论文部分内容阅读
【摘 要】近年來，在实际的工程中，通过沥青再生技术，重复利用回收的沥青路面材料（RAP），其不但可以有效的解决RAP的处置问题，也能保护环境和资源、切实降低整体工程的建设成本，因此是当前研究的一个热门方向。基于此，本文就将对再生沥青混合料在柔性基层中的应用问题做一个浅析。
【关键词】再生沥青混合料；柔性基层；应用
1、概述
现阶段我国公路和城市道路大中修的主要方式还是铣刨摊铺，国内废弃旧沥青料数量已经增长到惊人的程度，回收旧沥青路面材料（RPA）不仅需要场地堆放，在造成环境污染的同时，也浪费了大量有价值资源。旧沥青路面的再生利用已成为迫在眉睫的问题。同时，随着技术进步与成熟，它的经济效益和社会效益日渐凸现，考虑现阶段温再生沥青混合料旧料的添加率不到30%的局限性，因此在现在的工程中得到了有效地应用。
2、再生沥青混合料的性能分析
2.1、再生沥青混合料的力学性能
采用劈裂试验对再生沥青混合料的抗拉强度进行测试，采用单轴压缩试验对其抗压强度进行测试，分析不同掺配率的再生沥青混合料的力学性能。再生沥青混合料的间接拉伸试验。相关试验结果显示：随着RAP掺量的增加，再生沥青混合料劈裂抗拉强度呈增长的趋势，强度值提高；随着RAP掺量的增加，再生沥青混合料破坏劲度模量增大；再生沥青混合料随RAP掺量的增加，混合料劈裂强度有所提高，破坏劲度模量明显增大，说明再生沥青混合料的柔韧性随RAP掺量的增加变差；再生沥青混合料的单轴压缩试验。相关试验结果表明；再生沥青混合料抗压强度值较高，一方面体现了回收旧料的添加增大了混合料的抗压能力；另一方面反映出再生沥青混合料的集料颗粒间紧密嵌挤在一起，相互密实填充也增加了混合料的抗压强度；再生沥青混合料破坏劲度模量的变化与回收旧料掺配比例成正比；随着回收旧料掺配比例的增加，再生沥青混合料破坏劲度模量增加必将致使混合料柔韧性变差。综合以上力学试验结果分析，再生沥青混合料随RAP掺量的增加抗拉及抗压强度均得到较高的增长，但破坏劲度模量均随之增加，所以对混合料的柔韧性存在影响。
2.2、再生沥青混合料的路用性能
2.2.1、再生沥青混合料的高温稳定性。采用车辙试验方法测试再生沥青混合料动稳定度指标，评价不同的旧料产配比例再生沥青混合料的高温性能。相关试验结果表明，掺加RAP材料的再生沥青混合料的动稳定度明显大于新沥青混合料，其抗车辙能力也较强。再生混合料抵抗车辙的能力随着RAP材料的掺加量提高而增大。RAP掺入后，旧料中的旧沥青与新沥青融合后，再生的沥青较新沥青粘度增加，软化点上升，高温性能得以提高。因此再生沥青混合料的变形模量增大，抵抗车辙的能力提高。
2.2.2、再生沥青混合料的低温抗裂性能。对再生沥青混合料进行冷弯试验测得其破坏弯拉应变#抗弯拉强度，计算破坏时的弯曲劲度模量，来评价再生沥青混合料的低温抗裂性。相关试验显示，RAP中的老化沥青性能较差，其混合料低温抗裂性能弱。掺入再生剂之后，沥青性能在一定程度上有所恢复，混合料的低温性能也有提高。如果RAP掺量增加，再生剂的添加量也应当成比例的增加才能保证其混合料的低温性能。但是RAP的含量应当控制在一定范围之内，超过限度即使增加再生剂的掺量，其低温性能也是越来越差。
2.2.3、再生沥青混合料的水稳性。采用冻融劈裂试验来评价再生沥青混合料的抗水损害能力。再生沥青混合料的冻融劈裂试验测得的劈裂强度较高。说明再生混合料抗水损害的能力较强。其主要原因是老化沥青经过再生之后粘度变大，与集料之间有更好的粘结，因此水稳性较好。
