（市政工程专业论文）现场热再生沥青路面低温性能试验研究.pdf

人造理j ：人学硕_ ：学1 _ 7 ：论文 摘要 目前，我国公路事姚进入建修并举阶段，养护工作量只益增加。现场热掰生作为一 耱方便实羯酶鼹嚣霉奄方式，在遥爨缝修莠护工佟中褥羁越来麓广泛的应焉。老纯黪沥 青路面往往表现出较强的劲度，不利于其低温情7 兄卜路用性能的发挥，然而埘r 再生后 的沥肯混凝七的低温性能榆验又律往被忽视。因此，本文埘f 规场热再生路丽低温性能 豹检验及其变化援律的磷究显建宽为燕要。 本次磷究以国道g 1 0 2 线k 6 4 3 k 6 4 8 段现场热荐牛项露为依托，项r 确定l 目耩掺 配率为8 0 ，另外选取了l o o 旧料与6 0 旧料掺配率两种情况进行对比研究。已有研 究表明，溯青低温性能对于沥青混合料低温性能的影响高达8 7 ，因此本文对三种沥青 及溺青混合精靛低潼楼缆徽了试验分褥。霹予溺帮豹羝温毪旋锻了鬻麓羝滠撩轹懿检验 及s h r p 方法的评价，并将常舰指标与s h r p 指标进行了扶关联分析，得到了二者的相 关关系；糕于b b r 试验得到了再生沥青流变性能。对于再生沥青混合料，则采用公 路沥青路灏藏工技术援藏推荐的小粱弯兹试验，对其 琵温情掇下强度、变澎、模量及 应变能等捂标的变亿蕊律避行了分析总结。 研究农明，再生后沥青及沥青混合料的低温蚀能均得到了很大程度的撮商，表现为 再生沥青的低温针入艘、延度增加，当量脆点降低，针入度指数减小，蠕变锄度降低， 孀交速率熬浚：孬垒三溺港凌台崧浆酸繇萤载增燕、黢蓼应交增大、酸臻酝霉溪酌能量增 加。随着i 娃料掺配率的降低，各项指标有所提高，但提高的程度相对减缓。 关键词：溅场热再生；褥生沥青路颟；低温性能；魁料掺配率 人连理l ：人学硕十学能论文 s t u d yo n t h ep e r f o r m a n c eo fh o ti n p l a c er e c l a i m e d a s p h a l t p a v e m e n ta t l o wt e m p e r a t u r e a b s t r a c t r e c e n ty e a r s 。h i g h w a yc o n s t r u c t i o ni nc h i n ah a sb e e ns t e p p e di n t oap e r i o dw h e nt h e r e q u i r e m e n to fr e p a i ri sa si m p o r t a n ta st h ec o n s t r u c t i o n t h eh o ti n p l a c er e c y c l i n g t e c h n o l o g yh a sb e e nu s e dw i d e l yb e c a u s eo f i t sc o n v e n i e n c ea n dp r a c t i c a l i t y ，a g i n gp a v e m e n t a l w a y sh a ss t r o n g e rs t i f f n e s s ，w h i c hi s u n f a v o r a b l et ot h eq u a t i t yo fp a v e m e n ta tl o w t e m p e r t a t u r ea n dt h i sf a c t o ri so f t e ni g n o r 穗s oi ti sn e c e s s a r yt os t u d yo nt h ep e r f o r m a n c eo f h o ti n - p l a c er e c l a i m 甜a s p h a l tp a v e m e n ta tl o wt e m p e r a t u r e 强es t u d yi sb a s e do nt h eh o ti n - p l a c er e c y c l i n gp r o j e c to f h i g h w a yg 1 0 2 f r o mk 6 4 3t o k 6 4 8 ，i nt h i sp r o j e c t ，t h ep e r c e n to fo l dm a t e r i a l sw a ss e ta t8 0 a n dt w ok i n d so fp e r c e n t s 10 0 a n d6 0 a l s ob ec o n s i d e r e dt om a k ec o m p a r a t i o n b e c a u s eo ft h ep e r f o r m a n c eo f a