate,RAI）替换为新集料后，冷再生混合料的无侧限抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量和弯拉强度均明显提高，在掺入RAP后增加了再生基层结构的“柔性”，使基层刚度介于柔性材料与半刚性材料之间。　　（3）冷再生混合料的干缩失水率与干缩应变的变化规律均在初期（7d内）迅速增长，中期（7d—21d）缓慢增长，后期（21d之后）趋于稳定，且干缩应变随失水率的增加而增加，但失水率在3%后失水速度与应变增长速度逐渐变慢；干缩应变与干缩失水率均随水泥掺量、干缩龄期的增加而增加，相比于4%和6%的水泥掺量，5%的水泥掺量在整个干缩龄期内均保持相对较低的干缩失水率和干缩应变；当RAP含量为20%时，冷再生混合料的干缩失水率与干缩应变整体处于最低值，而RAP含量超过25%后的干缩失水率与干缩应变急剧增长。因此，为降低干缩开裂产生的风险，建议掺入的水泥不宜超过5%，RAP含量不宜超过25%。　　（4）增加龄期和水泥掺量均使冷再生混合料的抗冻性得到提高，但随冻融次数的增加，冻融—冲刷、冻融—渗水下的损伤程度不断加剧；冻融初期波速受水泥掺量影响较大，而后期受RAP掺量影响较大，且冷再生混合料在冻融循环3次和21次时出现较大的冻融损伤使波速显著降低；当RAP含量为25%时冷再生混合料所受的冻融劣化较小，表明25%的RAP可显著改善冷再生混合料的抗冻性。
作者：	王小波
专业：	建筑与土木工程
导师：	李萍;张国宏
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州理工大学
学位年度：	2021