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瀝青路面乳化瀝青冷再生關鍵技術 版權信息
- ISBN：9787030720689
- 條形碼：9787030720689 ; 978-7-03-072068-9
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
瀝青路面乳化瀝青冷再生關鍵技術 本書特色
基于國家重點研發計劃項目成果，理論與實踐相結合，論述清晰。
瀝青路面乳化瀝青冷再生關鍵技術 內容簡介
本書圍繞瀝青路面乳化瀝青冷再生關鍵技術問題，梳理了相關研究成果，主要內容包括**章乳化瀝青作用原理與制備；第二章回收瀝青路面舊料性能；第三章乳化瀝青冷再生混合料微觀結構特征；第四章乳化瀝青冷再生混合料配合比設計；第五章乳化瀝青冷再生混合料路用性能；第六章乳化瀝青冷再生加鋪結構設計方法；第七章乳化瀝青冷再生混合料施工工藝；第八章乳化瀝青冷再生工程實踐。
瀝青路面乳化瀝青冷再生關鍵技術 目錄
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 背景 1
1.2 冷再生技術的應用與發展 1
1.3 冷再生關鍵技術理論研究現狀與發展趨勢 4
第2章 乳化瀝青作用原理與制備 6
2.1 概述 6
2.2 乳化瀝青簡介與分類 7
2.3 乳化瀝青作用原理 8
2.3.1 乳化瀝青的成乳機理 8
2.3.2 乳化瀝青的穩定原理 10
2.3.3 乳化瀝青的破乳機理 13
2.4 乳化瀝青的制備 14
2.4.1 乳化瀝青的必要要素 14
2.4.2 乳化瀝青的制備方法 17
2.4.3 乳化瀝青質量檢驗 18
2.5 乳化瀝青破乳速度表征與分析 20
2.5.1 紫外光譜法 20
2.5.2 離心電導率法 23
2.5.3 集料對破乳速度的影響分析 25
2.6 本章小結 32
第3章 回收瀝青路面舊料性能 33
3.1 概述 33
3.2 回收舊料的結團特性研究 34
3.2.1 原材料 34
3.2.2 瀝青抽提試驗 35
3.2.3 回收舊料結團度分析 37
3.2.4 基于AIMS掃描試驗的舊料結團特性分析 44
3.2.5 回收舊料分級分類 48
3.2.6 回收舊料結團特性評價方法 50
3.3 回收舊料的殘余強度研究 51
3.3.1 原材料 51
3.3.2 回收舊料殘余黏聚力三軸試驗 54
3.3.3 舊料顆粒團強度的測試 57
3.4 本章小結 61
第4章 乳化瀝青冷再生混合料微觀結構特征 63
4.1 概述 63
4.2 國內外研究現狀 64
4.2.1 冷再生混合料微觀研究 64
4.2.2 界面過渡區研究 65
4.2.3 冷再生混合料強度研究 67
4.3 微觀形貌特征 69
4.3.1 試驗方案 69
4.3.2 膠漿微觀形貌特征 70
4.3.3 界面微觀形貌特征 76
4.3.4 分層材料微觀形貌特征 83
4.4 界面組成特征 89
4.4.1 基于數字圖像處理技術的界面特征分析 89
4.4.2 冷再生混合料界面組成特征 93
4.4.3 各相分布特征參數分析 97
4.5 強度性能試驗 107
4.5.1 配合比設計及試驗方案 107
4.5.2 不同拌和順序的混合料形貌特征 113
4.5.3 不同拌和順序的混合料組成差異 116
4.5.4 性能試驗 120
4.5.5 冷再生混合料強度影響因素分析 126
4.6 冷再生混合料的強度形成機理 132
4.6.1 乳化瀝青-水泥砂漿的拉伸強度 132
4.6.2 冷再生混合料的破壞斷面分析 133
4.6.3 不同齡期膠漿微觀形貌 135
4.6.4 冷再生混合料的界面形成機制 138
4.7 本章小結 141
第5章 乳化瀝青冷再生混合料配合比設計 144
5.1 概述 144