s p h a l tm i x t u r ea tl o wt e m p e r a t u r e si sl a r g e l ya f f e c t e db yt h ea s p h a l t , b o t ho ft h e mh a v eb e e n e x a m i n e d ，b o t hc o l m n o ni n d e x e sa n ds h r pi n d e x e so ft h ea s p h a l t sh a v eb e e nt e s t e d ，a n d t h e i rg r e yc o r r e l a t i o nw a so b t a i n e d b a s e do nt h eb u r t e s t ，c r e e pr e g u l a t i o no ft h er e c l a i m e d a s p h a l tw a so b t a i n e d ，b e a mb e n dt e s tw a sc a r r i e do u tf o r t h ea s p h a l tm i x t u r e ，g o tt h er e g u l a r o f d e s t r o yl o a d d e s t r o yd e f o r m m o d u l u sa n dc u r v a t u r es t r a i ne n e r g y i th a sb e e na p p r o v e dt h 融t h ep e r f o r m a n c eo fr e c l a i m e da s p h a l ta n da s p h a l tm i x t u r ea 主 l o wt e m p e r a t u r e sa r em u c hb e t t e rt h a nt h eo l do n e s f o rt h er e c l a i m e da s p h a l t ，p e n e t r a t i o n d e g r e ea n dd u c t i l i t ya tl o w 据m p e f a t u 瓣si n c r e a s e , w h i l ee q u i v a l e n tb r i t t l ep o i n ta n d p e n e t r a t i o ni n d e xd e c r e a s e s ，c r e e ps t i f f n e s sc o m e sd o w na n dc r e e pv e l o c i t yi n c r e a s e s f o rt h e r e c l a i m e da s p h a l tm i x t u r e ，a l o fd e s t r o yl o a d ，d e s t r o yd e f o r ma n dc u r v a t u r es t r a i ne n e r g y i n c r e a s e w i t ht h ep e r c e n to fo l dm a t e r i a l sd e c r e a s e s ，a l lt h ei n d e x e sa r ei m p r o v e d ，b u tt h e r a t i oo f i m p r o v e m e n tb e c o m e ss m a l l e r k e yw o r d s ：h o ti n - p l a c er e c y c l i n g ；r e c l a i m e da s p h a l tp a v e m e n t ；p e r f o r m a n c ea tl o w t e m p e r a t u r e s ；p e r c e n to f t h eo l dm a t e r i f l i j l 独创性说明 作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理 工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：业嗍趟1 6 6 人连理i ：人学硕十研究生学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位 论文版权使用规定”，同意大连理工大学保溶并向国家有关部门或机构送 交学位论文酶复昏俘和毫子版，允许论文被查阕和倍阏。