大旧料掺量再生沥青混合料的高模量化设计理论与性能研究

Several hundred millions of asphalt mixtures were abandoned during the maintenance of asphalt pavement every year in China. The current recycling technology for asphalt pavement is based on the viscosity reduction of aged asphalt binder. It much limits the application of aged materials. This research try to combine the recycling technology and high-modulus asphalt mixture technology together to fully take advantage of the positive characters of aged asphalt mixture such as harden asphalt and thinning gradation. High-modulus recycling design theory was built in this research. Based on the new design theory, new materials and design method will be developed to generate well-performed asphalt mixture with high-content (more than 50%) recycled asphalt mixture. To successfully conduct high-modulus recycling technology, the recycling capability of aged asphalt pavement material, the interface fusion between aged asphalt and high-modulus asphalt, the high-temperature and low-temperature performance coordination by gradation design and the performance requirement and mix design method for high-modulus recycling asphalt mixture will be studied in this research. Based on this research, the content of recycled asphalt mixture will be much increased in the recycling asphalt mixture, thus, the recycled asphalt mixture will be the main material in the recycling asphalt mixture. It also helps improve the performance of recycling asphalt mixture, thus, the application range of recycling asphalt mixture can be well expanded. Therefore, this research can improve the maintenance of asphalt pavement and result in favorable economic benefit and social benefit.

针对我国沥青路面养护维修工程中，每年产生的数亿吨的废旧沥青混合料，在已有研究基础上，转变以降低老化沥青黏度为主的传统再生路线；因势利导，充分利用沥青混合料老化过程中所表现出的沥青硬化、级配细化等特点，并将其与法国最新的高模量沥青混合料技术相结合，提出"高模量化再生"新理念，通过新材料的开发和新方法的建立，实现废旧沥青混合料的大掺量（≥50%）、高性能的再生利用。本项目将重点解决旧料的可再生性、老化沥青与高模量沥青的界面融合性、再生混合料级配的高低温性能协调性、高模量再生混合料性能指标与我国国情的适应性等关键技术问题。本项目的实施有助于突破传统的再生理念、改变低旧料掺量的现状，使旧料成为再生混合料的主体；并有助于提高再生混合料的性能、扩大再生混合料的使用范围，从而提升我国公路养护技术水平、提高沥青路面再生利用的经济效益和社会效益。

每年我国由于公路养护维修产生的废旧沥青混合料近2亿吨，其中所蕴含的价值超过100亿元；传统的再生技术是利用有机再生剂，通过对老化沥青的软化来恢复其性能，其弊端是旧料的掺量较低，通常仅有30%左右，无法实现高效利用。本项目开创了高模量再生的技术路线，充分利用老化沥青混合料所表现出的沥青硬化和级配细化的特点，利用相适宜的硬质沥青来制备高模量再生沥青混合料，从而实现大旧料掺量，并提高了再生路面的使用性能和使用寿命。.项目从废旧沥青混合料中颗粒团的构成特点入手，分析了沥青老化状态、孔隙分布、沥青膜裹附等规律，提出了老化沥青与硬质沥青的界面相容性，针对不同老化程度的旧料，提出了高模量沥青的制备标准，并采用天然湖沥青制备了高模量沥青。验证了高模量沥青与老化沥青间的界面融合状态对再生混合料性能的影响，表明界面最佳浸润状态时，再生混合料的性能呈最佳状态。通过对大量实体工程中旧料级配构成特点的统计分析，并依据法国高模量沥青混合料的级配设计理念，提出了具有悬浮密实型构造特点的高模量再生沥青混合料的级配范围，实现了旧料最大程度的循环利用。提出了旧料分散度测试方法，发现了旧料颗粒表面沥青膜不均匀分布规律，建立了基于旧料分散性和沥青膜裹附状态的高模量再生沥青混合料的最佳沥青用量设计方法。实现了大旧料掺量高模量再生沥青混合料的制备，旧料掺量最高达到了70%，再生沥青混合料的各项性能均可满足现行规范要求，并具有良好的低温性能和抗疲劳性能，其使用寿命提高了150%~250%。为废旧沥青混合料的高效循环利用提供了新的思路和技术途径。.项目经过系统研究，完成了申请书所规定的研究内容，达到了预期的研究成果。先后发表SCI/EI论文7篇，培养博士研究生2名，硕士研究生2名，获得教育部技术发明一等奖1项，江苏省科技进步二等奖1项，晋升教授/博导1名，项目经费使用符合要求。