5.2 乳化瀝青冷再生混合料配合比設計流程 145
5.2.1 確定工程設計級配范圍 145
5.2.2 原材料選擇與準備 145
5.2.3 礦料的級配設計 146
5.2.4 確定*佳含水量 146
5.2.5 確定*佳乳化瀝青用量 146
5.3 級配設計 147
5.4 *佳含水量 148
5.5 *佳乳化瀝青用量 150
5.5.1 冷再生乳化瀝青的性能要求 150
5.5.2 *佳乳化瀝青用量的確定 150
5.5.3 乳化瀝青種類對冷再生混合料性能的影響 153
5.6 配合比優化設計 155
5.6.1 水泥用量的影響 155
5.6.2 生石灰對冷再生混合料性能的影響 156
5.6.3 有機活化劑對冷再生混合料性能的影響 159
5.6.4 擊實次數對冷再生混合料性能的影響 160
5.7 振動壓實成型方法研究 162
5.7.1 振動壓實儀簡介 162
5.7.2 *佳含水量 163
5.7.3 *佳乳化瀝青含量 169
5.7.4 養生條件的影響 170
5.8 本章小結 173
第6章 乳化瀝青冷再生混合料路用性能 175
6.1 概述 175
6.2 乳化瀝青冷再生混合料的體積特性 176
6.3 乳化瀝青冷再生混合料的水穩定性 176
6.4 乳化瀝青冷再生混合料的高溫穩定性 178
6.5 乳化瀝青冷再生混合料的靜態模量 179
6.5.1 水泥摻量對靜態模量的影響 181
6.5.2 乳化瀝青摻量對靜態模量的影響 181
6.5.3 溫度對靜態模量的影響 182
6.6 乳化瀝青冷再生混合料的動態模量 182
6.6.1 動態模量試驗設計 182
6.6.2 水泥用量對動態模量的影響 183
6.6.3 乳化瀝青用量對動態模量的影響 186
6.6.4 圍壓對動態模量的影響 188
6.6.5 溫度對動態模量的影響 189
6.7 乳化瀝青冷再生混合料的抗疲勞性能 191
6.7.1 疲勞試驗設計 191
6.7.2 疲勞壽命方程的建立 193
6.7.3 濕度對試件疲勞壽命的影響 194
6.7.4 乳化瀝青用量對試件疲勞壽命的影響 195
6.7.5 水泥用量對試件疲勞壽命的影響 195
6.7.6 乳化瀝青冷再生混合料疲勞壽命與其他材料的對比 196
6.8 本章小結 198
第7章 乳化瀝青冷再生混合料性能離散元仿真分析 200
7.1 概述 200
7.2 冷再生瀝青混合料離散元模型構建 201
7.2.1 虛擬試件生成 201
7.2.2 基于矢量計算的集料隨機生成方法 203
7.2.3 加載條件 208
7.3 接觸模型及參數標定 210
7.3.1 基本假設 210
7.3.2 線性平行黏結模型 211
7.3.3 離散元模擬參數獲取 213
7.3.4 模型驗證 219
7.4 冷再生瀝青混合料斷裂行為研究 220
7.4.1 離散元斷裂試驗結果分析 221
7.4.2 離散元斷裂試驗影響因素分析 223
7.4.3 舊料結構對冷再生瀝青混合料斷裂行為的影響分析 238
7.4.4 小結 248
7.5 冷再生瀝青混合料疲勞行為研究 249
7.5.1 離散元疲勞試驗結果分析 250
7.5.2 離散元疲勞試驗影響因素分析 256
7.5.3 舊料結構對冷再生瀝青混合料疲勞開裂行為的影響分析 259
7.5.4 綜合分析 270
7.5.5 小結 271
7.6 本章小結 273
第8章 乳化瀝青冷再生加鋪結構設計方法 274
8.1 概述 274
8.2 國內外冷再生路面結構設計方法 275
8.2.1 美國AASHTO法 275
8.2.2 AI法 277
8.2.3 南非法 278
8.2.4 我國現行設計方法 279
8.3 冷再生瀝青路面結構設計基本原則 280
8.4 冷再生混合料抗拉強度結構系數 282
8.4.1 基于室內疲勞試驗的瀝青混合料Ks 283