本久授权大连理 工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也 可呆鼹影帮、缩印或扫描等复测手段保存静汇编学位论文。 作者弛壶i 童二 导 雨签名： 人连理i ：人学硕十学位论文 1 绪论 1 1沥青混凝土现场热再生技术简介 自沈大高速公路通车以来，我田公路事、止进入一个快速增长的阶段，交通部2 0 0 6 年公路水路交通 j ：、i k 发展统汁公报指出，截至2 0 0 6 年底我国已形成公路总咀稃3 4 5 7 0 万公瞿，其中高速公路达4 5 3 万公罩。山于沥青路面具有表面甲整、无接缝、行车舒适、 耐磨性好、振动小、噪卢低、施一j 期短等优点，在我围公路建设中广泛被采用。据统 计，我国有8 0 以上的高等级公路路面采用沥青混凝土路面修建。随着通车时阳j 的增加， 早期修建的高速公路已陆续进入大、中修期，加之交通量的增大及部分车辆超载严重等 现象，导致许多路面未达到设计年限就出现了车辙、裂缝、松散等病害，严重影响了行 车质量，维修养护的工作量r i 益增大。目前我国已从初期的公路建设阶段逐渐步入建修 并举的发展阶段。对原有路面的翻修、铣刨产生大量的废旧沥青混凝土。事实上，即使 沥青路面达到它的使用寿命，其中的材料仍有很大的经济价值，如果单纯将其废弃，既 污染了环境又造成了极大的浪费。2 0 0 7 年全国交通工作会议上，交通部部长李盛霖提出： 交通发展面临的资源和环境形势r 趋严峻，继续沿用传统的增长方式推进交通发展难以 为继，必须峄决走出一条资源符约平u 环境友好的交通发展之路。要大力发展交通循环经 济，推进工业废料综合利用、再生资源回收利用，扩大废弃路面材料的回收利用，研发 推广能源替代、材料再生等新技术【2 】。由此可见，加强研究推广路面再生应用技术，是 我国今后公路建设事业中一项十分重要的任务，而其中大部分的工作是解决沥青路面的 再生问题。 沥青混凝土再生方法按施工温度分可分为：热再生和冷再生两种。冷再生技术通常 用乳化沥青、泡沫沥青等稳定剂在常温下再牛旧沥青混合料；热再生技术通常是将旧沥 青混合料在加热的情况下通过掺加再生剂或新沥青( 或二者混合使用) 来再生旧沥青 混合料。热再生工艺按施工场地来分，有厂拌热再生和现场热再生两种。厂拌热再生是 将旧沥青混合料运至拌和站，通过沥青拌和楼集中加热拌和再生；现场热再生是用热再 生机组，在施工现场将旧沥青混凝土路面加热、翻松，通过喷洒再生剂现场拌和后就地 摊铺碾压成型的再生工艺。现场热再生可以一次性实现就地旧沥青路面再生，把原材料 和需翻修的路面重新结合；或者是通过两阶段完成，即先将再生料重新压实，然后在上 面再铺一1 层磨耗层。现场热再生具有以下优点：( 1 ) 节省了材料转运费用、交通干扰小。 沥青混凝土路面现场热再生只对一个车道进行维修，维修时只需封闭一个车道，其余车 道可以丌放交通，最大限度地减少了路面维修给交通带来的干扰和影响。( 2 ) 技术优势： 现场热再生沥青路面低温性能试验研究 有利于沥青混凝土路面层问联接。沥青混凝士路面的设计理论是完全连续弹性体系， 如果层问不联接或联接1 i 好，层间剪应力显著增大极容易造成沥青混凝土面层的剪切 破坏。采用沥青混凝上路面现场热再生技术，由于再生层与老路面的联接是热联接，几 乎为一体杜绝了层间联接不良的问题。改善路面级配。i h 沥青路面在多年行车作用 下，其集料都会细化，一般粗颗粒减少，细料增多。沥青混凝土路面现场热再生可以针 对】e j 路面情况水重新调整级配，使再生后的路血f 级配得以改善，延长路面的使用寿命。 恢复沥青的性能和沥青混凝土路面的柔韧性。沥肯混凝e 路面经过多年的使用，在荷 载、光照、热、雨水等各种因素的作用下，沥青老化，延度大大降低，沥青混凝土柔韧性 越来越差，变得脆硬，抗变形能力下降，容易j l ：裂。现场热再生技术可恢复或大部分恢复 沥青的路用性能使沥青混凝土路面重新变得柔韧，从而延长路面的使用寿命。没有 接缝漏水的问题。传统的冷铣刨方式，如果是全路面铣刨后全宽摊铺新沥青混凝土路面 不存在接缝问题：如果是只铣刨摊铺一个车道，就存在接缝问题。由于冷铣刨时，接缝处 原路面粒料往往会被铣松，新旧路面如果结合不好极容易漏水，使路面再接缝处过早 破坏。采用现场热再生技术时纵向接缝是热接缝彻底杜绝了接缝漏水而产生的病害 【3 】。 ( 3 ) 节省筑路材料，有利于环境保护。根据美国联邦公路管理局的调查，i h 沥青路 面再生利用，可节约材料费5 3 4 ，路面降低造价2 5 左右，沥青节约5 0 。我国在2 0 世纪8 0 年代的经验表明，由于铺筑再生沥青路面，其材料费平均节省4 5 5 0 。降 低工程造价2 0 2 5 ，大体上与困外许多国家的经验相当【4 】。但这种工艺的区限性在 于：再生深度通常在2 5 c m 6 c m ，适合处理车辙、泛油、麻面和磨光等表面缺陷，但对 需进行结构性再生中、下层以至基层损坏的情况的路面大修无能为力；对原路面材料的 级配i 局整幅度有限，也难以去除不适合再生的旧料；由于不加入或加入很少新沥青，必 须利用专门的再生剂恢复沥青的性能，难以保障路面的耐久性，再生后路面的质量稳定 性有所减弱。