不同加速养生方式泡沫沥青冷再生混合料宏细观结构性能研究

2021-02-23 03:56王雨楠吕卫帮
硅酸盐通报 2021年1期
关键词:马歇尔空隙泡沫

王雨楠,吕卫帮

(1.吉林交通职业技术学院道桥工程学院,长春 130012;2.中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所先进纳米复合材料创新中心,苏州 215123)

0 引 言

目前公路建设提倡资源节约、环境友好的绿色发展理念。泡沫沥青冷再生技术具有节能、降耗、环保等多重特色,符合绿色养护技术发展方向,对于促进绿色交通发展、实现交通运输行业向资源节约型、环境友好型跨越具有重要现实意义[1-3];使用性能方面,泡沫沥青冷再生混合料具有较高的早期强度、良好的抗疲劳性能和优良的抗车辙永久变形性能,大掺量沥青路面回收材料(RAP)和掺入适量的水泥和泡沫沥青赋予了冷再生结构层半柔性特性,冷再生层的应用可以将我国普遍采用的半刚性基层转换为半柔性结构层,有效延长道路使用寿命。

工程实践中,为了达到最大干密度和参与水泥水化反应,泡沫沥青冷再生混合料中一般需要掺加5%~7%(质量分数)拌和用水;为了确保泡沫沥青冷再生混合料有足够的早期强度、高温性能与水稳定性,泡沫沥青冷再生混合料通常需要添加1%~2%(质量分数)水泥活性填料,水泥水化反应完成、浸润在集料(砂浆)表面的拌和用水挥发后,泡沫沥青冷再生混合料才能形成足够的力学强度[4-8],基于此,泡沫沥青冷再生结构层在施工完成后通常需3~14 d养生时间。JTG/T 5521—2019《公路沥青路面再生技术规范》规定,室内配合比设计时将试样连同试模一起侧放在60 ℃鼓风烘箱中养生不少于40 h,来模拟泡沫沥青冷再生混合料强度完全形成后的养生条件,天津市、浙江省、辽宁省、江西省等多个泡沫沥青冷再生技术地方标准也采用马歇尔试件模内60 ℃加速养生方法[3,5]。南非沥青稳定类材料再生技术规范(TG2)三阶段配合比设计方法,LEVEL1设计采用40 ℃开放养生72 h模拟长期性能;LEVEL2和LEVEL3设计中,室内首先将试样在30 ℃烘箱中养生20 h,然后脱模,用塑料袋将试件密封,在40 ℃烘箱中养生48 h,且每24 h更换一次塑料袋,以模拟现场得到的平衡含水率[7-10]。美国蒙大拿州、德克萨斯州等普遍采用旋转压实成型试件后室温放置24 h,脱模后40 ℃开放养生至试件恒重(含水率小于0.5%),以模拟泡沫沥青冷再生混合料长期使用状态下的养生条件。Wirtgen 沥青路面再生技术规范规定配合比设计阶段采用室温开放养生24 h+40 ℃封闭养生48 h+ 3 h室温的养生模式,来模拟泡沫沥青冷再生混合料的中长期使用性能[9-11]。

目前国内外在泡沫沥青冷再生混合料养生方式方面尚无统一标准,全球范围内还没有得到普遍认可的泡沫沥青冷再生混合料室内加速养生方式,研究养生方式对泡沫沥青冷再生混合料强度特性及微观性能的影响机理可为制定室内标准养生条件提供依据,使室内配合比设计最大限度接近现场实际情况。本文从宏细观角度揭示了5种室内加速养生方式对泡沫沥青冷再生混合料的强度特性、路用性能和微细观空隙结构的影响规律,研究成果为选择泡沫沥青冷再生混合料室内加速养生方式提供理论依据。

1 实 验

1.1 原材料

(1)RAP:采用挖除法取材于吉林某市政道路大修工程,经二次破碎、筛分、自然晾干后备用,RAP各项性能指标见表1,经检测满足JTG/T 5521—2019相关要求。

