硕士研究生文献综述

重庆交通大学

硕士研究生文献综述情况表

姓 名 学 号 ***** 年 级 2008级 专 业 材料学 研究方向 道路工程材料

成 绩 （百分制） 导师签名： 年 月 日

重庆交通大学研究生部制

2010 年 12月 26日

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文献综述 沥青路面受交通应力、温度应力等的影响，经过一定年限的使用后，其使用性能会出现衰减，对于行车的安全性、舒适性和经济性，沥青路面应具有足够的结构强度和稳定性，良好的表面特性等性能。因此，现已修筑好的高等级道路路面必须定期进行养护及改造。在路面养护及改造过程中，由于原沥青路面中沥青老化、结构损坏，其功能性使用性能（即平整度、摩擦系数、构造深度、噪声等）与结构性使用性能（疲劳、车辙、低温开裂、水损害与老化）的指标均不合格，需重新恢复。当病害较轻时，可以使用局部修补、微表处或者罩面等处理方式；但当病害较重，路面已经出现严重的结构性破坏时，这几种处理方式已经不能满足养护需要，维护处理的方法就要对出现病害的沥青路面部分进行铣刨（刨除的厚度视具体情况而定）后重新铺筑沥青混合料。但刨除旧路面，用新沥青混合料重新铺筑成本太高，且会造成对旧沥青混合料的巨大浪费，同时会造成对环境的污染。因此，如何更有效地利用这些弃物即旧沥青混合料的再生技术就成了当今世界的一大难题。 掺加聚合物SBS 改性剂对基质沥青进行改性可以大幅度提高沥青的路用性能, 同时改性沥青混合料的高低温路用性能指标也比普通沥青混合料的路用性能有很大提高。我国与以上国家相比较，其利用率不足30%，利用废胶粉代替价格昂贵的SBS作为沥青改性剂，可降低修路的成本，使国家基础建设投资大大减少。改性沥青的今后发展趋势是要适应不同沥青路面面层的需要。对于重载交通, 特别是超载的沥青路面来说，要使用高粘度的改性沥青来提高沥青路面的高温抵抗车辙能力。而对于有些钢桥面来讲由于其自身变形大、受温差影响变化大, 至使其需要用高柔性及具有良好的高温稳定性、低温抗裂性的沥青混合料来作为桥面铺装。水泥混凝土桥面则需要密水、层间结合良好、抗车辙的沥青混合料。根据所修筑的道路使用功能的不同，材料的选择需要考虑多方面的问题，因此对于改性沥青种类的选择也就会有特殊的要求,要用一种改性沥青来满足所有的需要是不现实的, 应该根据不同的需要选择不同的改性沥青。 1.再生沥青混合料研究的必要性及意义 截至目前，我国公路总里程已达370万公里，其中高速公路总里程6.5万公里[8]，居世界第二位，仅次于美国。在我国现有公路中，20世纪90年代修建的已经陆续进入大、中修阶段。在沥青路面养护、维修和改造过程中产生了大量弃材料，通过再生加以利用是当代公路建设一项具有战略意义的重大举措，但目前我国还没有完全掌握旧沥青混合料的再生技术。沥青路面修护过程中产生大量的旧沥青混合料，将其丢弃则需将征用宝贵的土地资源进行堆放，会对环境产生新的物理和化学污染，而且对于我国这种优质沥青极为匮乏的国家来说是一种资源的极大浪费。同时，我国许多地区集料匮乏，有集料的地方也因开采集料造成森林植被的减少、水土流失，破坏生态环境，还会造成严重的环境污染。 重庆交通大学研究生文献综述情况表