这种工艺多用于基层承载能力良好、面层因疲劳而龟裂的路段。特别适用 于老化不太严重，但平整度较差的高等级公路沥青路面上面层病害的修复，可恢复沥青 上面层物理力学性能。 1 2 现场热再生技术在国内外应用与研究 1 2 1 国外应用与研究现状 美国对于路面材料的再生利用早在上个世纪初就已经开始，大规模使用是在六、七 十年代。到八十年代术美国再生沥青混合料的用量几乎为全部路用沥青混合料的一半， 并在再生剂开发、再生混合料的设计、施工设备等方面的研究也日趋深入。沥青路面的 一 一些型尘型业坐堡兰 羹 l s f f n i 赀i5 - - 2 0f l 炎儿，利料的t l i i ! l , f qj i 红： 达8 0 瞅d i i i l 、l 尔世1 分弧雠这川1 - 1 t d t t ! ! l i i 址_ | = 2 i i l 将i f 小洲1 1 j _ _ d 合 ：i 川1 ：j 述公j | i j l 【 t f t t f l h f i , j i l l 家，i 吖h 19 7 8 印就l 爻 规y - 发，r 浙1 1 什d 利的j 用j 川收利川，外、儿f 旧i 九1 7 s s s , j i f s 。 邯g f 彭f 掷材利们收纯种f 储 仃i 州，j i i l l l 个和i1 攫j 1 1j 低* 绒公j i 【； n 7 j 路i f i i l 。j f ：j 。；，近i 印l 川- - r 幺迎j 进j | _ 。， ：j 址n 也l 始化“述公i j ! f | = | l “j 啊文j 匝进j i ! n ：_ j | ! 并修复tw t i t | 1 i ”训j 这顺 皇术 圳另、冀j f i i t ：d6 0 卜代l ：女j 汕j | r i 哳i f l i i l l i7 i - t 2 d c z t l 勺俐 。1 9 8 4 j i l l 版j 哆，i “符j lj j j l 。r 混；疑1 h 慨述详细介 f j 7i q ：牛坎术农1 9 i 坏联化这 领域【b 墩f ! 门, 7 1 3 02 0 3 0 b c ，针入度指数p i 的提高，可增加沥青路面的抗_ 午= 辙能力 2 ，说明随着旧料掺配率的提高，沥青的抗车辙 能力增强。从三种沥青当量软化点t 8 0 0 的数值比较中f 叮以看出，a b c ，与p l 变化 趋势一致，说明从高温抗变形能力看，老化沥青优于再，卜沥青。但是沥青的高温抗形变 能力与低温抗裂能力往往是相互矛盾的。从当量脆点的变化趋势b c ， 说叫i l i7 i - j = f | j 的圳入仕洲i f mj 2 = f ! ( 感仆增人7 l ! t j j j j f c 的低濉引入嫂、“1 f l , ：l i r a - i 、f 眨涨 延嫂指 ，j ：均优jb ，酏叫新浙i r 比例的挺“仃助j i i f 小洳i 。j f g , i l 能的提尚，综i i 以f 旨、n 0 结小，p i 歧1 0 c 延j 坚所眨映的刊一汕i 舶t 濉h 能仆jr 乃( ba ，15c 针入奠 及“伯钏艟j 。zt 1 二所j 曼映的1 ；【| f 汕 洲巾牛能】：为b c a 3 3 s h r p 试验分析 331 蠕变劲度实验分析 洲f 。，址种热粘弹t t 利料，f i 【岛濉条f l 一 ? 或dc t t f j f , ；i 裁作川情况r ，澌l 鸬r i 介纠f _ | j 性：帙像粘。陀液体 i l f j f f + 。( i i k i v q 人7 i 或爿怏述t 0 披| 锄i s ；h ti - ，澌1 1 r 结合荆的一i t ：4 ：t f 象一 个弹。陀川体。人多数 况，澌l 种q h 状处j i 矗之i _ i ij ，小能f 9j 确i 分【“，为j 表f 1 1 i 9 j i 7 ，i ：某 濉皮t f | j 桀倚找作j ij jn | j f i qj 、i oo 心坐父系，j i 入j 7 劲度模b = n 0 概念。s h r pi t 划的| j l 暖要成粜就址提丁“按。陀能分级的m l 。r 歧结科j ：m 范”，亿此舰范- 刈沥l j 的 低滁陀能提了仃效的阿接j j ! _ 试山浊：乐川；。川i i 柒流变 y ( b b r ) , j j j j 。f 结合利的蠕变劲 馊s 【t ) 投s ( t ) 刈数变化线的剩一爷l l i 进行洲试s i i r pf i j | _ 究认为，符 j j j r 利= | ：= | 的蛆i i 变劲 度人人，j ! | j 。i ! 