8.4.2 基于室內疲勞試驗的半剛性材料Ks 283
8.4.3 基于室內試驗的冷再生材料Ks 284
8.4.4 冷再生材料Ks修正 285
8.5 冷再生材料軸載換算公式 289
8.5.1 以彎沉為指標的軸載換算原則 290
8.5.2 以彎拉應力為設計指標的軸載換算方式 291
8.5.3 冷再生材料的軸載換算公式 292
8.6 舊路面結構殘余承載力 293
8.6.1 半剛性基層殘余承載力 294
8.6.2 半剛性基層層底當量回彈模量 295
8.7 結構設計流程 295
8.7.1 冷再生路面結構設計流程 295
8.7.2 交通量確定 296
8.7.3 結構層參數確定 296
8.7.4 路面結構組合 297
8.7.5 結構驗算 297
8.7.6 經濟性及施工要求 297
8.8 實例驗算 298
8.8.1 交通量計算 298
8.8.2 路面結構組合設計 299
8.8.3 結構層參數確定 300
8.8.4 結構組合驗算 301
8.9 本章小結 303
第9章 乳化瀝青冷再生施工工藝 304
9.1 概述 304
9.2 乳化瀝青廠拌冷再生工藝及設備 305
9.2.1 工藝原理 305
9.2.2 主要施工設備 307
9.2.3 場地選擇與布置 310
9.2.4 原材料 310
9.2.5 原路面銑刨及下承層 311
9.2.6 試驗路段 312
9.2.7 拌制 312
9.2.8 運輸 313
9.2.9 攤鋪及碾壓 313
9.2.10 養生及開放交通 315
9.3 乳化瀝青就地冷再生工藝及設備 315
9.3.1 工藝原理 315
9.3.2 主要施工設備 317
9.3.3 病害調查 319
9.3.4 試驗路段 319
9.3.5 新集料、水泥的添加 320
9.3.6 再生機作業 320
9.3.7 施工作業段及長度 321
9.3.8 整平及碾壓 321
9.3.9 接縫 322
9.3.10 養生及開放交通 322
9.4 施工質量管理及檢查驗收 322
9.4.1 施工前 322
9.4.2 施工過程中 323
9.4.3 完工后 323
9.5 交通組織方案 324
9.5.1 常見交通組織方式及其特點 324
9.5.2 養護作業交通管制基本形式 325
9.5.3 養護作業區交通流模擬仿真 326
9.5.4 甬臺溫高速補強工程交通組織方案 333
9.6 乳化瀝青冷再生工程常見問題及對策 336
9.6.1 舊料的質量控制 336
9.6.2 冷再生混合料的工作性 337
9.6.3 拌和中“花白料”的問題 338
9.6.4 冷再生混合料壓實問題 340
9.6.5 開放交通的判據 341
9.7 本章小結 342
第10章 乳化瀝青冷再生工程實踐 343
10.1 概述 343
10.2 甬臺溫高速 344
10.2.1 原路面狀況調查 344
10.2.2 現場配合比驗證 351
10.2.3 試驗段施工 352
10.2.4 冷再生層現場測試 356
10.2.5 試驗段檢測 359
10.3 梨溫高速 363
10.3.1 原路面狀況調查 363
10.3.2 冷
前言
第1章 緒論 1
1.1 背景 1
1.2 冷再生技術的應用與發展 1
1.3 冷再生關鍵技術理論研究現狀與發展趨勢 4
第2章 乳化瀝青作用原理與制備 6
2.1 概述 6
2.2 乳化瀝青簡介與分類 7
2.3 乳化瀝青作用原理 8
2.3.1 乳化瀝青的成乳機理 8
2.3.2 乳化瀝青的穩定原理 10
2.3.3 乳化瀝青的破乳機理 13
2.4 乳化瀝青的制備 14
2.4.1 乳化瀝青的必要要素 14
2.4.2 乳化瀝青的制備方法 17
2.4.3 乳化瀝青質量檢驗 18
2.5 乳化瀝青破乳速度表征與分析 20
2.5.1 紫外光譜法 20
2.5.2 離心電導率法 23
