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原文传递泡沫沥青冷再生混合料成型方法和力学性能研究与经济性评价

论文题名：	泡沫沥青冷再生混合料成型方法和力学性能研究与经济性评价
关键词：	泡沫沥青冷再生混合料;二次压实;成型方式;间接拉伸试验;全寿命周期成本分析
摘要：	我国沥青路面目前已经进入维修养护阶段，在该阶段每年将有7000~9000万吨废旧沥青混合料（ReclaimedAsphaltPavement,RAP）产生，让沥青混合料回收再利用成为近年沥青路面研究的热点。沥青混合料热再生是工程应用中比较常用的、传统的方法，但该方法需要加热骨料和沥青。这将产生大量的温室气体污染环境，与保护环境、节约资源的初衷背道而驰。泡沫沥青冷再生是一种常温下生产的再生技术，无需加热骨料，回收利用RAP料的同时降低了温室气体的排放，良好的环保属性使其在近年广受追捧。但实际应用中发现该混合料室内成型方法与现场压实工艺不匹配，并且该材料在季冻区使用过程中的性能衰变和经济性评价研究甚少。　　本研究通过施工现场取芯和路面不同深度处的温度监测分析了泡沫沥青冷再生混合料（Coldrecycledmixtureusingfoamedasphalt，CRMF）在摊铺过程中受到的“二次热压实”作用。将室内试件与现场试件的体积指标和力学指标对比从而确定了室内二次成型方法和养护条件。为确定CRMF在季冻区的性能衰变规律，应用二次成型方法成型试件后进行不同次数冻融循环，采用间接拉伸强度试验和间接拉伸疲劳试验，同时借助数字图像散斑分析法研究在经过不同次数冻融循环的开裂行为，得出在极限断裂强度和疲劳断裂次数随冻融循环次数的衰变规律。最后利用全寿命周期成本法分析了生命周期内CRMF的经济性和环保性。主要结论如下：　　在实际应用中，CRMF会受到上面层热拌沥青混合料的“二次热压实”作用，该作用软化了混合料中的基质沥青和RAP表面的老化沥青，增强了粘结效果，降低了混合料的空隙率，提升了间接拉伸强度。经比较，二次大马歇尔压实（130+20次）可以确保充分提高沥青的粘结力，同时避免破坏骨料和沥青胶泥的粘合界面，是更推荐的室内成型方式。经过现场路面的温度测试和试件性能对比，室内成型养护温度为60℃时与现场情况更为相符。　　使用间接拉伸强度试验评价CRMF的开裂性能。CRMF的主要开裂区域为水平方向上中心4cm范围内，间接拉伸疲劳试验中，裂缝扩展范围更大，主要开裂区域为水平方向上中心6cm范围内。主要开裂区的水平应变特征云图表明，断裂能与空隙率有较好的相关性，能更好表征CRMF的抗裂能力；随冻融次数增加，空隙率增大，断裂能逐渐降低，降幅逐渐减小。抗裂指数更能表征裂缝的扩展速率，扩展速率与孔隙棱角性有关，孔隙的棱角性随冻融次数增加降低，使裂缝扩展速率逐渐变慢。指数模型可以较好地预测和反映CRMF抗裂性和疲劳寿命随冻融作用的衰变状况。　　本研究分析了泡沫沥青混合料现场成型机理，提出了与现场压实效果相符的室内成型方法，对其在冻融情况下的力学性能和全寿命周期内的环保性和经济性评价，为其在季冬区的使用提供理论支撑和经验参考。
作者：	任宏林
专业：	建筑与土木工程
导师：	周长俊
授予学位：	硕士
授予学位单位：	大连理工大学
学位年度：	2022