现雌r n ，踏i l l l 容埸”裂破坏 冬| 曩2 弯帅棠；缸坚仪投姨加妓办式 f i g3 2 b b ra n di t sm o d eo fl o a d i n g 现场热再生i _ l i j 街路面低温性能试验研究 小粱试簸示意图如圈所示， 幽3 3b b r 试验示意嘲 蚤南3 。3 耱l es k e t c ho f b b rt e s t 荷载位移 篷3 4 蓊载及静移窝纯翻 f i g 3 , 4 l o a dd e f o r m a t i o nd i a g r a m 试验中，采用梁分析理论获褥沥青的蠕变劲度。讨箕公式如下。”： n ， 跗2 蕊y 丽l - ( 3 1 ) 式中：s ( f ) 一随时间变化的蠕变劲度； p 一施女e 僵载，9 8 0 r a n ； 梁支架问鼹，1 0 2 m m ； b 梁高，1 2 5 r a m ； h 梁宽，6 2 5 r a m ： 8 ( 0 。随辩闼凌纯懿交形，t = 6 0 s b b r 试验数据是通过数据采集设番自动每隔0 5 s 或更少的时间采集次数据，采 集嚣的数攥镪播趣载时闲( s ) ，蔫载大奎( r a n ) ，变形( 巍度秘n ) 及瀑度( ) 。瞧繁靛较 孛 自动按式( 3 1 ) 计算加载时闽分别为8 ，1 5 ，3 0 ，6 0 ，t 2 0 ，2 4 0 s 的劲度模量。将计算的 劲度模量的对数与时间对数进行二次多项式回归，通过回归确定模型的系数后，再求解 拟合劲度鼹线的斜率。【2 8 l 一2 4 丧m _ l l i 湖。端* 娈幼j 坐i 啦绌小挺( tt i ( ) s ，一p 似：m i i _ a b3 9 c r e e ps t i t h e s so l a s p h a l t s “= 6 0 su n i t s ：m p a ) s ( t 2 6 ( ) s ) m p a11c 一1h c2 i ( 2 0 ： 1 “ l 【j 2 、lhc 州种温嫂f ，冲 l 洲i t “i l r ；变劲艘均一1 、 符台s i i r pf ，j 、准：2 4c e i , j ，九沦老化浙f j 迹址阿乍溯l f ，j l 蚌j i 变劲f 竖均人j 蜕1 9j 化此m 膛l 、，沥f f 体规较曲川砬一陀，l 经厄法满足路川一陀能的蛭求。 d 口浙阿 棚j 1 0 | 口f l i 冬l ： 5 。制。 j j 。i 小f4 * & j 竖卜蚶j 竖劫慢z 0 【g ( w 6 0 s ) f i g3 5c r e e ps l i f f i l e s so f a s p h a h sa td i f l e r e n tt e m p e r a t u r e s ( t = 6 0 s ) “】n m p a f ) f ) m p a 丁= 一】2 ，t - 6 0 s 州，s ( c ) s ( a ) s ( a ) 说驯f 耳，i - n 及少墨 新沥l j 的 j h z , 没铂降低此温度i ：z - 化沥1 1 r 的蠕变劲艘，反i 町他e l i 变劲度增加；s ( ( ：) 小j - s ( f j ) ，酏wj 进 步增加新洳 。川j ；i ! 仃助j j 蝣嚣变劲度的降低；s ( ( 、j 十u 计rs ( a ) 有所降低， 付f 菏况i = 4 i 叫溉说l 村尽钳提两了新沥j 7 的添加量，f 几垲娃螨变劲艘十i l x , j - j i 老化沏爵行 没仃f ! 剑微好的段薄：t - 一18 c ，t - 6 0 时s ，i 种沏j 。i 1 l ( a 蛳娈劲度十x , jjt = 一1 2 v 时握f 西 f 冉以i ， ：种浙j i 的虹l j 变劲嫂s ( b ) s ( a ) ，说明在此温度卜再! i 三沥青的性能相对于老化沥青并末有 所改善，反而呈现更强的脆性，其中b 的脆性更为明显。从图中可以看出，温度越低， 沥青蠕变劲度越大；温度越低，蠕变劲度值增加的幅度越大。 3 3 2 蠕变速率实验分析 b b r 试验评价沥青结合料低温性能的另一项指标为蠕变速率m ，即s ( t ) t 双对数变 化陆线的斜率。s h r p 研究认为，表征沥青低温劲度随时问的变化率m 值越大，则意味 着当温度下降使路面产生收缩时，结合料的劲度的变化越快，则材料中的拉应力减小越 快，低温开裂的可能性则越小【”。规范要求t = 6 0 s 时，m 大于0 3 0 。 表3 1 0 不同温度二种洲青蠕变劫度随时间变化表 t a b 3 1 0 c h a n g e so f t h ec r e e ps t i f f n e s so f a s p h a l t sa td i f f e r e n tt e m p c r a m r e sw i t ht i m e 将表3 8 所列的蠕变劲度值取对数后，按式3 2 与时间对数进行二次多项式回归， 通过回归确定模型的系数，按式3 3 求解拟合劲度曲线的斜率m 值。 