2.5.3 集料對破乳速度的影響分析 25
2.6 本章小結 32
第3章 回收瀝青路面舊料性能 33
3.1 概述 33
3.2 回收舊料的結團特性研究 34
3.2.1 原材料 34
3.2.2 瀝青抽提試驗 35
3.2.3 回收舊料結團度分析 37
3.2.4 基于AIMS掃描試驗的舊料結團特性分析 44
3.2.5 回收舊料分級分類 48
3.2.6 回收舊料結團特性評價方法 50
3.3 回收舊料的殘余強度研究 51
3.3.1 原材料 51
3.3.2 回收舊料殘余黏聚力三軸試驗 54
3.3.3 舊料顆粒團強度的測試 57
3.4 本章小結 61
第4章 乳化瀝青冷再生混合料微觀結構特征 63
4.1 概述 63
4.2 國內外研究現狀 64
4.2.1 冷再生混合料微觀研究 64
4.2.2 界面過渡區研究 65
4.2.3 冷再生混合料強度研究 67
4.3 微觀形貌特征 69
4.3.1 試驗方案 69
4.3.2 膠漿微觀形貌特征 70
4.3.3 界面微觀形貌特征 76
4.3.4 分層材料微觀形貌特征 83
4.4 界面組成特征 89
4.4.1 基于數字圖像處理技術的界面特征分析 89
4.4.2 冷再生混合料界面組成特征 93
4.4.3 各相分布特征參數分析 97
4.5 強度性能試驗 107
4.5.1 配合比設計及試驗方案 107
4.5.2 不同拌和順序的混合料形貌特征 113
4.5.3 不同拌和順序的混合料組成差異 116
4.5.4 性能試驗 120
4.5.5 冷再生混合料強度影響因素分析 126
4.6 冷再生混合料的強度形成機理 132
4.6.1 乳化瀝青-水泥砂漿的拉伸強度 132
4.6.2 冷再生混合料的破壞斷面分析 133
4.6.3 不同齡期膠漿微觀形貌 135
4.6.4 冷再生混合料的界面形成機制 138
4.7 本章小結 141
第5章 乳化瀝青冷再生混合料配合比設計 144
5.1 概述 144
5.2 乳化瀝青冷再生混合料配合比設計流程 145
5.2.1 確定工程設計級配范圍 145
5.2.2 原材料選擇與準備 145
5.2.3 礦料的級配設計 146
5.2.4 確定*佳含水量 146
5.2.5 確定*佳乳化瀝青用量 146
5.3 級配設計 147
5.4 *佳含水量 148
5.5 *佳乳化瀝青用量 150
5.5.1 冷再生乳化瀝青的性能要求 150
5.5.2 *佳乳化瀝青用量的確定 150
5.5.3 乳化瀝青種類對冷再生混合料性能的影響 153
5.6 配合比優化設計 155
5.6.1 水泥用量的影響 155
5.6.2 生石灰對冷再生混合料性能的影響 156
5.6.3 有機活化劑對冷再生混合料性能的影響 159
5.6.4 擊實次數對冷再生混合料性能的影響 160
5.7 振動壓實成型方法研究 162
5.7.1 振動壓實儀簡介 162
5.7.2 *佳含水量 163
5.7.3 *佳乳化瀝青含量 169
5.7.4 養生條件的影響 170
5.8 本章小結 173
第6章 乳化瀝青冷再生混合料路用性能 175
6.1 概述 175
6.2 乳化瀝青冷再生混合料的體積特性 176
6.3 乳化瀝青冷再生混合料的水穩定性 176
6.4 乳化瀝青冷再生混合料的高溫穩定性 178
6.5 乳化瀝青冷再生混合料的靜態模量 179
6.5.1 水泥摻量對靜態模量的影響 181
6.5.2 乳化瀝青摻量對靜態模量的影響 181
6.5.3 溫度對靜態模量的影響 182
6.6 乳化瀝青冷再生混合料的動態模量 182
6.6.1 動態模量試驗設計 182
6.6.2 水泥用量對動態模量的影響 183
6.6.3 乳化瀝青用量對動態模量的影響 186
6.6.4 圍壓對動態模量的影響 188
6.6.5 溫度對動態模量的影響 189