沥青路面的再生利用，不仅能节约大量的沥青、砂石等原材料，节省工程投资，同时也有利于处理料、保护环境，因而具有显著的经济效益、社会效益和环境效益。根据世界银行的统计表明，若沥青路面的使用寿命为12年，则在沥青路面使用寿命达到8-10年的时候进行一次现场再生，可将其使用寿命提高到20年。可见，沥青路面再生的经济效益是极为显著的。 近些年来，随着经济的发展，交通量迅速增长，重型车辆日益增多，沥青路面的病害日趋严重，修护产生的旧料越来越多，加之资源的匮乏及人们对环保的关注，作为解决上述问题的最好办法──旧沥青混合料的再生工艺又活跃起来，并且得到国家政策的大力支持，也备受科技工作者和养护部门的青睐。旧沥青混合料的再生已成为公路工程建设中有待进一步发展的重要实用技术，对保护环境、回收利用资源以及公路建设具有极大的意义。 2.国内外研究的现状 旧沥青混合料再生利用的试验研究，最早始于1915年的美国[1]。到20世纪80年代末，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，并且在再生剂开发、再生混合料设计、施工设备等方面的研究也日益深入。近年来，沥青路面的再生利用技术在美国非常成熟，材料的重复利用率高达80%。德国在1978年已将全部旧沥青路面材料加以再生利用。在芬兰，几乎所有的城镇都组织旧路面材料的收集和储存工作，过去路面再生材料主要用于轻型交通道路的面层和基层，近年来，在重交通道路上也开始应用。法国公路局现在对再生技术的研究也颇为重视，在高速公路和一些重交通道路的修复工程中也开始逐步推广应用这项技术。日本从上世纪七十年代中期开始进行沥青路面再生技术的研究，近年来，路面料再生利用率已超过70%。 2004年，欧洲的EAPA在互联网上公布其成员国的旧沥青混凝土路面材料100%通过再生方式的路面材料再生利用情况进行了调查，发表了《公路工程再生利用战略》白皮书，其中沥青混凝土路面再生技术应用状况反映了发达国家在这个领域的基本情况：（1）旧沥青混凝土路面的再生利用率为75%～100%；（2）厂拌热再生技术应用最为普遍，再生材料主要用于路面结构，极少用作回填材料和其他用途；（3）不管是厂拌还是路拌，冷再生技术推广程度较低；（4）现场热再生技术虽得到较多国家采用，但只有少数国家推广程度较高。 上述国家在旧沥青混合料的路用性能等方面进行了深入的研究，积累了丰富的经验和数据，值得学习借鉴。 [2]我国在20世纪50至70年代，曾在不同程度上利用过旧沥青混合料进行修路，但均作为物利用来考虑，所得的成品一般只用作轻交通道路、人行道或高等级公路的垫层。80年代初期，一些公路部门开始沥青路面材料再生利用的研究。20世纪90年代，我国进入高速公路建设高峰时期，沥青混凝土路面再生技术的研究与推广被暂时搁置。从重庆交通大学研究生文献综述情况表

2002年京津塘高速公路开始，就地热再生技术在我国悄然兴起。同年夏季，沪宁高速上海段3万平方米段进行现场热再生施工，显示了近年来对沥青路面再生技术的重新认识。2004年5月成渝高速公路也采用现场热再生技术维修了3万平方米的道路。2004年6月3日开始，上海市市政工程管理局对沪宁高速上海段采用复拌加罩面的技术方案（复拌4cm+2cm AK-13新沥青混合料罩面），对该路段病害路面施行沥青路面现场热再生修复，面积达20万平方米。冷再生技术在我国也得到了比较长足的发展，许多省份开展了围绕以乳化沥青和泡沫沥青冷再生技术为主的研究与应用。 随着我国沥青路面高等级公路的发展，特别是许多高等级路面已经或即将进入修改建期，大量地翻挖、铣刨沥青混合料将被弃，对旧沥青混合料再生技术有必要再进行深入、系统的研究。 3.再生沥青混合料的研究范围 再生沥青混合料因用了相当数量的旧路面材料，使得在混合料的设计方法上有别于普通全新沥青混合料。国内外的一般思路为[3]：添加再生剂以调节粘度，并使旧沥青性能得以改善，然后在此基础上考虑混合料级配的调整，并根据混合料试验结果，来确定用油量。 根据目前的工艺与技术条件，对于旧沥青混合料的再生，目前主要有两种技术途径[4]：（1）恢复旧沥青性能──热再生。沥青再生实际上是沥青老化的逆过程，采取的技术途径理论上应为：①调节旧沥青的粘度，使之降低至所需要的粘度范围；②调节旧沥青的流变行为，使旧沥青的非牛顿特性减弱。（2）沥青混合料的再生利用──冷再生。将旧沥青混合料作为新集料加以再生利用，加入粘结料后形成具有一定强度的结构材料。 对于旧沥青材料采取热再生或冷再生方式进行再生使用，要依据具体的工程需要，例如道路的损坏情况，道路的结构承载力情况以及旧沥青的老化情况等因素综合确定的。沥青路面冷再生技术是将旧沥青路面材料（包括沥青面层材料和部分基层材料），经铣刨加工后进行重复利用，并根据再生后结构层的结构特征适当加入部分新骨料或细集料，按比例加入一定量的外掺剂（如石灰、水泥、粉煤灰、泡沫沥青或乳化沥青）和适量的水，将材料拌和、摊铺和压实成型，重新形成结构层的一种工艺方法[5]。简而言之，所谓的“冷再生”技术只是把价格高昂的旧沥青混合料当作“粒料”使用。虽然各种沥青的“冷再生”技术和设备相对于将旧沥青混合料弃而言是一种进步，但与将旧沥青混合料再生、重铺成新的沥青路面相比，浪费了昂贵的沥青资源，利用程度极为有限，不能与旧沥青混合料的再生相提并论。 本文研究的沥青混合料再生，是将旧沥青路面经过翻挖、回收、破碎、筛分后，与再生剂、新沥青材料、新集料等按一定比例重新拌和成混合料，通过试验获得其掺配比例下再生混合料的性能。 重庆交通大学研究生文献综述情况表