表1 RAP的各项性能指标Table 1 Various performance indicators of RAP

(2)新集料与矿料级配:石灰岩碎石(10~20 mm)压碎值18.6%,针片状含量8.5%(质量分数,下同),机制砂(0~4.75 mm)坚固性15.7%,含泥量小于1.0%,砂当量67%,经检测粗细集料各项性能满足JTG/T 5521—2019相关要求。根据RAP、石灰岩碎石和机制砂筛分试验结果,确定质量比m(RAP) ∶m(10~20 mm碎石) ∶m(0~5 mm机制砂)=83 ∶15 ∶12,合成级配结果见表2,合成级配满足JTG/T 5521—2019中粒式泡沫沥青冷再生混合料工程级配范围的要求。

表2 泡沫沥青冷再生混合料合成级配结果Table 2 Synthesis gradation results of foamed asphalt cold recycled mixture

(3)水泥:采用P·O 42.5普通硅酸盐水泥,主要技术指标试验结果见表3,外掺水泥(不参与合成级配)用量为1.5%(质量分数)。

表3 水泥主要技术指标Table 3 Main technical indicators of cement

(4)基质沥青与泡沫沥青:采用A-90基质沥青,按照JTG/T 5521—2019发泡试验标准确定A-90基质沥青的最佳发泡温度为160 ℃,最佳发泡用水量为2%(质量分数),最佳发泡条件下的膨胀率为22倍,半衰期为19 s,满足JTG/T 5521—2019泡沫沥青膨胀率大于10倍和半衰期大于8 s指标要求。

(5)水:拌和用水为饮用水。

1.2 性能及配合比设计

按照JTG/T 5521—2019修正马歇尔法试验流程确定泡沫沥青冷再生混合料的配合比,结果见表4。

表4 泡沫沥青冷再生混合料配合比设计结果Table 4 Design results of mix ratio of foamed asphalt cold recycled mixture

1.3 室内加速养生方案设计

为了更好地模拟冷再生层的实际养生条件,研究采用的5种室内技术养生方式如下:

(1)开放养生:成型标准马歇尔试件,室温放置6 h后脱模,接着在40 ℃鼓风烘箱中养生3~7 d。

(2)马歇尔试件模内养生:成型标准马歇尔试件,不脱模室温养生6 h后,连同试模一起侧放于40 ℃鼓风烘箱养生3~7 d。

(3)半封闭养生:成型标准马歇尔试件,不脱模室温养生6 h,脱模后将试件侧面和底面用聚乙烯模具裹紧,置于40 ℃鼓风烘箱中养生。

(4)封闭养生:成型标准马歇尔试件,模内室温养生6 h后脱模,然后将试样立即装进塑料袋中,绑紧塑料袋置于40 ℃鼓风烘箱中养生,期间每隔24 h更换一次塑料袋。

(5)组合养生:成型标准马歇尔试件,不脱模室温养生6 h,脱模后将试件侧面和底面用聚乙烯模具裹紧,然后置于40 ℃鼓风烘箱中养生36 h,接着脱模后立即将试样装进塑料带中,绑紧塑料袋置于40 ℃鼓风烘箱养生,期间每隔24 h更换一次塑料袋。

1.4 试验方法

(1)对不同养生方式的马歇尔试件进行室内加速养生,间隔12 h称重1次(每组不少于4个平行试件),计算试件含水率随养生时间的变化趋势。养生期间每隔12 h测试1次马歇尔试件劈裂强度(ITS)、贯入剪切强度(SD)、无侧限抗压强度(UCS)。

