环氧沥青的粘弹特性

通过对环氧沥青进行频率扫描、蠕变试验等动态剪切流变试验,分析了环氧沥青的粘弹性能.与普通改性沥青相比,环氧沥青表现出完全不同的粘弹特征:其在较大的温度和频率范围内均表现出较好的弹性性能,粘性所占成分很少;其蠕变柔量小约4个数量级,有着更好的高温稳定性能;其复数模量随频率降低(温度升高)而降低,并与贮存模量共同趋于稳定值,表现出明显的弹性特征,而在高频(低温)条件下则显示出一定的粘性特征.结果表明,环氧沥青具有很好的高温抗变形和低温抗裂性能,是一种理想的路面建筑材料.     

煤直接液化残渣中的四氢呋喃可溶物对沥青流变性能的影响

为了研究从煤直接液化残渣(direct coal liquefaction residue,DCLR)中萃取得到的四氢呋喃可溶物(tetrahydrofuran soluble,THFS)作为改性剂对沥青流变性能的影响,选用SK-90作为基质沥青,分别制备了不同掺量(与基质沥青质量比分别为0%、4%、6%、8%、10%)的THFS改性沥青。通过应变扫描,首先确定沥青的线黏弹范围,其次在线黏弹范围内通过动态剪切流变(DSR)试验和弯曲蠕变劲度(BBR)试验得到车辙因子、疲劳因子、蠕变速率及蠕变劲度模量等,最后,结合CAM模型(一种在动态剪切作用下建立的可描述不同沥青材料宽温宽频主曲线的数学模型)物理参数的分析,对THFS改性沥青的流变特性进行综合评价。研究结果表明:随着THFS掺量的提高,THFS改性沥青的高温稳定性和感温性能越来越好,但低温性能和疲劳性能受到一定的负面影响;按照时温等效原则,复合出THFS改性沥青在45℃下的复数模量主曲线,并对其进行CAM模型拟合,拟合判定系数R~2均在0.999以上。利用CAM模型中物理参数对THFS改性沥青的黏弹特性进行评价,发现添加THFS后降低了沥青的温度敏感性,使其对路表温度变化的适应性增强。综合考虑THFS改性沥青各项性能,确定THFS最佳掺量应控制在6%以内。     

硬质沥青混合料动态、静态模量的试验研究

采用针入度为10/20的硬质沥青和石灰岩集料制备高模量沥青混合料,同时选择了一种PG76—22的SBS改性沥青,进行性能对比。基于体积法的配合比设计完成后,采用马歇尔稳定度试验、车辙试验、三点弯曲试验、间接拉伸试验来评价硬质沥青混合料的高温性能、低温性能和水稳定性。静态回弹模量与动态复数模量均采用单轴压缩试验来完成,采用不同的加载模式,回弹模量采用7级静态加载,复数模量采用不同频率的正弦波动态加载。深入研究了温度对两种模量的影响。基于反曲函数绘制了动态模量主曲线,同时采用Cole-Cole平面分析硬质沥青混合料的黏弹特征。研究认为,硬质沥青可以制备抗车辙性能优异的高模量沥青混合料,相同温度下,硬质沥青混合料的复数模量均高于SBS改性沥青混合料,但37.8℃以上温度时,硬质沥青混合料的黏性流动比例较大。     

SBS、橡胶和高黏改性沥青流变性能对比

为充分认识在同一评价体系中不同改性沥青高低温流变性能,使用动态剪切流变仪对SBS、橡胶和高黏改性沥青分别进行应变扫描试验,确定其线性黏弹性范围,进行频率扫描试验和多重应力蠕变恢复试验分析其高温性能。同时使用弯曲梁流变仪对3种改性沥青进行弯曲蠕变劲度试验分析其低温性能。研究结果表明:根据应变扫描试验结果,当应变小于10%时,SBS、橡胶和高黏改性沥青处在线性黏弹性范围内。根据频率扫描试验结果,使用Sigmoidal模型拟合SBS、橡胶和高黏改性沥青的复数剪切模量主曲线光滑连续,且均是简单的流变材料; SBS、橡胶和高黏改性沥青在低频状态下复数剪切模量相差较大,在高频状态下复数剪切模量相差较小。根据多重应力蠕变恢复试验结果,相比SBS和高黏改性沥青,橡胶改性沥青具有较高的流动变形特性;高黏改性沥青的抗永久变形能力优于橡胶和SBS改性沥青。低温弯曲蠕变劲度试验中,蠕变劲度和蠕变速率均与温度呈指数关系。通过蠕变劲度和蠕变速率可知,高黏改性沥青的低温抗裂性优于SBS和橡胶改性沥青。此外,用蠕变劲度指数衡量改性沥青的低温感温性,可知高黏改性沥青温度敏感性低于SBS和橡胶改性沥青温度敏感性。因此,在流变性能方面,高黏改性沥青的高低温性能均优于SBS和橡胶改性沥青。     

基于动态力学分析的改性沥青黏弹性能研究

鉴于目前的沥青黏弹性能评价指标对改性沥青的适用性较差,采用动态力学分析方法对基质沥青和改性沥青进行研究,测定了不同温度和频率下沥青的黏弹性能参数,通过Han曲线和动态黏弹参数的变化规律分析其黏弹性能.结果表明:改性沥青的Han曲线在不同温度下具有不同的温度依赖性,由于其相态结构比较复杂,导致其黏弹性能不同于基质沥青;采用动态力学方法能很好地揭示改性沥青的宏观力学性能与微观结构的相关性.     