l g s ( t ) = d + 6 【1 9 ( f ) 】+ c 1 9 ( f ) 】2( 3 2 ) m 刮等器| ：| 6 忆酬 s ， 人连理i ：人学硕十学位论文 9 0 3l _ 1 7 61 4 7 71 7 7 82 0 7 9 2 3 8 0 十t ( a ) ：一2 4 一- 一t ( b ) 一2 4 t ( c ) = 一2 4 t ( a ) 一1 8 + t ( b ) = 一1 8 + t ( c ) 一1 8 t t ( a ) 一1 2 t ( b ) 一1 2 t ( c ) 一1 2 辑 图3 6 不同温度i z 种澌青烈对数曲线圈 f i g 3 6d o u b l e l o g a r i t h m i cc u r v ec h a r ta td i f f e r e n tt e m p e r a t u r e so f a s p h a l t s 表3 1 1 同门系数表 t a b 3 11 r e g r e s sc o e f f i c i e n t s 贝l j m ( t = 6 0 s ) = b + 2 c l g ( 6 0 ) i 表3 1 2 不同温度f 二种沥青蠕变速率统计表 t a b 3 1 2 c r e e pv e l o c i t yo fa s p h a l t sa td i f f e r e n tt e m p e r a t u r e s 一2 7 0 佰 巧 弱： 两 巧0 已 2 巳 l 口一宕l l | i ： 7 小lj i 】；“2rf t i - ；j j j 】r4 喘j ，# ( t = 6 0 s ) f i g37 c r e e pv e l o c i t yo f a s p h a l t sa td i f f e r e n tt e m p e r a t u r e s 从1 | 冬| j 以朽， - j f l | l 温腹l i 蜘坐述一红天系均为m ( c ) ，m ( b ) m ( a ) ，蜕1 9 川 个刷及 新浙l 。r 的加入对j i 老化溯l i * i ；变述半订所捉l 以。u | j 潞艘r 降时，l i t ：7 i - i j j jl ，劲叟1 = ：| ： l i 降 速望快，j j j j 占内泅、i 力释放快，4 ：埸发乍j 裂。n - t - 一12 c ，t - 6 0 s 时， 种i j j j f r 释放内 r ： t m 力的能力均符合s h r pj 抛4 f f f l q 嘤二r ，u | j j | i 址低i 5 * & 皮为2 2 州，种沥i r 的低温性能椰满址路川陀能的要求：作t = 一1 8 ，t = 6 0 si i , ，m ( a ) 小j 一03 ，醴【y j 此时老 化沥1 1 i f 门j 、i 力释放能力l 经小能满足j i ! 川+ 陀能f 门篮求，i ( i jm ( c ) m ( b ) 均大j o3 ，表l yj 扯此温度卜| l j 乍j = f | j 及新i j ：j 1 知锄1 1 入提f 曲了老化沥f r 的跚川一睢能，使jl 低温适应能j 得到 r _ f l 缇：n t - 6 0 s ，t - 一2 4 。c ，种澌i i 的蚧7 坚劲度变化述，红均达1 嘻j 胤范要求，仉m ( b ) 、 m ( c ) 村i x , tj + m ( a ) 还足仃所改薄，化im ( c ) 棚刈j 二m ( b ) 挺l 剐1 】f 1 1 度已叫娃溅小，说l 刿住此温 度f 新浙甫摊商蝌j 变迷率的能力已小| _ _ j j 硅。 综f 刊瞒娈劲度s ( t ) 及蠕变述，钲m 两财r ，j 、，“j 以褂二种澌l w 门低濉性能分级。按 s h r p 沥 结f 料分级枷、“j ：，浙l fa 低温分级为2 2 级，ir 7 r 沥1 rb 、c 均为2 8 缀， 婀小i j j j 占的低温4 i i ：lj c 提l 岛了个等级，说 ”jn 牛剂及新澌i f f 门加入 f - 胜r 老化沥占的低 濉使川范，最低路i l l f 设汁“i 度i t i 一2 2 。c 降低1 i 蜊。c 。 人连理i ：人学硕十学位论文 4 再生沥青b b r 试验分析 4 ，1再生沥青b b r 试骏灰关联分析 s h r p ； 翎提帛的蠕变绚度s ( t ) 及蝣变速率m 两颈指标能够较蕈 地反映溺青结合料 的路用性能，f h 是目d i 我n 人部分地尚小具备购燕s h r p 实验设备的能力，因此有必 要分析b b r 试验锝出的搬标与常规试验搬标之问的棚关性，以便在评价再生泐巍结合 瓣低湛往戆l ：筏到蘧婆可行静方法。 