(2)对不同养生方案下形成最终强度的泡沫沥青冷再生混合料进行间接拉伸疲劳试验。

(3)基于X-Ray CT无损检测技术和VG软件的三维重构功能,研究养生方式对泡沫沥青冷再生混合料微细观空隙结构的影响,为选择合理的室内加速养生方式提供理论依据。研究采用德国产Y.CT Precision 型工业CT,锥束扫描方式,扫描电压、电流分别为200 kV、0.62 mA,积分时间为800 ms,工业CT扫描后获取的断层图像数据是工件扫描截面上与线衰减系数成正比的CT数矩阵,连续扫描多个截面重建的多断层图像数据则构成了分布在三维规则网格的体数据,不论是单个断面的二维CT数据,还是多断层的三维体数据都是反映被检测物体空间衰减系数分布的数据场。使用Y.CT Precision系列工业CT平台推荐配置的三维可视化软件VGStudio MAX 2.0来生成体积模型,对CT扫描的二维图像进行重组,利用VGStudio MAX软件可以获得正面、立面及侧面三个正交角度的二维切片图像显示,并通过软件自带的重建算法实现三维立体效果显示及数据分析。

2 不同养生方式泡沫沥青混合料的性能发展规律

2.1 含水率

图1 不同养生方式泡沫沥青冷再生混合料含水率Fig.1 Moisture content of foamed asphalt cold recycled mixtures with different curing methods

我国现行沥青路面再生技术规范要求泡沫沥青冷再生混合料含水率小于2%时方可加铺上覆层,美国各州普遍要求冷再生混合料含水率小于1.5%后结束养生,南非沥青稳定类再生规范要求采用全封闭养生至平衡湿度状态,由此可见,各国对加铺上覆层冷再生层所要达到的含水率不同,也说明了养生和服役期间控制冷再生层含水率指标的重要性。不同养生方式泡沫沥青冷再生混合料含水率发展规律如图1所示。

由图1可知:(1)随着养生时间的增加,5种养生方式下的试件含水率减小,含水率变化速率也减小,室内加速养生前36 h,试件含水率下降趋势最为明显,养生超过36 h后,随着养生时间的增加,试件含水率下降速率趋于平缓,开放养生和马歇尔模内养生在养生72 h后含水率基本不再变化。(2)5种养生方式下的泡沫沥青冷再生混合料试件含水率随养生时间的增加呈指数函数关系减小,含水率(因变量)与养生时间(自变量)之间指数函数回归参数的拟合优化R2>0.95,表明二者在统计意义上有显著的相关性。(3)相同养生时间内,5种养生方式的试件含水率排序为:封闭养生>组合养生>半封闭养生>马歇尔模内养生>开放养生,分析其原因如下:开放养生后试件水分受热迁移没有试模约束,水分能沿着最短挥发路径进行,故试件含水率减小速度最快;全封闭养生模式下,密闭空间内水蒸气容易达到饱和,受密闭空间平衡湿度和蒸气压的影响,试件含水率变化速率最慢,研究表明,全封闭养生的优点是考虑泡沫沥青冷再生混合料最终能够达到的平衡含水率,模拟加铺上面层沥青混凝土后冷再生结构层的使用环境,在一定程度上符合再生层的实际使用状态[11-13];半封闭养生模式下,受圆柱体周边和底部钢试模约束,水分挥发只能沿着圆柱体试件高度方向进行,水分迁移路径最长,故养生时间也相对较长,半封闭养生方式与加铺上覆层前冷再生的养生模式相一致;组合养生模式兼具了全封闭养生和半封闭养生的优势,水分挥发速率介于全封闭养生和半封闭养生二者之间。(4)以达到JTG/F 41—2008加铺上覆层时冷再生层所要达到的2%含水率为控制条件,推荐40 ℃养生条件下,采用开放养生20 h、马歇尔模内养生24 h、半封闭养生36 h、全封闭养生60 h来模拟加铺上覆层前现场早期养生条件,组合养生可模拟冷再生层的实际养生条件。

