木质素纤维温拌再生沥青混合料路用性能研究

作     者：裴鑫雨 

作者单位：重庆交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：冯晓

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：温拌再生 木质素纤维 路用性能 压实特性 压实温度 

摘      要：温拌再生技术可在较低温度下对旧沥青路面进行再生利用,在实现废旧资源循环利用的同时还能节能减排,发展意义重大。为了保障WRMA的路用性能在较高RAP料掺量时依旧满足再生路面的规范要求,通常会在拌和过程中加入添加剂以改善其路用性能。木质素纤维作为一种植物纤维,具有增韧、加筋和吸油等功能,一般将其用作稳定剂添加在沥青混合料中,以此提高混合料的使用性能。现阶段中,温拌再生技术的施工工艺和相关标准尚未成熟,木质素纤维应用于温拌再生技术中的研究也存有不足之处,需要从工艺体系和路用性能等方面对该项技术进行综合研究,从而实现并推广纤维温拌再生技术在实际工程中的应用。鉴于此,本文就纤维温拌再生技术开展系统的理论和试验研究,主要研究内容包括:(1)本文以旋转薄膜烘箱老化沥青模拟RAP料中的老化沥青,采用芳烃油再生剂对老化沥青进行再生,研究再生剂掺量对老化沥青常规性能和流变性能的影响,通过红外光谱和四组分分析研究沥青再生前后的化学组成成分的变化,确定芳烃油再生剂的掺量为8.9%。制备老化沥青、新沥青、热再生沥青和温再生沥青,开展三大指标试验和流变试验,以分析温拌剂和再生剂对老化沥青物理性能和流变性能的影响。(2)采用图解法和马歇尔试验法,对WRMA和WRMA-LF的级配设计和最佳油石比进行研究,得到0%、30%和50%RAP掺量下WRMA和WRMA-LF的最佳油石比分别为4.7%、5.0%、5.2%、5.2%、5.5%和5.6%。同样采用马歇尔试验对温拌再生混合料的拌和方式、顺序和温度进行研究,在此基础上,研究木质素纤维掺量对再生混合料压实特性的影响。(3)基于对老化沥青温拌再生前后的性能试验分析,本文从高温、低温和抗水损坏性能分析评价RAP料和木质素纤维对温拌再生沥青混合料路用性能的影响。结果表明,RAP料的掺入会增强再生混合料的高温稳定性、降低低温抗裂性和水稳定性,随着RAP料掺量的增大,这种趋势愈发的明显,当RAP料掺量为50%时,再生混合料的低温性能已不满足规范要求。掺入木质素纤维后,再生混合料的高温性能、低温性能和水稳定性得到了整体提升,表明木质素纤维可以增强温拌再生沥青混合料的路用性能,使其能够满足沥青路面的使用性能。随后,采用SEM微观图像观测木质素纤维在再生混合料中的微观图像,分析木质素纤维增强再生混合料性能的机理。(4)根据室内试验的拌和压实参数和性能测试结果,对实际施工拌和参数和施工工艺进行分析研究,发现温拌再生技术可以有效降低施工温度,降低温度可达20℃～30℃。从工程经济性角度分析发现,纤维温拌再生技术具有极高的经济效益。同时,温拌再生技术可以有效降低能源消耗,降幅超过20%,该技术还能够有效减少有害气体的排放,改善施工环境。从环境效益和社会效益角度分析发现,纤维温拌再生技术可以提高RAP料利用率,减少废料堆积问题,降低环境污染和土地占用,还可以减少矿料开采,保护生态环境。木质素纤维的掺入可使再生混合料的整体路用性能提升,温拌剂有效降低施工温度,纤维温拌再生技术具有良好的环境效益和社会效益。