常温再生rap中老化沥青及再生混合料性能研究

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1、常温再生RAP中老化沥青及再生混合料性能研究第一章绪论1.1问题的提出及研究意义近年来，我国的公路建设迅速发展，根据交通运输部的数据，截至2013年底，全国高速公路通车总里程已经达到104468公里。在中国的道路路面结构中，以沥青路面为最多。沥青的寿命如果按照15至20年的设计年限计算,那么随着时间的推移和公路通车里程的不断增加，在1990年之后建成通车的高速公路已逐渐进入大面积改造维护期，新建、维护、重建、改造等各项任务交织在一起，成为现今道路工程发展阶段的主题。在此趋势下，由旧沥青路面铣刨得到的废旧沥青混合料（RAP）的废弃量逐年增多，预计到

2、2015年中国每年由于道路改造所产生的废旧沥青混合料总量将达到1000万吨，如果将这些废弃料舍弃，将会对环境造成很大的污染，并且由于传统的修复和重建旧路面方法均需要消耗大量的资源，如沥青和砂石等，浪费大量资源[1]，占用巨大的公路建设资金，与交通部的可持续发展战略相违背，因此急需资源节约和环境友好的方法顺应此种发展战略举措，故路面再生技术在这一趋势下逐步发展起来。与常见的路面翻铺技术相比，沥青路面再生技术不仅节能环保，而且还节约了大量的自然资源，显著降低工程造价。美国联邦公路局一项调查结果表明，采用路面再生技术对旧沥青路面进行再生利用可以降低50

3、%以上的材料费,其造价费也将降低到75%以下,同时可节省约50%沥青用量。路面再生技术利用废旧路面材料进行再生，节约资源、保护环境，降低工程造价，而且在维护和改建过程中，还能对原有路面材料的缺陷进行矫正，对其结构进行改造，延长路面的使用寿命。在我国，由于缺乏优质沥青和矿料，在路面翻修方面，沥青路面再生技术的应用则更显经济、实用，且能创造较高的经济效益。因此，沥青路面再生技术逐渐得到了发展，且近年来发展尤为迅速。对沥青路面进行再生，是将需要翻修或者废弃的旧沥青路面，经翻挖、破碎、筛分之后，掺加一定比例的新集料、新沥青材料或再生剂，重新拌和，使之形成

4、具有一定路用性能的再生沥青混合料。沥青路面再生技术是指经过上述再生方法处理之后，将混合料摊铺碾压，形成能满足使用要求的路面结构的整套技术。.1.2国内外研究现状国外对沥青路面再生技术的研究开始的相对较早，并且技术也相对成熟，以美国和一些欧洲国家为代表。美国早在1915年就已经开始对沥青路面再生技术展开了研究，1973年由于石油危机的爆发，美国开始高度重视对此项再生技术的研究，沥青路面再生技术很快就在全国范围内得到了推广应用。美国25个州在1980年使用热拌再生沥青混合料总量已达200万吨。1981年美国40个州共使用再生沥青混合料达350万吨。到

5、1985年此使用量猛增至2亿吨，再生沥青混合料的使用量几近达到所有路用沥青混合料的一半，废弃沥青混合料中有80%得到了再生利用[2]。并先后制定出版了《路面废料再生指南》、《沥青路面热拌再生利用手册》、《沥青路面冷拌再生技术手册》等相应的技术标准和规范[3,4]。时至此时，在美国，沥青路面再生技术已经相当成熟。前苏联也在很早开始研究沥青路面再生技术，在1966到1984年间，先后出版了《沥青混凝土废料再生利用技术建议》、《旧沥青混凝土混合料再生技术准则》、《再生路面沥青混凝土》等规范，提出了适用于各种情况的再生利用方法，且对再生混合料的用途给出了

6、规定，即只能在高等级路面的基层或者低等级路面的面层使用。由于能源的匮乏，日本从1974年也开始了对沥青路面再生技术的研究。1980年以后日本对再生技术的应用已经非常广泛，仅1980年其厂拌热再生沥青混合料总量已达50万吨，旧沥青路面的废料再生利用率已达50%以上。且日本道路协会在1984年出版了《路面再生利用技术指南》[5]。第二章常温溶解乳化再生机理分析2.1沥青老化机理沥青从化学的观点讲是一种包括多种化学成分的碳氢化合物，其多变，化学组分极其复杂。相关研究表明沥青的化学组分对其性能有很大的影响[20]。根据对多种原油生产的沥青进行的分析，大部

7、分的沥青主要有以下几部分组成，见表2-1。胶质可溶于甲醇或甲苯，和沥青质一样都是大部分由碳、氢组成，含有少量的氧、硫和氮。其分子量在5000-50000这个范围内，颗粒粒径为1nm-5nm。胶质是深棕色的固体或者半固体，作为沥青质的胶溶剂或扩散剂，其极性较强。在一定程度上胶质和沥青质所占的比例决定了沥青是凝胶还是溶胶类的胶体特性。沥青质是无定形固体，呈黑色或者棕色，不溶于正庚烷，大部分由碳和氢组成，此外还含有一些氮、硫和氧。沥青质一般被认为是一种比较复杂的芳香物材料，其分子量相对较大，一般在1000~100000之间，颗粒粒径为5mm~30mm，

8、极性非常强，沥青的流变特性在很大程度上受沥青质含量的影响。随着沥青质含量的增大，沥青便表现为变硬、粘度大、针入度减小和软化点升高，沥青质