2.2 力学强度

对经历不同养生时间的泡沫沥青冷再生混合料分别进行劈裂强度(ITS)、无侧限抗压强度(UCS)、贯入剪切强度(SD)测试,测试方法严格按照JTG/E 20—2011进行,结果如图2~图4所示。

图2 ITS试验结果Fig.2 ITS test results

图3 UCS试验结果Fig.3 UCS test results

图4 SD试验结果Fig.4 SD test results

由图2~图4可知:(1)随着养生时间的增加,泡沫沥青冷再生混合料各项力学强度持续增大,同时试件含水率不断减小,养生前48 h,泡沫沥青冷再生混合料的力学强度基本达到了最终强度的60%~90%,含水率越小,早期强度越大。养生48 h后泡沫沥青冷再生混合料力学强度增大趋势趋于平缓,这主要是因为大量水分散失和水泥水化反应基本都在养生前48 h内完成,浸润在集料和泡沫沥青砂浆内部的水分挥发后泡沫沥青的粘结强度逐渐形成,此外,在40 ℃养生环境下,水泥水化反应能快速完成,水泥作为泡沫沥青冷再生混合料的次级结合料,在水化完成后有助于提高冷再生混合料的界面强度和骨架嵌挤效应,养生前48 h内,泡沫沥青冷再生混合料内部的粘聚力和阻止集料相对滑动的内摩阻力均发展较快,同时水分散失后占据在冷再生混合料空隙内部的水对试件受荷时的“润滑作用”逐渐减弱。(2)相同的加速养生龄期内,不同养生方式下泡沫沥青冷再生混合料组内的ITS、UCS、SD有显著差异,总体表现为:封闭养生<组合养生≤半封闭养生<马歇尔模内养生<开放养生。这与相同养生时间内试件含水率大小排序相反,究其根本,源于不同养生方式下泡沫沥青冷再生混合料内部水迁移路径和水分散失速率不同导致试件含水率差异,最终表现出的力学强度也不同。

图2(b)、图3(b)、图4(b)分别拟合回归了ITS、UCS、SD与试件含水率之间的相关性,结果表明ITS、UCS、SD均随含水率的减小,与含水率呈良好的负线性相关性。随着含水率的减小,泡沫沥青冷再生混合料力学强度线性关系减弱,拟合优化度R2>0.90,表明二者在统计意义上有显著的相关性。含水率相同时,不同养生方式下泡沫沥青冷再生混合料的力学性能有明显差异,但ITS、UCS、SD随含水率减小总体呈现出相同的变化趋势,线性拟合方程斜率排序为:开放养生>马歇尔模内养生>半封闭养生>组合养生>封闭养生,拟合方程斜率绝对值排序为:开放养生>马歇尔模内养生>半封闭养生>组合养生>封闭养生,尽管达到相同含水率状态时不同养生方式所需要的时间差异较大,即使在相同含水率下,不同养生方式的泡沫沥青冷再生混合料力学强度也表现出不同,相同含水率下开放养生的标准马歇尔试件具有最大的ITS、UCS、SD,同时力学强度对含水率变化也最为敏感。

3 不同养生方式泡沫沥青冷再生混合料中长期性能

3.1 力学性能

将不同养生方式的泡沫沥青冷再生混合料试件在40 ℃鼓风烘箱中养生7 d后测试ITS、UCS、SD,结果见图5。

图5 不同养生方式泡沫沥青冷再生混合料的终期强度Fig.5 Final strength of foamed asphalt cold recycled mixtures with different curing methods

