一种基于流变性能平衡设计的沥青再生剂用量确定方法技术

本发明专利技术公开了一种基于流变性能平衡设计的沥青再生剂用量确定方法，该方法步骤为：1)从铣刨料RAP中回收旧沥青；2)制备不同再生剂用量的再生沥青试样；3)测试再生沥青试样的复合剪切模量G*、高温不可恢复蠕变柔量Jnr‑3.2、疲劳失效寿命Nf和低温松弛模量G(t)、松弛速率mr(t)；4)确定最佳再生剂用量及类型。通过上述方式，本发明专利技术能够从反映再生沥青材料本质的流变性能出发，确定出旧沥青再生时最佳再生剂的用量及类型，使再生沥青混合料的路用性能满足要求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于流变性能平衡设计的沥青再生剂用量确定方法
本专利技术属于道路工程材料
，特别涉及一种基于流变性能平衡设计的沥青再生剂用量确定方法。
技术介绍
沥青路面在长期服役过程中受到水分、温度和荷载反复作用，使得路面中沥青产生老化、集料破碎，从而导致沥青路面出现车辙、裂缝、拥包等病害，服务性能下降。沥青路面热再生技术不仅可以将路面养护维修产生的铣刨料RAP循环利用，有效处置路面病害，缓和资源矛盾，而且适用层位广，经济效益、环保效应凸显。沥青路面再生过程中，需要向老化的旧沥青中掺加一定量的再生剂，对老化沥青组分和相容性进行调和，使其技术性质恢复至规范要求值或可接受的范围内。对于具体的再生剂用量，则是热再生技术最为关键的部分。目前，我国主要基于沥青物理指标，采用条件黏度—针入度指标来确定再生剂用量；或者以旧料RAP为研究对象，从混合料性能恢复效果出发确定再生剂最佳用量。但分析发现，对于老化沥青再生时再生剂用量的确定，采用针入度恢复率法虽然操作简单，但主要依靠于经验、较为宏观，所确定的再生剂用量与实际再生混合料中所需用量并不相符，而直接通过混合料性能试验确定再生剂用量较为耗时、耗材。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于流变性能平衡设计的沥青再生剂用量确定方法，以解决上述问题。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于流变性能平衡设计的沥青再生剂用量确定方法，包括以下步骤：步骤一、从铣刨料RAP中抽提回收旧沥青；步骤二、将A、B和C三种再生剂以旧沥青质量为基数，按照3％、6％、9％的剂量分别与铣刨料RAP中旧沥青进行掺配，制备再生沥青样品；步骤三、测试旧沥青、再生沥青试样的复合剪切模量G*、高温不可恢复蠕变柔量Jnr-3.2、中温疲劳失效寿命Nf、低温松弛模量Gr，60s和松弛速率|mr，60s|；步骤四、获取再生剂使旧沥青低温性能恢复至要求值所需的最小剂量Lmin，以及旧沥青不致过度软化、高温性能仍满足要求的最大剂量Hmax。进一步的，步骤二中将再生剂与旧沥青混合的再生沥青在130℃条件下均匀搅拌30min，并在该温度下保温2h，使再生剂与老化沥青充分融合。进一步的，步骤三中采用动态剪切流变仪DSR设备，通过温度扫描试验测试试样的复合剪切模量G*，通过多应力蠕变恢复MSCR试验测试试样的高温不可恢复蠕变柔量Jnr-3.2，通过4mmDSR低温频率扫描试验测试试样的低温松弛模量Gr(60s)和松弛速率|mr(60s)|，通过线性振幅扫描测试试样的疲劳失效寿命Nf。进一步的，以复合剪切模量G*作为再生剂在旧沥青中的渗透、扩散能力的评价指标。进一步的，失效寿命Nf是线性振幅扫描LAS试验中相位角δ峰值对应的作用次数。进一步的，步骤四中采用标准交通等级要求64℃Jnr-3.2≤4.0作为高温性能评价指标，获得再生沥青再生剂最大剂量Hmax；采用松弛模量G(60s)≤143MPa、松弛速率|mr(60s)|≥0.28作为低温性能评价指标，获得再生沥青所需的最小剂量Lmin；以失效寿命Nf作为再生沥青疲劳性能的参考指标。进一步的，步骤一中，从铣刨料RAP中抽提回收旧沥青，试验时采用四分法对铣刨料RAP的进行取样，然后采用离心抽提仪或者回流式抽提仪进行离心抽提，将抽提液使用阿布森法或者旋转蒸发器法进行回收沥青；回收得到的沥青即为旧沥青。与现有技术相比，本专利技术有以下技术效果：本专利技术确定的再生剂用量具有良好的渗透、扩散能力，能有效降低沥青及其混合料的刚度、改善其抗裂性和疲劳特性，而又不会使沥青过度软化、导致混合料高温抗车辙性能下降。本专利技术再生剂确定方法，取代了常规的经验方法，再生剂的用量确定更快速准确。本专利技术试验过程所需沥青用量较少，能减少抽提、回收沥青的次数。附图说明图1为基于流变性能平衡设计的沥青再生剂确定方法分解示意图；图2为再生剂渗透、扩散性能试验结果图。图3为流变性能平衡设计与针入度方法确定再生剂用量对比图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术进一步说明：请参阅图1至图3，一种基于流变性能平衡设计的沥青再生剂用量确定方法，包括以下步骤：步骤一、从铣刨料RAP中抽提回收旧沥青；步骤二、将A、B和C三种再生剂以旧沥青质量为基数，按照质量比3％、6％、9％的剂量分别与铣刨料RAP中旧沥青进行掺配，制备再生沥青样品；步骤三、测试旧沥青、再生沥青试样的复合剪切模量G*、高温不可恢复蠕变柔量Jnr-3.2、中温疲劳失效寿命Nf、低温松弛模量Gr(60s)和松弛速率|mr(60s)|；步骤四、获取再生剂使旧沥青低温性能恢复至要求值所需的最小剂量Lmin，以及旧沥青不致过度软化、高温性能仍满足要求的最大剂量Hmax。