6.7 乳化瀝青冷再生混合料的抗疲勞性能 191
6.7.1 疲勞試驗設計 191
6.7.2 疲勞壽命方程的建立 193
6.7.3 濕度對試件疲勞壽命的影響 194
6.7.4 乳化瀝青用量對試件疲勞壽命的影響 195
6.7.5 水泥用量對試件疲勞壽命的影響 195
6.7.6 乳化瀝青冷再生混合料疲勞壽命與其他材料的對比 196
6.8 本章小結 198
第7章 乳化瀝青冷再生混合料性能離散元仿真分析 200
7.1 概述 200
7.2 冷再生瀝青混合料離散元模型構建 201
7.2.1 虛擬試件生成 201
7.2.2 基于矢量計算的集料隨機生成方法 203
7.2.3 加載條件 208
7.3 接觸模型及參數標定 210
7.3.1 基本假設 210
7.3.2 線性平行黏結模型 211
7.3.3 離散元模擬參數獲取 213
7.3.4 模型驗證 219
7.4 冷再生瀝青混合料斷裂行為研究 220
7.4.1 離散元斷裂試驗結果分析 221
7.4.2 離散元斷裂試驗影響因素分析 223
7.4.3 舊料結構對冷再生瀝青混合料斷裂行為的影響分析 238
7.4.4 小結 248
7.5 冷再生瀝青混合料疲勞行為研究 249
7.5.1 離散元疲勞試驗結果分析 250
7.5.2 離散元疲勞試驗影響因素分析 256
7.5.3 舊料結構對冷再生瀝青混合料疲勞開裂行為的影響分析 259
7.5.4 綜合分析 270
7.5.5 小結 271
7.6 本章小結 273
第8章 乳化瀝青冷再生加鋪結構設計方法 274
8.1 概述 274
8.2 國內外冷再生路面結構設計方法 275
8.2.1 美國AASHTO法 275
8.2.2 AI法 277
8.2.3 南非法 278
8.2.4 我國現行設計方法 279
8.3 冷再生瀝青路面結構設計基本原則 280
8.4 冷再生混合料抗拉強度結構系數 282
8.4.1 基于室內疲勞試驗的瀝青混合料Ks 283
8.4.2 基于室內疲勞試驗的半剛性材料Ks 283
8.4.3 基于室內試驗的冷再生材料Ks 284
8.4.4 冷再生材料Ks修正 285
8.5 冷再生材料軸載換算公式 289
8.5.1 以彎沉為指標的軸載換算原則 290
8.5.2 以彎拉應力為設計指標的軸載換算方式 291
8.5.3 冷再生材料的軸載換算公式 292
8.6 舊路面結構殘余承載力 293
8.6.1 半剛性基層殘余承載力 294
8.6.2 半剛性基層層底當量回彈模量 295
8.7 結構設計流程 295
8.7.1 冷再生路面結構設計流程 295
8.7.2 交通量確定 296
8.7.3 結構層參數確定 296
8.7.4 路面結構組合 297
8.7.5 結構驗算 297
8.7.6 經濟性及施工要求 297
8.8 實例驗算 298
8.8.1 交通量計算 298
8.8.2 路面結構組合設計 299
8.8.3 結構層參數確定 300
8.8.4 結構組合驗算 301
8.9 本章小結 303
第9章 乳化瀝青冷再生施工工藝 304
9.1 概述 304
9.2 乳化瀝青廠拌冷再生工藝及設備 305
9.2.1 工藝原理 305
9.2.2 主要施工設備 307
9.2.3 場地選擇與布置 310
9.2.4 原材料 310
9.2.5 原路面銑刨及下承層 311
9.2.6 試驗路段 312
9.2.7 拌制 312
9.2.8 運輸 313
9.2.9 攤鋪及碾壓 313
9.2.10 養生及開放交通 315
9.3 乳化瀝青就地冷再生工藝及設備 315
9.3.1 工藝原理 315
9.3.2 主要施工設備 317
9.3.3 病害調查 319
9.3.4 試驗路段 319
9.3.5 新集料、水泥的添加 320
9.3.6 再生機作業 320