图6 疲劳试验拟合曲线Fig.6 Fatigue test fitting curves

由图5可知,相同条件下,养生方式的不同对泡沫沥青冷再生混合料终期劈裂强度、无侧限抗压强度、贯入剪切强度均有显著影响,5种养生方式的泡沫沥青冷再生混合料力学强度大小排序相同,即开放养生>马歇尔模内养生>半封闭养生>组合养生>封闭养生,其原因为开放养生模式下水分迁移路径最短,水分散失速率最快,试件能够在短期内完成养生,在水泥水化完成和泡沫沥青胶结界面强度形成后,因水分迁移造成的界面强度损失最小,相比全封闭养生模式下,密闭的空间内水蒸气容易达到饱和,水分散失速率小,水容易在试件内部聚集形成空隙,产生受力薄弱面,待水泥水化完成、泡沫沥青胶结作用形成后,后期试件内部预留水分越多,水分迁移对界面强度损失越大。因此不同养生方式下泡沫沥青冷再生混合料内部水分散失速率、迁移路径方式不同,表现出的终期强度也不同。

3.2 疲劳性能

间接拉伸疲劳试验采用0.2~0.5共4个应力水平,加载频率为10 Hz,温度为20 ℃,结果见图6。

图6疲劳试验结果表明,相同应力水平,5种养生方式的泡沫沥青冷再生混合料疲劳寿命大小排序为:开放养生>马歇尔模内养生>半封闭养生>组合养生>封闭养生,与力学性能试验结果保持一致。此外,开放养生模式下疲劳寿命与应力水平的双对拟合曲线斜率值最小、拟合曲线截距最大,拟合斜率绝对值排序为:开放养生<马歇尔模内养生<半封闭养生<组合养生<封闭养生,拟合曲线截距大小排序与疲劳寿命大小排序基本一致,养生方式对泡沫沥青冷再生混合料疲劳特性有显著影响,开放养生、马歇尔模内养生方式下泡沫沥青冷再生混合料有较长的疲劳寿命和较小的敏感性。

4 不同养生方式泡沫沥青混合料微细观结构空隙特征

每种养生方法选取4~6个平行试样,以表干法实测空隙为基准,参照文献[1-3]研究成果获取马歇尔试件三维空隙结构,图7建立了CT测算空隙与水中重法实测空隙的线性关系。图8为不同养生方式泡沫沥青冷再生混合料空隙级配曲线。由图8可见,CT测算空隙率略小于表干法实测空隙率,二者线性拟合优化度R2>0.95,数据可靠度高,可用于试验分析。

图7 CT测算空隙与水中重法实测空隙之间的拟合关系Fig.7 Fitting relationship between CT calculated void and measured gravity in water

图8 不同养生方式泡沫沥青冷再生混合料空隙级配曲线Fig.8 Void gradation curves of foamed asphalt cold recycled mixtures with different curing methods

4.1 空隙级配

研究表明,泡沫沥青冷再生混合料中的空隙实际是由连续不同直径的空隙构成,与集料的级配组成相类似,大小连续的空隙其体积分布也存在一定的“级配”[3-7]。空隙的“级配曲线”代表了空隙在不同体积上的累计百分比。不同养生方式泡沫料沥青冷再生混合料的空隙级配统计结果见图8。