3、再生柔性基层路面结构分析
3.1、路面结构形式的发展。至于灵活和模块化的柔性基层以及组合式基层的发展研究，我国高速公路越来越多的从业者也开始接受新技术，特别是高速公路的管理高度重视早期疾病问题发现控制，管理越来越重视耐久性沥青表面和工程全寿命周期成本管理。我国高速公路结构不再局限于最初的单一结构，已经在高速公路上，试图采用各种新的沥青路面结构。新型路面结构的造价相比原来的半刚性基层沥青路面结构的造价都要有所增加，增加的比例并不大，不超过总造价的1%。但从沥青路面的角度来看整个生命周期成本分析，初始投资较高可以使其以后的维护减少具体费用，延长道路的使用寿命，这样的计划是非常合理的。对于长寿命路面，近年来，我国开始引入这一概念，严格地说我国没有真正的长寿命路面。主要研究的是筋青稳定基层，沥青路面的抗车辙能力主要取决于沥青混合料的高温变形，只要对中间的高模量沥青混凝土层厚度抗车辙沥青混合料级配进行合理设计，可以进一步改善其抗车辙变形能力。
3.2、基于力学-经验法的路面结构设计。我国沥青路面结构设计采用基于力学的设计理念，所依据的理论如下：
3.2.1、力学假设。把路面结构看做多层线性弹性系统，其包括材料的杨长弹性模以及具体泊松比。材料被假设认为是均匀和各向同性，路面层在水平方向是无限大的；荷载方面：一个圆面或几个圆面上在表面上均匀分布的垂直和水平载荷（用于常规的设计方法使用一个标准的负载）。每一层之间的接触表面是假定为完全连续（完整的摩擦阻力）。
3.2.2、加载形式。本研究力学分析的简化结构图示如下：
图1弹性层状体系力学图示
以双轮组单轴载l00kN为标准轴载，以BZZ-100表示。标准轴载的计算参数按表1确定。
表1标准轴载计算参数
3.3、计算方法及步驟
3.3.1、计算方法。本文计算采用美国壳牌公司开发的以弹性层状理论为基础的BISAR软件，计算过程简单，只需输入必要的材料参数、厚度、层数、标准轴载即可得出各层最大的应力应变和总的弯沉。根据计算结果，对比要求值进行厚度的调整和选择。BISAR程序可以计算弹性层状体系中的应力、应变及位移。弹性层状体系须符合以下的结构及材料特性（基本假定）：（1）每一层的厚度分层系统，是基于半无限的；（2）每层在水平方向无限扩展，水平是无限的；（3）每层的使用均匀、同性材料；（4）材料是完全弹性的，应力和应变之间的关系是线性的，系统的一个或多个循环加载，在荷载作用区域内，应力均匀分布。BISAR3.0程序提供了计算竖直和水平应力作用效应（表面剪力）的可能性，包含考虑层间滑移的影响的选择。
总言之，在近年来，我国公路建设势头迅猛，沥青混凝土路面技术不断成熟，使沥青混凝土路面的应用越来越多。对于沥青路面翻修过程中产生的废弃旧料如果处置不合理，会产生污染环境的问题。同时新铺路面所需的材料也会有资源稀缺的问题。而采用再生技术，会有效地解决这些问题。这就要求我们在以后的工作中要得到特别的研究应用。
参考文献：
[1]王涤.再生沥青混合料在柔性基层中的应用研究[D].山东大学，2013.
[2]武鹤，孙凌，魏建军，李志军.就地热再生沥青混合料配合比设计研究[J].公路，2014，10：223-226.
[3]李斌，蔡伟，刘康，董建勋.温再生沥青混合料水稳定性变化特征试验研究[J].山西建筑，2014，33：98-100.
[4]张俊，楚好，逯艳华，白杨，武泽锋.级配碎石柔性基层沥青路面试验路研究[J].公路交通科技（应用技术版），2014，09：85-89+109.