9.3.7 施工作業段及長度 321
9.3.8 整平及碾壓 321
9.3.9 接縫 322
9.3.10 養生及開放交通 322
9.4 施工質量管理及檢查驗收 322
9.4.1 施工前 322
9.4.2 施工過程中 323
9.4.3 完工后 323
9.5 交通組織方案 324
9.5.1 常見交通組織方式及其特點 324
9.5.2 養護作業交通管制基本形式 325
9.5.3 養護作業區交通流模擬仿真 326
9.5.4 甬臺溫高速補強工程交通組織方案 333
9.6 乳化瀝青冷再生工程常見問題及對策 336
9.6.1 舊料的質量控制 336
9.6.2 冷再生混合料的工作性 337
9.6.3 拌和中“花白料”的問題 338
9.6.4 冷再生混合料壓實問題 340
9.6.5 開放交通的判據 341
9.7 本章小結 342
第10章 乳化瀝青冷再生工程實踐 343
10.1 概述 343
10.2 甬臺溫高速 344
10.2.1 原路面狀況調查 344
10.2.2 現場配合比驗證 351
10.2.3 試驗段施工 352
10.2.4 冷再生層現場測試 356
10.2.5 試驗段檢測 359
10.3 梨溫高速 363
10.3.1 原路面狀況調查 363
10.3.2 冷
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瀝青路面乳化瀝青冷再生關鍵技術 節選
第1章緒論 1.1背景 截至2019年末，我國公路總里程達到501.25萬km，其中高速公路里程長達14.96萬kmW。瀝青路面的設計壽命一般為10～15年，目前已有大量的瀝青路面接近或達到設計壽命，亟須采取瀝青路面大修或重建等養護措施。總體來看，目前我國道路交通發展正由“建設為主”轉變為“建養并舉”的發展模式。據測算，我國每年產生的廢舊瀝青混合料將會超過0.6億t。如此數量龐大的廢舊瀝青混合料，不但占用大量土地，而且污染環境。另外，瀝青路面養護經費缺口較大，同時優質集料的匱乏也嚴重制約了公路建設，導致公路建設中資源與環境問題日趨嚴峻。 在國務院印發的《“十三五”現代綜合交通運輸體系發展規劃》中，廢舊路面材料的綜合利用被列為推進資源集約節約利用重點領域；規劃同時將廢舊路面材料再生利用作為綠色養護共性關鍵技術列入重點發展規劃。《“十三五”公路養護管理發展綱要》要求大力發展和推廣綠色養護，并明確提出了“高速公路、普通國省道廢舊路面材料回收率分別達到100%、98%，循環利用率分別達到95%、80%以上”的發展目標。中共中央、國務院于2019年9月印發《交通強國建設綱要》，其中第七條明確提出“綠色發展節約集約、低碳環保”的要求，要“促進資源節約集約利用 推廣施工材料、廢舊材料再生和綜合利用”。 因此，在瀝青路面大修養護中，科學高效地再生利用廢舊浙青混合料（reclaimed asphalt pavement，RAP），對促進公路交通的資源循環利用以及可持續發展具有重要意義，已成為高等級路面大修中的熱點問題。其中，冷再生技術相較于現在發展成熟的熱再生技術，大幅提升了再生利用率，在實際工程中能夠再生利用70%以上的RAP料，而且粗細集料都能大比例投入再生利用，同時該技術中混合料全程在常溫下完成再生，真正實現了資源集約的發展模式，是降低路面維修養護成本并節約資源的更為高效的策略。 1.2冷再生技術的應用與發展 瀝青路面再生技術，是將原有的路面材料以不同方式加以再生或重復使用的一種路面維修養護技術。根據再生工藝的不同，美國瀝青再生協會（ARRA）將再生技術分為5種不同的類型：廠拌熱再生、就地熱再生、廠拌冷再生、就地冷再生和全深式再生[2]。我國現行《公路瀝青路面再生技術規范》（JTGF41—2008）中也沿用了上述分類方法[3]，其中冷再生是指通過對舊瀝青路面的銑刨、破碎、篩分，使其成為再生集料，并按一定比例添加新集料，以乳化瀝青或泡沬瀝青、水泥等為膠結料進行常溫拌和鋪筑的一種路面再生形式[4]。