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原文传递再生沥青混合料低温抗裂性能的多指标评价

论文题名：	再生沥青混合料低温抗裂性能的多指标评价
关键词：	再生沥青混合料;低温抗裂性能;RAP掺量;加载速率;裂缝类型
摘要：	沥青路面再生技术不仅可以解决废料无处堆放，污染环境的问题，还可以节省成本，创造巨大的经济效益，所以该技术在公路的翻修与新建中得到越来越多的重视。但是大量废旧沥青混合料(RAP)的掺入直接降低了再生料的低温抗裂性能，同时受地理环境、行车荷载等外部因素的影响，使得道路在后期的服役过程中，质量问题频发，达不到预期的设计要求，这已经成为制约RAP难以高掺量利用的关键原因。因此，再生沥青混合料低温抗裂性能的研究就显得至关重要。　　为此，从材料和环境的两个角度出发，基于6种RAP掺量(0％、10％、20％、30％、40％、50％)，立足我国东部沿海地区自然环境，以-15℃作为试验温度。将试件置于三种浓度(0％、10％、20％)的溶液中盐蚀30个周期来模拟成湿环境对沥青路面的侵蚀;为了研究不同类型的裂缝对试件低温抗裂性能的影响，设计了纯Ⅰ型裂缝（切缝位于试件底部中心）和Ⅰ+Ⅱ型复合型裂缝(切缝偏移底部中心10mm和切缝偏移底部中心20mm);同时，还设计了三种加载速率(2mm/min、5mm/min、10mm/min)，研究在不同加载速率下试件的破坏形态。另外，为了综合表征各项指标评价再生沥青混合料低温抗裂性能的合理性，以断裂能(Gf)和粘结力c作为评价纯Ⅰ型裂缝的指标，以峰值荷载（PMax）和断裂时的变形（δFmax）作为评价Ⅰ+Ⅱ型复合型裂缝的指标。通过多项指标对比分析，丰富了再生沥青混合料在低温环境下破坏机理的认识，为评价再生沥青混合料的低温抗裂性能提供理论参考。　　通过SCB试验、SEM试验以及对数据处理分析得到如下结论。　　(1)本文设置了两种工艺再生沥青，通过三大指标和SEM微观图得出，不同的再生工艺对新旧沥青的融合效果影响很大。另外，对提取的旧料进行预处理，可以有效提高再生沥青混合料级配的稳定性。　　(2)试件的Gf随RAP掺量和盐浓度的提高而降低，随加载速率的提高而增大。　　(3)当RAP掺量达到40％时，由于旧沥青较大的粘度，形成的强作用界面可以提高再生沥青混合料的抗盐侵蚀能力。　　(4)通过建立摩尔-库伦定律和极限拉应力的关系得到评价指标粘结力c，该指标可以有效评价氯盐浓度和加载速率对再生沥青混合料的影响。　　(5)粘结力c随盐浓度的提高而降低，随加载速率的提高而增大。试件经过浓度为20％的氯盐侵蚀30个周期后，在各加载速率下的粘结力曲线波动幅度不大，这说明再生沥青混合料经过高浓度氯盐侵蚀后，其低温抗裂性能的变化趋势相对稳定。随着RAP掺量的增加，粘结力c受多方面因素的影响，出现较大波动。　　(6)在-15℃环境下，当采用2mm/min的加载速率时，裂缝基本沿着沥青胶浆和沥青细料组合体破坏，而当采用10mm/min的加载速率时，试件断裂面多见粗骨料破坏。　　(7)在Ⅰ+Ⅱ型复合型裂缝下，切口偏移底部中心10mm的试件的PMax整体上大于切口偏移底部中心20mm的试件。切缝偏移底部中心的位置只影响切缝尖端处的受拉区域的面积。　　(8)PMax随加载速率和RAP掺量的提高而增大，随盐浓度的提高而减小。当RAP掺量达到30％及以上时，PMax存在波动。　　(9)试件的δFmax随加载速率、盐浓度和RAP掺量的提高而减小，但是当盐浓度达到某一阈值时，其对试件δFmax的劣化将处于一个稳定状态。　　(10)在评价再生沥青混合料低温抗裂性能时，考虑到再生料的性能随RAP掺量的提高存在波动，影响PMax这一指标的稳定性，因此，应当以Gf为主，并结合多项指标综合分析。在实际的工程应用中，建议RAP掺量不宜超过30％。
作者：	金爱华
专业：	建筑与土木工程
导师：	吴金荣
授予学位：	硕士
授予学位单位：	安徽理工大学
学位年度：	2021