[5]孟祥欣，史春晖，刘博.再生沥青混合料应用探讨[J].山西建筑，2014，30：130-132.
【关键词】再生沥青混合料；柔性基层；应用
1、概述
现阶段我国公路和城市道路大中修的主要方式还是铣刨摊铺，国内废弃旧沥青料数量已经增长到惊人的程度，回收旧沥青路面材料（RPA）不仅需要场地堆放，在造成环境污染的同时，也浪费了大量有价值资源。旧沥青路面的再生利用已成为迫在眉睫的问题。同时，随着技术进步与成熟，它的经济效益和社会效益日渐凸现，考虑现阶段温再生沥青混合料旧料的添加率不到30%的局限性，因此在现在的工程中得到了有效地应用。
2、再生沥青混合料的性能分析
2.1、再生沥青混合料的力学性能
采用劈裂试验对再生沥青混合料的抗拉强度进行测试，采用单轴压缩试验对其抗压强度进行测试，分析不同掺配率的再生沥青混合料的力学性能。再生沥青混合料的间接拉伸试验。相关试验结果显示：随着RAP掺量的增加，再生沥青混合料劈裂抗拉强度呈增长的趋势，强度值提高；随着RAP掺量的增加，再生沥青混合料破坏劲度模量增大；再生沥青混合料随RAP掺量的增加，混合料劈裂强度有所提高，破坏劲度模量明显增大，说明再生沥青混合料的柔韧性随RAP掺量的增加变差；再生沥青混合料的单轴压缩试验。相关试验结果表明；再生沥青混合料抗压强度值较高，一方面体现了回收旧料的添加增大了混合料的抗压能力；另一方面反映出再生沥青混合料的集料颗粒间紧密嵌挤在一起，相互密实填充也增加了混合料的抗压强度；再生沥青混合料破坏劲度模量的变化与回收旧料掺配比例成正比；随着回收旧料掺配比例的增加，再生沥青混合料破坏劲度模量增加必将致使混合料柔韧性变差。综合以上力学试验结果分析，再生沥青混合料随RAP掺量的增加抗拉及抗压强度均得到较高的增长，但破坏劲度模量均随之增加，所以对混合料的柔韧性存在影响。
2.2、再生沥青混合料的路用性能
2.2.1、再生沥青混合料的高温稳定性。采用车辙试验方法测试再生沥青混合料动稳定度指标，评价不同的旧料产配比例再生沥青混合料的高温性能。相关试验结果表明，掺加RAP材料的再生沥青混合料的动稳定度明显大于新沥青混合料，其抗车辙能力也较强。再生混合料抵抗车辙的能力随着RAP材料的掺加量提高而增大。RAP掺入后，旧料中的旧沥青与新沥青融合后，再生的沥青较新沥青粘度增加，软化点上升，高温性能得以提高。因此再生沥青混合料的变形模量增大，抵抗车辙的能力提高。
2.2.2、再生沥青混合料的低温抗裂性能。对再生沥青混合料进行冷弯试验测得其破坏弯拉应变#抗弯拉强度，计算破坏时的弯曲劲度模量，来评价再生沥青混合料的低温抗裂性。相关试验显示，RAP中的老化沥青性能较差，其混合料低温抗裂性能弱。掺入再生剂之后，沥青性能在一定程度上有所恢复，混合料的低温性能也有提高。如果RAP掺量增加，再生剂的添加量也应当成比例的增加才能保证其混合料的低温性能。但是RAP的含量应当控制在一定范围之内，超过限度即使增加再生剂的掺量，其低温性能也是越来越差。
2.2.3、再生沥青混合料的水稳性。采用冻融劈裂试验来评价再生沥青混合料的抗水损害能力。再生沥青混合料的冻融劈裂试验测得的劈裂强度较高。说明再生混合料抗水损害的能力较强。其主要原因是老化沥青经过再生之后粘度变大，与集料之间有更好的粘结，因此水稳性较好。
3、再生柔性基层路面结构分析