圖1-1所示為乳化瀝青冷再生混合料以及攤鋪作業施工現場。使用冷再生技術進行瀝青路面養護的主要優勢[5]包括： （1）循環利用不可再生的石料資源； （2）減輕廢舊瀝青料處理問題，保護環境； （3）相較于其他養護手段更節約能源； （4）修復路表裂縫，消除車轍、坑槽以及松散等病害； （5）不影響土基層和基層路面材料； （6）保持現有路面的線型和標高，糾正路面縱橫向坡度； （7）選擇合適的新集料以及膠結料可以修復現有路面級配、膠結料等問題； （8）提高路面平整度以及結構強度； （9）養護施工期短，縮短施工期交通封閉時間； （10）節省養護費用。 美國*早在1915年開始試驗瀝青路面材料再生技術，但當時大規模的新路建設導致這項技術進展緩慢；直到1973年全球石油危機爆發以后，瀝青路面養護與再生技術才逐漸被重視起來，并迅速在全美推廣應用，且在全球范圍內引發廣泛研究[6]。至1987年，美國已有24個州應用乳化瀝青就地冷再生技術，5個州建設了冷再生試驗路，主要應用在郡縣級公路（31%）、次等級高速公路（31%）以及城市道路（19%），高等級高速公路以及州際高速公路僅占比12%和7%，且絕大部分（95%）都是應用在路面基層。20世紀90年代開始，美國開展了大規模的冷再生路段試驗。1996年，艾奧瓦州鋪設了97條就地冷再生路段，其中的18條路段被用來評估路面使用性能的影響因素，包括路齡、地理位置、交通量、瀝青罩面層特性以及路基條件等，并在US-20號公路上試驗研究了泡沬瀝青的配合比設計方法西歐國家也十分重視這項技術。德國是*早將再生料應用于高速公路路面養護的國家，1978年就將全部廢棄瀝青路面材料加以回收利用。芬蘭幾乎所有的城鎮都組織舊路面材料的收集和儲存工作。法國已在高速公路和一些重交通道路的路面修復工程中推廣應用這項技術。 日本從1976年開始進行再生瀝青混合料應用技術的研究，1980年廠拌再生瀝青混合料累計達50萬t；日本道路協會于1984年出版了《路面廢料再生利用技術指南》，并且就廠拌再生有關技術編成了手冊，極大地推動了路面再生利用技術的發展；到2002年再生瀝青混合料已達4167.1萬t，占全年瀝青混合料產量的54.77%，極大地節約了材料、投資，并有效保護了環境。 縱觀發達國家的瀝青路面再生利用技術的發展狀況，可見其特別重視再生技術的實用性研究，并取得了很大的成果，已經形成一套比較完整的再生技術，達到了規范化和標準化的程度，但世界上對于瀝青路面再生技術還沒有統一的規范。在我國，瀝青層的就地冷再生主要應用于高速公路，而瀝青層和基層一起進行的全深式冷再生通常應用于普通公路，并且二者在原材料品質、路用性能以及工程目的等方面差異較大。表1-1中是我國應用冷再生技術的典型工程案例。 當前，在世界范圍內來看，乳化瀝青冷再生混合料僅用于基層或者應用于低交通等級道路。在我國，乳化瀝青冷再生混合料已開始在高等級路面的下面層進行了較大規模的應用。隨著節能減排與資源循環利用意識的不斷增強，冷再生技術的應用由路面較低的結構層次向較高的結構層次拓展是必然的趨勢，也是實現RAP高效再生的重要途徑之一。 1.3冷再生關鍵技術理論研究現狀與發展趨勢 歐美等發達國家重視再生實用性的研究，在再生劑的開發以及實際工程應用中挖掘、銑刨、破碎、拌和等機械設備的研制方面都取得了很大的成就，正逐步形成一套比較完整的再生實用技術，并且達到了規范化和標準化的程度，但對瀝青再生機理的理論研究較少。 目前，冷再生結構層多用于路面基層或者瀝青層下面層，當前的發展趨向于應用在更高的結構層，這就對冷再生混合料的性能提出了更高的要求。乳化瀝青冷再生混合料的路用性能與普通瀝青混合料存在明顯的差距。近年來，已有研究開始關注與提高冷再生混合料的使用性能，進一步提高其應用層位[13]。