由图8可知,每个马歇尔试件空隙数量约7~9万个,其中体积小于0.1 mm3的空隙数量约占总空隙数量的45%~60%,空隙中体积大于5 mm3和20 mm3的数量不足5%和1%,泡沫沥青冷再生混合料内部空隙分布具有总空隙率大、微孔数量多、微孔比例高的特点。总空隙率相同,不同养生方式的泡沫沥青冷再生混合料空隙级配差异较大,相较于另外4种养生方式,开放养生后泡沫沥青冷再生混合料体积小于1 mm3、小于0.1 mm3的空隙比例明显增多,全封闭养生后泡沫沥青冷再生混合料体积小于1 mm3、小于0.1 mm3的空隙比例最小,5种养生方式空隙级配中体积小于0.1 mm3的空隙数量排序为:开放养生>模内养生>半封闭养生>组合养生>全封闭养生,而大于1 mm3的空隙级配排序与此相反,相较于封闭养生,另外4种养生后泡沫沥青冷再生混合料内部微孔数量增多,有害孔数量减少,可见养生方式对泡沫沥青冷再生混合料空隙级配有显著影响。结合前文所述,泡沫沥青冷再生混合料内部原本被水占据的部分待水分迁移后形成空隙,开放养生后泡沫沥青冷再生混合料的内部水可以快速散失,在短时间内空隙结构达到稳定,由于早期水分迁移较快,待界面强度完全形成后,残留水分越少,水分挥发时对密闭空隙造成的损伤越小,故体积小于0.1 mm3的空隙比例明显较大;全封闭养生模式下水分散失缓慢,随着水泥水化过程逐渐完成,较长时间的水分散失可能对空隙产生破坏作用,此外,在高温养生条件下,密闭空间可能形成蒸汽压,水分迁移就会通过空隙的薄弱部位突破“约束”,形成“疏水通道”,从而破坏既有微观空隙结构,使得临近微孔相互连通,而且在水泥水化完成、界面强度形成后,后期残留水分越多,养生时间越长,水分散失速率越慢,水分迁移对空隙结构的破坏越严重。对比组合养生、半封闭养生、全封闭养生,组合养生空隙级配数值介于半封闭和全封闭二者之间,可见养生期间养生方式改变会对空隙级配有一定影响,空隙级配对养生方式变化较为敏感。

4.2 空隙直径

图9 不同养生方式泡沫沥青冷再生混合料平均空隙直径与最可几空隙直径Fig.9 Mean void diameter and maximum void diameter of foamed asphalt cold recycled mixtures with different curing methods

参考文献[1-3]研究成果,采用平均空隙直径和最可几空隙直径为评价指标,平均空隙直径为泡沫沥青冷再生混合料内部所有空隙当量球直径平均值,计算时假定每个空隙为规则球体,以等体积球体反算直径,然后取所有空隙当量球直径平均值。最可几空隙直径为泡沫沥青冷再生混合料出现概率最大的空隙体积当量球直径,计算时以洛伦兹函数拟合空隙体积与其出现的频率,对峰值频率的空隙体积反算其当量球体的直径。计算结果见图9。

由图9可知,泡沫沥青冷再生混合料平均空隙直径约为0.5~0.7 mm,最可几空隙直径约为0.01~0.03 mm,相同马歇尔试件的泡沫沥青冷再生混合料其平均空隙直径为最可几空隙直径的25~45倍。全封闭养生后泡沫沥青冷再生混合料平均空隙直径、最可几空隙直径最大,而开放养生后泡沫沥青冷再生混合料平均空隙直径和最可几空隙直径均最小,5种养生方式的泡沫沥青冷再生混合料最可几空隙直径与平均空隙直径大小排序一致,即开放养生<马歇尔模内养生<半封闭养生<组合养生<全封闭养生。结合前文所述,开放养生后泡沫沥青冷再生混合料能在最短时间内达到最小含水率,养生时间短,避免了水分聚集可能产生的大空隙,且水分挥发路径最短,水分挥发对空隙结构的破坏作用最小,故该养生方式下的泡沫沥青冷再生混合料内部大孔比例小、微孔比例大,具体表现为平均空隙直径和最可几空隙直径相对最小。

4.3 空隙竖向分别特征

研究不同养生方式泡沫沥青冷再生混合料平均空隙直径、最可几空隙直径沿马歇尔试件高度方向的分布规律,结果如图10所示。

图10 泡沫沥青冷再生混合料最可几空隙直径沿马歇尔试件高度的分布规律Fig.10 Distribution law of maximum void diameter of foamed asphalt cold recycled mixtures along the height of Marshall test piece