步骤二中将再生剂与旧沥青混合的再生沥青在130℃条件下均匀搅拌30min，并在该温度下保温2h，使再生剂与老化沥青充分融合。步骤三中采用动态剪切流变仪DSR设备，通过温度扫描试验测试试样的复合剪切模量G*，通过多应力蠕变恢复MSCR试验测试试样的高温不可恢复蠕变柔量Jnr-3.2，通过4mmDSR低温频率扫描试验测试试样的低温松弛模量Gr(60s)和松弛速率|mr(60s)|，通过线性振幅扫描测试试样的疲劳失效寿命Nf。以复合剪切模量G*作为再生剂在旧沥青中的渗透、扩散能力的评价指标。失效寿命Nf是线性振幅扫描LAS试验中相位角δ峰值对应的作用次数。步骤四中采用标准交通等级要求64℃Jnr-3.2≤4.0作为高温性能评价指标，获得再生沥青再生剂最大剂量Hmax；采用松弛模量G(60s)≤143MPa、松弛速率|mr(60s)|≥0.28作为低温性能评价指标，获得再生沥青所需的最小剂量Lmin；以失效寿命Nf作为再生沥青疲劳性能的参考指标。步骤一中，从铣刨料RAP中抽提回收旧沥青，试验时采用四分法对铣刨料RAP的进行取样，然后采用离心抽提仪或者回流式抽提仪进行离心抽提，将抽提液使用阿布森法或者旋转蒸发器法进行回收沥青；回收得到的沥青即为旧沥青。以下各实施例、对比例所用RAP为G6京藏高速白银段旧沥青路面铣刨而来，其RAP中旧沥青技术性质如表1；制备再生沥青混合料时，RAP掺量为40％，级配如表2.表1实施例RAP中旧沥青技术性质表2实施例、对比例沥青混合料级配实施例1：本实施例的基于流变性能平衡设计的再生剂用量确定方法及其混合料路用性能验证步骤如下：(1)选用A再生剂按照3％、6％、9％的剂量分别与RAP中旧沥青进行掺配，在130℃条件下均匀搅拌30min，并在该温度下保温2h，使再生剂与老化沥青充分融合，制备得到再生沥青；(2)对再生沥青进行温度扫描、MSCR、LAS和4mm-DSR低温频率扫描试验，测试再生沥青试样的复合剪切模量G*、高温不可恢复蠕变柔量Jnr-3.2、中温疲劳失效寿命Nf、低温松弛模量Gr(60s)和松弛速率|mr(60s)|指标，结果见表3；表3A再生剂再生沥青技术指标试验结果(3)根据再生沥青64℃Jnr-3.2≤4.0作为高温性能评价指标和松弛模量G(60s)≤143MPa、松弛速率|mr(60s)|≥0.28作为低温性能评价指标，获得再生沥青性能满足要求所需的最大剂量Hmax和最小剂量Lmin，即可得到再生剂用量范围为9.5％～9.9％。(4)将步骤(3)确定的再生剂用量(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于流变性能平衡设计的沥青再生剂用量确定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、从铣刨料RAP中抽提回收旧沥青；步骤二、将A、B和C三种再生剂以旧沥青质量为基数，按照质量比3％、6％、9％的剂量分别与铣刨料RAP中旧沥青进行掺配，制备再生沥青样品；步骤三、测试旧沥青、再生沥青试样的复合剪切模量G*、高温不可恢复蠕变柔量Jnr‑3.2、中温疲劳失效寿命Nf、低温松弛模量Gr，60s和松弛速率|mr，60s|；步骤四、获取再生剂使旧沥青低温性能恢复至要求值所需的最小剂量Lmin，以及旧沥青不致过度软化、高温性能仍满足要求的最大剂量Hmax。

【技术特征摘要】
1.一种基于流变性能平衡设计的沥青再生剂用量确定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、从铣刨料RAP中抽提回收旧沥青；步骤二、将A、B和C三种再生剂以旧沥青质量为基数，按照质量比3％、6％、9％的剂量分别与铣刨料RAP中旧沥青进行掺配，制备再生沥青样品；步骤三、测试旧沥青、再生沥青试样的复合剪切模量G*、高温不可恢复蠕变柔量Jnr-3.2、中温疲劳失效寿命Nf、低温松弛模量Gr，60s和松弛速率|mr，60s|；步骤四、获取再生剂使旧沥青低温性能恢复至要求值所需的最小剂量Lmin，以及旧沥青不致过度软化、高温性能仍满足要求的最大剂量Hmax。2.根据权利要求1所述的一种基于流变性能平衡设计的沥青再生剂用量确定方法，其特征在于，步骤二中将再生剂与旧沥青混合的再生沥青在130℃条件下均匀搅拌30min，并在该温度下保温2h，使再生剂与老化沥青充分融合。3.根据权利要求1所述的一种基于流变性能平衡设计的沥青再生剂用量确定方法，其特征在于，步骤三中采用动态剪切流变仪DSR设备，通过温度扫描试验测试试样的复合剪切模量G*，通过多应力蠕变恢复MSCR试验测试试样的高温不可恢复蠕变柔量Jnr-3.2，通过4mmDSR低温频率扫描试验测试试样的低温松弛模量Gr...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩森，张亚财，高巍，程贤鹏，李杨，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61