國內外研究人員針對提髙冷再生混合料的抗水損害性能、抗車轍性能及耐久性等方面開展了大量的研究。其中，冷再生混合料強度是研究的重點及熱點問題，也是其應用中*重要的力學指標；在強度機理方面，國內外研究人員側重關注養生時間及冷再生混合料的宏觀性能變化規律。一般認為，水泥在冷再生混合料中能夠促進乳化瀝青的破乳，同時水化產物能夠提高內摩擦力，從而提高混合料的早期及后期宏觀強度，其中養生溫度、含水率都對早期強度有著重要的影響，而較多的水泥會加大冷再生混合料的開裂風險。 傳統的瀝青混合料設計基本上采用宏觀試驗研究的現象學經驗方法，忽略了浙青混合料內部的空隙、浙青膠漿和集料的力學特性、界面的相互作用等因素。隨著各種先進材料測試設備的開發應用，微細觀尺度測試技術被引入了路面材料的研究中，以評價混合料組分的微細觀形態與分布狀況以及瀝青-集料的黏附作用、新舊瀝青融合狀態等微細觀形態，進而從微觀-細觀-宏觀多尺度聯立的角度來評價混合料的使用性能。 相比于熱拌瀝青混合料以及熱再生瀝青混合料，冷再生瀝青混合料復合多相的材料組成使得其內部結構尤其是界面結構更加復雜。針對冷再生浙青混合料，基于X射線CT掃描、掃描電子顯微鏡和數字圖像處理等技術，對乳化瀝青冷再生混合料的空隙分布特性、水泥水化產物形態、砂漿厚度組成、粗集料分布與顆粒形狀特性等微細觀形態的研究取得了較多的成果。研究發現，首先，水泥水化產物水化硅酸鈣（C-S-H）在混凝土膠漿-集料界面微觀結構中呈針狀和簇狀分布，與瀝青膜相互交織，形成空間立體網狀結構裹覆在集料周圍，對膠楽-集料界面、復合膠漿以及空隙起“加筋”與“填充”作用，其有助于提高混合料的抗拉強度，但是其內部微觀缺陷會降低瀝青與水泥的黏結力以及水化產物的強度[151。其次，RAP顆粒團內部結構以及強度對冷再生瀝青混合料的強度以及變形性能有非常關鍵的影響。RAP顆粒團主要由舊集料、填料、老化浙青黏結形成，其物理與力學性質不均勻，受荷載時易松散或變形；冷再生瀝青混合料離散元仿真表明，隨著壓實過程中碾壓遍數增多，發生破損的RAP顆粒會增多，從而導致混合料的級配發生變化。再者，元素分析表明，水泥乳化瀝青冷再生混合料存在與普通水泥混凝土相同的水泥基界面過渡區，由鈣礬石、氫氧化鈣和硅酸鈣結構組成，其強度和模量均低于水泥膠漿部分，而孔隙率、氫氧化韓晶體含量及取向性高于水泥膠漿[16]。 綜上，浙青路面材料多尺度力學特性表征的研究為解決目前瀝青混合料性能預估與瀝青路面服役期間病害發展程度無法匹配的矛盾提供了有力的工具，也是當前冷再生關鍵技術研究的發展趨勢。 第2章乳化瀝青作用原理與制備 2.1概述 乳化瀝青是由微小顆粒懸浮在水介質中形成的溶液。所謂乳化瀝青，就是將瀝青熱熔，經過機械作用，瀝青以細小的微滴狀態分散于含有乳化劑的水溶液中，形成水包油狀的瀝青乳液，這種乳狀液在常溫下呈液態[17]。乳化瀝青的組成通常包括瀝青、水、乳化劑、穩定劑、無機酸和必要的改性劑等。圖2-1所示為實驗室內制備的乳化瀝青樣品。 乳化瀝青冷再生混合料是以乳化瀝青、水泥等為主要膠結料，將銑刨后的回收舊料以及新集料重新黏結而形成的新混合料。其中乳化瀝青是*重要的組成部分，直接決定冷再生混合料的性能優劣。乳化瀝青的性能直接影響到乳化瀝青的生產、儲存、施工和長期使用性能。在生產過程中，瀝青應當容易乳化；在施工過程中，乳化瀝青應具有合適的破乳時間，充分滿足施工要求和開放交通的要求。同時，乳化瀝青與集料之間應具有良好的黏附性能，以確保混合料的性能。因此，乳化瀝青的選擇是瀝青路面冷再生技術中的重點工作。 本章著重闡述乳化瀝青的成乳-穩定-破乳作用機理，并對乳化瀝青的制備過程與質量檢驗進行了分析，主要內容包括第2節乳化瀝青簡介與分類、第3節乳化瀝青作用原理、第4節乳化瀝青的制備以及第5節乳化瀝青破乳速度表征與分析。
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