3.1、路面结构形式的发展。至于灵活和模块化的柔性基层以及组合式基层的发展研究，我国高速公路越来越多的从业者也开始接受新技术，特别是高速公路的管理高度重视早期疾病问题发现控制，管理越来越重视耐久性沥青表面和工程全寿命周期成本管理。我国高速公路结构不再局限于最初的单一结构，已经在高速公路上，试图采用各种新的沥青路面结构。新型路面结构的造价相比原来的半刚性基层沥青路面结构的造价都要有所增加，增加的比例并不大，不超过总造价的1%。但从沥青路面的角度来看整个生命周期成本分析，初始投资较高可以使其以后的维护减少具体费用，延长道路的使用寿命，这样的计划是非常合理的。对于长寿命路面，近年来，我国开始引入这一概念，严格地说我国没有真正的长寿命路面。主要研究的是筋青稳定基层，沥青路面的抗车辙能力主要取决于沥青混合料的高温变形，只要对中间的高模量沥青混凝土层厚度抗车辙沥青混合料级配进行合理设计，可以进一步改善其抗车辙变形能力。
3.2、基于力学-经验法的路面结构设计。我国沥青路面结构设计采用基于力学的设计理念，所依据的理论如下：
3.2.1、力学假设。把路面结构看做多层线性弹性系统，其包括材料的杨长弹性模以及具体泊松比。材料被假设认为是均匀和各向同性，路面层在水平方向是无限大的；荷载方面：一个圆面或几个圆面上在表面上均匀分布的垂直和水平载荷（用于常规的设计方法使用一个标准的负载）。每一层之间的接触表面是假定为完全连续（完整的摩擦阻力）。
3.2.2、加载形式。本研究力学分析的简化结构图示如下：
图1弹性层状体系力学图示
以双轮组单轴载l00kN为标准轴载，以BZZ-100表示。标准轴载的计算参数按表1确定。
表1标准轴载计算参数
3.3、计算方法及步驟
3.3.1、计算方法。本文计算采用美国壳牌公司开发的以弹性层状理论为基础的BISAR软件，计算过程简单，只需输入必要的材料参数、厚度、层数、标准轴载即可得出各层最大的应力应变和总的弯沉。根据计算结果，对比要求值进行厚度的调整和选择。BISAR程序可以计算弹性层状体系中的应力、应变及位移。弹性层状体系须符合以下的结构及材料特性（基本假定）：（1）每一层的厚度分层系统，是基于半无限的；（2）每层在水平方向无限扩展，水平是无限的；（3）每层的使用均匀、同性材料；（4）材料是完全弹性的，应力和应变之间的关系是线性的，系统的一个或多个循环加载，在荷载作用区域内，应力均匀分布。BISAR3.0程序提供了计算竖直和水平应力作用效应（表面剪力）的可能性，包含考虑层间滑移的影响的选择。
总言之，在近年来，我国公路建设势头迅猛，沥青混凝土路面技术不断成熟，使沥青混凝土路面的应用越来越多。对于沥青路面翻修过程中产生的废弃旧料如果处置不合理，会产生污染环境的问题。同时新铺路面所需的材料也会有资源稀缺的问题。而采用再生技术，会有效地解决这些问题。这就要求我们在以后的工作中要得到特别的研究应用。
参考文献：
[1]王涤.再生沥青混合料在柔性基层中的应用研究[D].山东大学，2013.
[2]武鹤，孙凌，魏建军，李志军.就地热再生沥青混合料配合比设计研究[J].公路，2014，10：223-226.
[3]李斌，蔡伟，刘康，董建勋.温再生沥青混合料水稳定性变化特征试验研究[J].山西建筑，2014，33：98-100.
[4]张俊，楚好，逯艳华，白杨，武泽锋.级配碎石柔性基层沥青路面试验路研究[J].公路交通科技（应用技术版），2014，09：85-89+109.
[5]孟祥欣，史春晖，刘博.再生沥青混合料应用探讨[J].山西建筑，2014，30：130-132.