由图10可知,平均空隙直径、最可几空隙直径在马歇尔试件高度方向呈中间小、两端大的分布特点,沿马歇尔试件高度方向空隙分布具有明显的对称性,总体呈“C”型分布,这主要是马歇尔锤击法成型试件、脱模过程中试件两端受人为扰动较大,且成型试模时试样两端的泡沫沥青冷再生混合料均匀性和密实性相对较差,此外试样养生过程中水分挥发由内到外进行,水分挥发对试件两端空隙结构的破坏作用最大。全封闭养生后泡沫沥青冷再生混合料试件中部平均空隙直径为0.53 mm,试件两端平均空隙直径为0.63 mm,两端平均空隙直径比中部大18.8%,开放养生、马歇尔模内养生后马歇尔试件两端平均空隙直径分别比中部大12.2%、13.1%,最可几空隙直径也有类似规律,可见水分散失速率越慢,马歇尔试件两端微细观空隙结构受水分迁移破坏越严重。对于半封闭养生、组合养生后的马歇尔试件,平均空隙直径、最可几空隙直径沿马歇尔试件高度分布有明确的方向性,沿水分迁移方向,平均空隙直径和最可几空隙直径明显较大。

5 泡沫沥青冷再生混合料微细观空隙结构与宏观性能的相关性

图11建立了不同养生方式下泡沫沥青冷再生混合料微细观空隙级配、平均空隙直径、最可几空隙直径与力学性能、疲劳寿命之间的拟合关系,由图11(a)可知,空隙级配中体积小于0.1 mm3的空隙比例越大,泡沫沥青冷再生混合料劈裂强度、无侧限抗压强度、贯入剪切强度越大,线性关系拟合优化度R2约为0.9,表明增加微孔中体积小于0.1 mm3的空隙数量能显著提高泡沫沥青冷再生混合料力学强度,不同养生方式导致泡沫沥青冷再生混合料的空隙级配发生改变,故力学强度不同。由图11(b)、11(c)可知,平均空隙直径、最可几空隙直径与泡沫沥青冷再生混合料劈裂强度、无侧限抗压强度、贯入剪切强度有良好的线性拟合关系,最可几空隙直径与力学强度之间线性拟合优化度R2更高,计算平均空隙直径时,无法避免因成型试件不均匀产生的大孔,大孔数量虽少但其对平均空隙的影响较大,造成平均空隙直径与真实值有所偏差,这也就说明了平均空隙直径指标评价泡沫沥青冷再生混合料的空隙率有一定的局限性。图11(d)建立了泡沫沥青冷再生混合料最可几空隙直径与泡沫沥青疲劳寿命之间的回归关系(疲劳寿命越大,对应的应力水平越小),结果表明,各应力水平下的疲劳寿命随最可几空隙直径减小而线性增大,拟合优化度R2>0.95。

6 结 论

(1)养生方式对泡沫沥青冷再生混合料的最终劈裂强度、无侧限抗压强度、贯入剪切强度有显著影响,5种养生方式的泡沫沥青冷再生力学强度与疲劳寿命排序相同,即开放养生>马歇尔模内养生>半封闭养生>组合养生>封闭养生。

(2)室内加速养生方案应能最大限度地模拟施工现场的实际条件,综合考虑养生期间含水率及力学性能变化规律,推荐40 ℃半封闭养生36 h来模拟加铺上覆层前现场早期(7~14 d)养生条件,采用40 ℃半封闭36 h+全封闭养生72 h组合养生方案作为泡沫沥青冷再生混合料的中长期室内加速养生方案。

(3)不同养生方式下泡沫沥青冷再生混合料微细观空隙结构有明显差异,半封闭养生、组合养生后的马歇尔试件,其平均空隙直径、最可几空隙直径沿马歇尔试件高度分布有明确的方向性,沿水分迁移方向,平均空隙直径和最可几空隙直径明显较大。

(4)泡沫沥青冷再生混合料内部微细观空隙结构与宏观力学性能及疲劳性能有良好的线性拟合关系,体积小于0.1 mm3的空隙比例越大,平均空隙直径和最可几空隙直径越小,泡沫沥青冷再生混合料力学强度越高,疲劳性能越好。

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