4.再生沥青混合料的路用性能研究 高温稳定性是指沥青混合料在高温条件下，能够抵抗车辆荷载的反复作用，不发生显著永久变形，保证路面平整度的特性。通常所说的高温稳定性的高温条件是指沥青混合料在使用过程中受交通荷载的反复作用，容易产生车辙、推移、拥包等永久性变形（也包括泛油）的温度范围。高温稳定性是沥青混合料最重要的路面性能之一， 目前，评价高温稳定性的室内试验方法很多，有无侧限抗压强度法、马歇尔试验、车辙试验等。目前在我国评价沥青混合料高温稳定性的方法中使用的最多的是车辙试验。车辙试验的试件成型方法能较好地模拟现实施工情况，而且试验时的受力状况能较好地模拟实际路面荷载。 水损害是沥青路面的主要病害之一。所谓水损害是沥青路面在水或冻融循环的作用下，由于汽车车轮动态荷载的作用，进入路面空隙中的水不断产生动水压力或真空负压抽吸的反复循环作用，水分逐渐渗入沥青与集料的界面上，使沥青粘附性降低并逐渐丧失粘结力，沥青膜从集料表面脱落（剥离），沥青混合料掉粒、松散，继而形成沥青路面的坑槽、推挤变形等的损坏现象。 除了荷载及水分供给条件等外在因素外，沥青混合料的抗水损害能力是决定路面的水稳定性的根本性因素。它主要取决于矿料的性质、沥青与矿料之间相互作用的性质，以及沥青混合料的空隙率、沥青膜的厚度等。 沥青路面的开裂是道路工作者普遍关心的问题，路面裂缝的危害主要在于从裂缝中不断进水分使基层甚至路基软化，而使路面承载力下降，产生唧浆、台阶、网裂等，加速路面破坏。由此，提高路面的抗裂性是修筑沥青路面的重要问题。由于设计或施工原因，致使结构层本身强度不足，不适应交通量及轴载作用而产生开裂。最开始一般表现为纵向开裂，然后发展成为网裂。这一类由轴载产生的裂缝在我国中低级道路及一些超载严重的高等级公路极为常见。对我国大多数高等级公路来说，由于普遍采用半刚性基层，有足够的强度，这一类荷载性裂缝并不重要。相反，另一类裂缝即非荷载性的温缩裂缝及半刚性基层所引起的反射性裂缝则普遍存在，并引起了广泛关注，这些裂缝与沥青及沥青混合料的抗裂性能密切相关。沥青混凝土面层温度开裂是路面破坏的主要形式之一，所以对新型再生沥青混合的低温性能的评价十分必要。 5.再生沥青混合料的路用性能灰关联分析 再生沥青混合料的路用性能的特点是否与全新沥青混合料相同，有关的学者专家进行了研究探讨。Kandha等认为，热拌再生沥青混合料铺筑的路面性能类似于常规沥青路面。黄晓明认为，沥青再生混合料性能与旧料掺配比例和施工工艺有关。由于其材料构成的特殊性，影响再生沥青混合料路用性能的因素有很多，主要包括沥青用量、沥青种类、集料性质、矿粉种类、空隙率、油石比、再生料性质及沥青老化程度、施工工艺等等。所以再生沥青混合料的路用性能是各种影响因素一个综合地反映，其中一个因素的变化都可能对其性能产生较大地影响。常规的沥青混合料的路用性能大多要通过马歇重庆交通大学研究生文献综述情况表

