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路面在使用过程中,会逐渐衰变、老化、发生各种病害,进而面临着养护、维修并产生大量废旧沥青混合料;因而,沥青路面再生利用技术越来越受到人们的关注和重视,成为高速公路建设领域亟待深入研究的关键实用技术。其中,厂拌热再生适用范围广,是现阶段我国混合料再生技术研究的重点,其混合料结构参数是本文研究的主要对象。
首先,本文通过离心分离试验、筛分试验检测回收沥青路面材料(RAP)中沥青含量、矿料合成级配等项目,综合评价RAP;根据《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004),确定再生混合料工程设计级配范围,根据原路面沥青混合料矿料合成级配,确定外加集料占再生混合料总集料的质量百分比,进而计算符合再生混合料级配要求的各档新增矿料质量;通过有关公式估算再生混合料目标沥青含量,并根据需要与经验进行调整,最终通过马歇尔试验确定最佳沥青用量与混合料配合比;通过车辙试验与冻融劈裂试验,检验再生混合料高温稳定性与水稳定性,验证其配合比设计。
其次,利用压力机与MTS-810材料测试系统,测定15℃与20℃试验条件下不同RAP掺配比例厂拌热再生沥青混合料抗压强度与抗压回弹模量,利用马歇尔试验仪,进行劈裂试验,测定15℃试验条件下不同RAP掺配比例厂拌热再生沥青混合料劈裂强度,以分析再生混合料抗压强度、抗压回弹模量与劈裂强度随RAP百分比变化规律;结合当前及将来一段时间我国高等级公路建养情势,选取若干典型结构,计算路表弯沉值、弯拉应力、弯拉应变等响应指标,分析交通荷载作用下其整体适应性:利用ABAQUS建立三维模型,通过有限元计算,研究非均布荷载下结构力学响应随汽车荷载变化规律,并分析其敏感性。
接着,通过分析典型结构再生结构层底部弯拉应力、弯拉应变随混合料劲度变化规律,选用恰当的疲劳试验荷载控制模式,通过UTM液压伺服封闭回路试验系统进行小梁弯曲疲劳试验:根据疲劳试验结果,在双对数坐标上回归不同级配类型与RAP掺配比例厂拌热再生沥青混合料疲劳方程,评价再生混合料疲劳性能;综合考虑路面实际情况诸多影响因子,采用修正系数将室内试验结果转换成实际路面疲劳情况,预估再生沥青路面疲劳寿命;在小梁弯曲疲劳试验的基础上,提供了含厂拌热再生混合料的沥青路面结构设计思想。
最后,通过动态模量试验,阐述了厂拌热再生沥青混合料动态模量随试验温度、加载频率和三轴围压等影响因素的变化规律,并详细分析了各自的原因。