4 1 1 灰关联理论概述 部分信息已知部分信息来知的系统h q 做灰色系统。扶色系统理论提供了贫偿患情况 下解决复杂系统潼霆豹瑟途径。荻垂系统捷鑫了一秘耨懿努辑方法，稼为系统豹关联菠 分析方法。这怒根据冈索之自j 发展态势的相似或相异程度，来衡量因素问关联程度的方 法，是动态过程发展念势的爱化比较分析”“。这些因素的比较分析，实质上是几种曲 线闼凡簿形状爨奄比较分概，即认为几谚形状越接近，潮发震交讫态势越接近，关联程度 趣大。出于关联度分析方法是按发展趋镑作分衙，嚣魏对徉本量静多少没有遭分要求， 也不需要典型的分布规律便可以从众多阑素中提炼影响系统的主要闵素、主要特征和因 綮间系统影响的差异，计算量小，且其结果与定性分析结果相吻台，因瓶该法具霄广泛 憨实爰瞧。 4 ，1 2 灰关联分析步骤 关联分析酋先要指出参考数列和比辙数列： 蜀= x o ( 1 x x o ( 2 ) ，五( 摊) 迓兔参考数羁蜀； 置= x 舯) 墨( 2 ) ，置( h ) j 记为比较数列 ( 江l ，2 ，3 ，m ) 对上述每个序列做均值化处理，得到新的参考数列矗和比较数列i ： 矧弛獭驯 - j 等，等，t 警 式中：夏：塑坠婆粤捌 吲列墉( 2 ) ，驰) = 挈，掣，挈 式中：葛；墨垡兰墨堡窖二型 s = l ，2 ，聋。翩) 一2 9 现场热再生沥青路面低温性能试验研究 比较曲线与参考曲线在k 指标( 时间、空l h j ) 的关联系数为： 毒：m i n i m i n l y o ( k ) - 丁y , ( k ) l + 。m a x m l a x y o ( k ) - y r s ( k ) l ( 4 1 ) l k ( 女) 一i ( 女) l + f m a x m 肛【k ( ) 一誓( 七) i ” k = 1 ，2 ，3 ，n 式中f 为分辨系数，其值在0 - - 1 t b j ，通常取值为0 5 ；m i n m i n l k ( k ) - z ( 女) 1 称为 两级( 两个层次) 的最小差；m a x m a xl y o ( k ) - f ( 女) i 称为两级( 两个层次) 的最大差。 关联度的表达式为 一= 寺点( 七) ( 4 2 ) 一是曲线x i ( r ) 对参考曲线x o ( k ) 的关联度。关联度的大小次序决定了影响因素的 重要程度。 4 1 3s h r p 指标与常规指标灰关联分析 分别以一1 2 。c 、一1 8 。c 、一2 4 。c ，z = 6 0 s 时三种沥青的蠕变劲度s 及蠕变速率m 作为 参考数列x o ( k ) ，以1 5 针入度、针入度指数p t 、当量脆点t l2 、1 09 c 延度、2 5o c 钊- k 度、3 0 c 针入度、1 5 延度、软化点作为比较数列x ( ) 进行灰关联分析。 表d 1 蠕变勘度必联分析表 t a b 4 1 g r e yc o r r e l a t i o na n a l y s i so f c r e e ps t i f f n e s s 查! 兰里! ：叁：兰堡堂垡堡塞 从表中可以看出温度对于各指标与蠕变劲度的关联程度有影响，但程度不大。除 一1 8 。c 时，各指标关联顺序为靠 乃 ) 屁以 以 一尼，其余两个温度下指标关联程 度均为乃 儿 一 心 儿 y 4 y 7 儿。 表4 ，2 蠕变迷率欠联分析表 t a b 4 2 g r e yc o r r e l a t i o na n a l y s i so f c r e e pv e l o c i t y x q x l x 2 x 3 x 4 x s x bx 1x t 刎1 一一丧一4 媪r t l ：装羞葬媪葬媪延1 5 度c 1 2 1 82 4 。c 软化点 一 一 一 针入度 “ “： 延度针入度针入度量正度 ”“ b o 3 8 20 3 2 50 2 5 8 3 70 5 1 41 9 7 7 31 1 01 6 19 44 35 c 0 4 2 30 3 3 90 2 6 0 4 00 2 1 32 2 1 8 01 131 6 31 4 04 2 1 疑l 矍 y ty 2hh y s y b y 7h 蠕变速率一1 2 0 8 5 0 2o 5 6 6 8 0 9 8 3 00 7 4 4 3 0 8 1 7 0o 8 3 1 0o 7 3 6 60 8 5 8 3 关联结果 一1 8 c 0 8 1 7 7 0 5 3 9 10 9 4 1 90 7 1 8 5o ，7 8 5 70 , 7 9 8 50 7 1 5 5 0 8 4 8 4 2 4 0 8 4 4 1 0 5 4 5 70 9 6 1 3 o 7 3 7 9 0 8 0 9 1 0 ，8 2 2 70 7 3 8 20 8 3 4 9 温度对于各指标与蠕变速率的关联程度有影响，但程度不大。