SMA路面热再生机理与关键技术研究

Resource saving and environment protection are designated as major focus areas of the highway construction in China. The use of recycled highway materials is one of the most positive ways to preserve the natural environment, save resources and reduce waste. Stone mastic asphalt (SMA) is one of the most popular mixtures for asphalt pavement. With the increasing maintenance need of SMA pavement, the recycling technology for SMA pavement has gained more and more attentions. However, there is no mature technology for SMA pavement recycling currently. Firstly, the material principle and design theory of SMA mixture, degradation behavior and mechanism of SMA performance, recycling objective and mechanism for aged SMA, and the technical principle of hot recycling technology will be investigated in this research. Secondly, based on the development of recycling agent, building of gradation-design model and skeleton-recovery method, evaluation of performance and applicability of new-type additives, and investigation of key influence factors for mix design, design method of recycling SMA will be obtained. Then, the key technical processes of pavement recycling will be studied and improved to successfully conduct recycling of SMA pavement. Finally, test road will be constructed to further improve the research findings to get well-performed design theory and method for SMA pavement recycling.

作为国民经济的支柱行业，我国公路建设面临着资源节约和环境保护的艰巨任务，路面材料的系统再生利用是大势所趋。随着SMA（沥青玛蹄脂碎石混合料）路面的使用成为主流趋势，尤其是早期修建的SMA路面进入大规模养护维修期，SMA路面的再生利用开始引起广泛关注。然而目前国内外还没有成熟的针对SMA路面的再生利用技术。本项目首先对SMA混合料的材料组成原理与设计理论，性能衰变成因与规律，再生目标与机理，以及热再生技术工艺原理展开深入分析；在此基础上，基于改性再生剂开发，级配设计模型与骨架结构恢复方法提出，新型添加剂性能与适用性评价以及配合比设计关键参数研究建立系统的再生SMA混合料设计理论与方法；进而针对再生SMA混合料的性能特点，通过对热再生关键工艺条件的研究与优化，形成切实可行的SMA路面再生工艺技术；最后通过试验路铺筑进一步验证和完善项目的理论和技术成果，形成系统的SMA路面再生利用理论与方法。

作为国民经济的支柱行业，我国公路建设面临着资源节约和环境保护的艰巨任务，路面材料的系统再生利用是大势所趋。随着SMA（沥青玛蹄脂碎石混合料）路面的使用成为主流趋势，尤其是早期修建的SMA路面进入大规模养护维修期，SMA路面的再生利用引起了广泛关注。因此本项目在前期研究的基础上，针对SMA路面的再生利用需求，围绕SMA混合料的材料组成机理与方法、性能衰变机理与评价、性能再生机理与再生设计方法、关键工艺以及实体工程应用开展了系统研究，形成了SMA热再生技术关键基础理论与技术方法。首先，对SMA混合料的材料组成机理进行了深入研究，从细观角度揭示了SMA混合料的骨架结构机理，验证了高性能改性沥青胶浆对骨架结构稳定的重要保障作用，在此基础上优化了SMA混合料设计理论与方法；其次，针对SMA混合料关键材料组分的性能衰变开展了深入研究，基于集料骨架结构衰变，改性沥青性能老化以及纤维性能蜕化的研究与评价揭示了SMA混合料的性能衰变机理；再次，针对老化SMA混合料的性能再生机理与再生设计方法进行了深入研究，针对改性沥青老化开发了改性再生剂，针对级配细化提出了控制关键粒径的骨架结构恢复方法，针对纤维性能蜕化研究了高性能橡胶沥青以及新型添加剂的替代增强作用，实现了高性能再生SMA混合料设计；最后，重点针对厂拌热再生技术及其常用装备与工艺，系统研究和优化了热再生技术的关键工艺条件，提出了适宜的再生工艺条件要求，并基于工艺参数对再生SMA混合料配合比设计方法进行了优化，实现了SMA路面的再生利用。本项目在SMA混合料材料组成机理与设计方法优化，SMA混合料性能衰变机理与评价方法，老化SMA混合料的再生机理与再生设计方法，SMA混合料的再生关键工艺等方面实现了良好创新，从而为高性能SMA混合料以及SMA路面的再生利用奠定了良好的理论和技术基础。