尔试验来检验。为了考察一些因素对再生混合料的路用性能的影响程度，选取旧料掺配率、油石比、毛体积密度、空隙率、饱和度、稳定度、流值借助灰色理论[26]来进行研究。 灰色理论[26]是邓聚龙教授于1982年3月提出的一种新型工程系统理论。在二十年的时问里，此理论渗透到了众多的科研领域，并得到了证实和发展，灰色理论提供了在少信息情况下解决系统问题的新途径[28]。灰关联分析是一种系统分析方法，属于灰色理论的一个研究分支，可以在不完全的信息中，对所要分析研究的各因素，通过一定数据处理，在随机的因素序列中找到其关联性，提炼出影响系统的主要因素、主要特征和因素间对系统影响的差别[29]。灰色关联分析的基本思想就是根据系列曲线几何形状的相似程度来判断其联系是否紧密。曲线越接近，相似系列之间的关联程度就越大，反之就越小[30]。通过这种方法可以从中分析出主要影响因素和影响顺序，灰关联分析步骤包括：确定数据列，生成处理数据列，计算求差序列，计算灰关联系数，计算灰关联度和优势分析等。 重庆交通大学研究生文献综述情况表

参考文献情况 收集参考文献起止日期 国内 38 篇，国外 8 篇，共计46 篇 2008 年 12 月 至 2010 年 12月 列出收集的参考文〔阅读量不少于30篇（部）且至少含数篇外文文献〕： [1] 黄晓明,赵永力,江臣. 沥青路面再生利用试验分析[J]. 岩土工程学报，2001,3，23（4）：468-471. [2] 周国麟.沥青路面现场热再生施工工艺的推广应用[J].西部探矿工程，2005,10. [3] 谭忆秋.沥青与沥青混合料[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社. [4] Wirtgen Group. Wirtgen Cold Recycling Manual.2004:3-4. [5] 拾方治，马卫民.沥青路面再生技术手册[M].北京：人民交通出版社. [6] 廖克俭，丛玉凤.道路沥青生产与应用技术[M].北京：化学工业出版社. [7] F. L. Roberts, et al. Hot Mix Asphalt Materials, Mixture Design and Construction. NAPA Research and Education Foundation. Lanham. Maryland. 1991. [8] 中国公路网.http://www.chinahighway.com [9] Performance of recycled hot mix asphalt mixtures. PrithviS.Kandhal Shridar S.RaoDonald E.Watson BradYoung . NCAT Report NO.95-1. [10] Effect of Recycling Agents on the Structural Performance of Recycled Asphalt Concrete Materials. D. H. Little, R. J. Holmgreen, Jr. and J. A. Epps. AAPT, Vol. 50, Feb 1981,pp 32-63. [11] 李清.沥青再生可行性及亟待解决的问题[J].石油沥青,2006(12),20(6): 65-68. [12] 中华人民共和国行业标准. 公路工程沥青及沥青混合料试验规程. JTJ 052-2000. 人民交通出版社, 2000. [13] 中华人民共和国行业标准. 公路沥青路面设计规范.JTG D50-2006. 人民交通出版社, 2006. [14] Recycling of Materials for Highways, Epps,J,A,etal, National Cooperative Highway Research Program Synthesis 1997. [15] 张超，郑南翔，王建设.路基路面试验检测技术[M].北京：人民交通出版社,2004（11）：340-342. [16] 张国华.浅谈废旧沥青再生剂的路用效果和经济价值[J].中国科技信息,2006，24:33-36. [17] 中华人民共和国行业标准. 公路工程集料试验规程. JTG E42-2005.人民交通出版社,2005. [18] 侯睿.沥青抽提方法评价与就地热再生技术研究[D].南京：东南大学,2006. [19] 杨平.沥青路面厂拌热再生技术研究[D].湖南：长沙理工大学,2005(24). [20] 高艳娥.厂拌热再生沥青混合料设计研究[D].西安：长安大学, 2008. [21] Bing Tang，UIfIssaccsson. Chemical characterization of oil-based asphalt release agent and their emissions.Fue1,2006,85(9):1232—1241. 重庆交通大学研究生文献综述情况表

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指导教师对文献综述的评语： 该文献综述在广泛调研和比较分析的基础上，从改性沥青制备工艺、改性沥青最佳掺量、改性沥青路用性能、微观分析及相关规范方面总结了国内外对改性沥青性能研究的现状，在了解国内外相关研究的最新情况的同时，指出了目前研究的不足之处，可为该生毕业论文的撰写提供有益的帮助。该文献综述内容全面、翔实，范围广泛，研究深度达到了对硕士研究生的要求。 导师签名： 年 月 日