赊一2 4 。c 时，各关联 顺序为儿 一 蚝 心乃 乃 儿 托，其余两个温度下指标关联程度均为 九 蚝 托 蚝 以 y ， 儿。与蠕变劲度关联分析综合比较，可以看出当量脆点、软 化点、1 5 c 针入度这三个指标与再生沥青蠕变劲度、蠕变速率二者关联程度都比较好， 可以用来衡量再生沥青的低温性能。 一3 1 现场热再生沥青路面低温性能试验研究 4 2 再生沥青b b r 试验流变分析 4 2 1 b b r 沥青蠕变试验的本构模型 用b u r g e r s 四元模型表征沥青的粘弹性本构特性风3 羽， 图4 ，1b u r g e r s 模型 t a b 4 1 b u r g e r sm o d e l 模型的燹彤分成如图4 1 所不的弹性交形占一、粘流毛和粘弹性变形乞三部分，它们 的应力、应变关系分别为： = t y e i ( 4 3 ) 盯= 吼占； ( 4 4 ) 盯= e 3 毛+ 仉 ( 4 5 ) 总应变g 为： s = 占l + 占2 + 毛 ( 4 6 ) 其微分型本构方程为 盯+ p i + p 2 0 - ”2q 1 8 + q 2 e 4 ( 4 7 ) 其中b 2 音+ 警；见2 丽r 2 r 3 ；q j = 卵2 铲警- b u r g e r s 模型的蠕变柔量 ，( d = t + 当+ i l r 2e li 1 一e 一：) ( 4 8 ) 止3 b b r 小梁弯曲劲度模量 即，= 志= c i t + 百1 + 扣e = 蒜 。， 人迮理i 人学硕十学位论文 4 2 2 再生沥青粘弹性参数求解 可以通过不同温度下测得的沥青小梁劲度模量值，束反求沥青在各个温度下的粘弹 性参数。采用m a t l a b 计算软件进行曲线拟合，得到各参数值如f 表所示： 衷4 3 轴弹性系数同9 l 表 t a b ，4 3 v i s c o e l a s t i cp a r a m e t e r so f a s p h a l t s 将拟合所得到的不同沥青各温度下的粘弹性参数代入式4 9 得到利用粘弹性参数求 得的沥青小梁劲度模量值，如下表所示： 表4 4 劫度模苗计算值 t a b 4 4c a l c u l a t i o n so f s t i f f n e s sm o d u l u s 现场热再生洲青路面低温性能试验研究 平均差异( ) 0 1 5 8 0 8 3 8o 3 3 0o 6 4 41 0 0 60 3 4 80 6 0 21 0 5 40 7 8 3 由上表中数据可以看出，由b b r 试验得到蠕变劲度与根据沥青粘弹性参数计算得 出的蠕变劲度值之间的差异值较小，可以用粘弹性参数来计算沥青的蠕变劲度。 4 3 再生沥青粘弹- 性参数应用 流变模型确定的粘弹性参数可作为参数来评价再生沥青的性质，也可用于其他受力 条件下的应力、应变特性分析。 4 3 1 再生沥青低温区域时一温转换模型 粘弹性材料力学行为对于温度及加载时间具有明确的依赖性，高聚物的松弛模量和 蠕变柔量，既是时间的函数，又是温度的函数。在较低温度下需要较长时间才能观察到 人连理l ：人学硕十学f ：) = 论文 的某一松弛行为，能在较高温度下用较短时自j 柬获得。同理，某一蠕变试验可用适当提 高温度的办法在较短时j 、日j 内得出结果。即改变时间和改变温度二者等效，简称为时温等 效原型30 1 ，可表示为 y ( t ，t ) = y ( q ，t o ) ( 4 1 0 ) 上式表明，丁温度t 时刻的模量。叮以用t o 温度f 时刻的数值来表示。温度不同引起 的材料粘弹性性能变化，干h 当十对数时川坐标水平移动产生的结果。利用这样的时间温 度等效转换，我们可以将一定时m 范围、温度范围内的实验测定结果拓展到更广泛的时 间温度空问，将大大减少试验工作量。己知的满足式4 1 0 的物理量有蠕变柔量、松弛模 量、复模量、复柔量复粘度等。 可以建立一定的数学模型束定量地描述时温等效效应。对于蠕变柔量，当温度由r 变到瓦，满足 ， j ( t ，t ) = ，( 二，t o )( 4 1 1 ) 口r 其中：口，为位移因子，它仅为温度的函数； ， 二为由温度丁变到t o 时的折减时阳j ，t o 为参考温度。 口r 任何温度均可取作为参考温度，但选用的参考温度不同，各个温度曲线向参考温度 移动的量也不同，即口，有不同值。为了得到各种粘弹性特征函数主曲线，必须定量的 求出对于参考温度五的温度条件下的位移因子，可以利用w l f 公式及a r r h e n i u s 公式。 其中，w l f 公式的适用范围应为玻璃态脆化点疋+ 1 0 0 c ，而在沥青及沥青混合料 低温性能与沥青路面低温开裂问题的研究中，使用最多的是a r r h e n i u s