硅橡胶粉-SBS复配改性沥青路用性能流变学分析

为了研究硅橡胶粉(silicone rubber powder, SRP)-苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(styrene-butadiene-styrene, SBS)复配改性沥青的高低温性能,复配了9种不同掺配比例的改性沥青。通过常规试验和沥青流变学试验的分析方法,定性定量地分析了硅橡胶粉、SBS掺量对于复配改性沥青黏弹性的影响。分析低温弯曲蠕变试验结果时,为了全面考虑劲度模量变化率和劲度模量,分析了二者的比值和低温连续分级温度,全面准确的分析了复配改性沥青的低温性能。利用多温度下的频率扫描试验,构建复配改性沥青的复数剪切模量的主曲线,在较宽频率范围内分析了不同配合比下复配改性沥青的性能差异,为更好地研究极端频率下的情况,引入改进型CAM(Christensen-Andersen-Marastean)模型,分析了复配改性沥青的高温性能。复配改性沥青的高低温性能良好,推荐使用的复配比例为17.5%SRP+4%SBS。     

基于DSR的改性沥青及混合料动态黏弹性能

为了在相似加载条件下比较改性沥青及混合料的动态黏弹性能,选择4种不同特点的改性沥青,成型了混合料小梁试件.应用动态剪切流变仪(DSR)分别进行了不同温度下的频率扫描试验,根据时间-温度等效原理构建了改性沥青及混合料的流变主曲线,对主曲线形态和流变模型拟合结果进行了对比分析.研究表明:改性沥青及混合料的复数剪切模量主曲线形态相似,采用改进型CAM模型进行拟合的效果很好,相关系数在0.996以上;平衡复数剪切模量G*e可用来区分不同类型改性沥青及其混合料的高温性能;高强改性沥青的高温抗车辙性能明显优于其他改性沥青,但软化点和60℃动力黏度不适用于评价高强改性沥青.改性沥青的动态力学响应能够反映其混合料的黏弹性能.     

石墨烯橡胶复合改性沥青高温性能研究

为了研究石墨烯橡胶复合改性剂对沥青高温性能的影响,采用SBS改性沥青作为试验对照组,基于流变学原理,通过动态温度、频率扫描试验,分析改性沥青在动态加载条件下的黏弹性能与流变性能。研究结果表明:改性沥青的车辙因子、复数模量及黏度随着温度的升高而降低,在高温条件下石墨烯橡胶复合改性沥青相较于SBS改性沥青具有良好抗车辙性能与抗外力变形能力,且石墨烯的添加增强了改性沥青的弹性恢复能力,提高了沥青的高温稳定性能。     

EC130沸石对SBS改性沥青黏弹性的影响

为了研究EC130沸石(含水矿物)对SBS改性沥青黏弹性的影响，考虑沸石脱水与含水2种状态，通过黏度试验和DSR试验，研究EC130脱水沸石和含水沸石对SBS改性沥青黏弹性的影响，剖析EC130沸石对SBS改性沥青黏弹性的影响因素。试验发现：添加EC130脱水沸石与添加EC130含水沸石均使沥青的黏度和复数模量增大，且随掺量的增加呈逐渐增大的趋势，但在同一掺量下，添加EC130含水沸石的沥青黏度和复数模量均小于添加EC130脱水沸石的，而相位角呈相反规律。较原样沥青，添加EC130脱水沸石的沥青复数模量主曲线出现增大；较添加EC130脱水沸石的沥青，添加EC130含水沸石的沥青复数模量主曲线出现减小，而相位角主曲线呈相反规律。结果表明：沸石中的矿物对沥青具有增黏增弹作用，而水分作用相反。     

改性沥青的流变性和储存稳定性研究

以高富AH-50为基质沥青分别制备SBS、胶粉和EVA改性沥青,利用动态剪切流变仪(DSR)分析不同种类改性沥青动态黏弹参数(储存模量G'和损失模量G″)随频率和温度的变化,结合60℃稳态流动试验和Carreau模型表征沥青的流变性能,并用储存稳定指数IS表征不同改性剂与沥青的相容性能。结果表明:试验范围内,随频率的增加G'和G″逐渐变大,相同频率下G'明显小于G″,改性沥青以黏性成分为主,且两者的差值在低频和高温下较大;与基质沥青相比,SBS和胶粉改性沥青的临界剪切速率γc降低幅度远大于EVA改性沥青的γc,SBS和胶粉的掺加使沥青偏离牛顿流体的程度更大,对剪切的敏感性更高;SBS和胶粉与沥青的相容性较差,在相分离时SBS迁移至上段,胶粉迁移至下段,而EVA与沥青的相容性较好,体系不易发生相分离。