高黏改性沥青胶浆黏弹性力学行为分析

为了研究高粘改性沥青胶浆的粘弹力学性能,采用动态剪切流变仪对三种改性沥青在五个粉胶比下制备的15种改性沥青胶浆进行动态剪切流变试验,分析其粘弹力学指标随温度、荷载的变化规律。结果表明：矿粉能够劲化沥青胶结料,提高胶浆的高温抗变形能力;增大沥青的零剪切粘度可以有效提高沥青胶浆的车辙因子（G*/sinδ）,降低其G*/sinδ的温度敏感性,提高其高温抗变形能力;在较高频率下,两种高粘改性沥青胶浆的复数剪切模量（G*）随粉胶比的增幅要远大于普通改性沥青胶浆（GC胶浆）,在粉胶比大于1.2后这种现象尤为突出,因此,从低温性能考虑使用高粘改性沥青时粉胶比不宜大于1.2。     

DCLR与TLA改性沥青胶浆的流变性能对比

目的研究煤直接液化残渣(DCLR)和特立尼达湖沥青(TLA)改性沥青胶浆的流变性能,揭示DCLR和TLA对沥青胶浆的流变特性影响规律及改性效果.方法分别制备粉胶质量比为0.6,0.8,1.0,1.2的DCLR和TLA改性沥青胶浆,采用动态剪切流变仪(DSR)和弯曲梁流变仪(BBR)对沥青胶浆流变性能进行了测试,并对比分析了DCLR与TLA改性沥青胶浆的流变特性.结果在相同温度下,随着粉胶质量比的提高,DCLR沥青胶浆的复数模量增大,相位角减小,车辙因子、疲劳因子、蠕变劲度模量均增大,蠕变速率减小,DCLR显著地改善了沥青胶浆的高温性能,但对其低温和疲劳性能有消极影响.当粉胶质量比在0.8~1.0,DCLR沥青胶浆的性能最为优越.结论相比TLA改性沥青胶浆,DCLR改性沥青胶浆的高温性能更为优越,但低温和疲劳性能相对较差.     

橡胶沥青胶浆高温性能影响因素的灰关联熵分析

为研究不同因素对橡胶沥青胶浆高温性能的影响规律,采用动态剪切流变试验(DSR)研究不同粉胶比(0.8,0.9,1.0,1.1,1.2,1.3,1.4,1.5)、不同胶粉掺量(18%,20%,22%)和不同胶粉粒径(20目,40目,60目)条件下橡胶沥青胶浆的高温流变性能,并利用灰熵法分析各因素影响的显著性。结果表明,胶粉掺量对橡胶沥青胶浆高温性能的影响最大,其次是粉胶比。从提高沥青胶浆高温性能角度,建议胶粉粒径为40目,胶粉掺量20%,粉胶比为1.0~1.3。     

橡胶沥青胶浆低温流变特性灰关联分析

为评价不同组成因素对橡胶沥青胶浆低温流变特性的影响,采用弯曲梁流变仪,测出了3种胶粉掺量、3种胶粉细度以及8种粉胶质量比(0.8,0.9,1.0,1.1,1.2,1.3,1.4)的橡胶沥青胶浆蠕变劲度和蠕变曲线斜率,并运用灰色理论分析了不同因素的影响程度。研究结果表明:橡胶沥青胶浆低温蠕变劲度模量随胶粉掺量的增加而减小,蠕变曲线斜率则呈增大趋势;20目胶粉具有最低的蠕变劲度模量和最大的蠕变曲线斜率;粉胶比增大会导致蠕变劲度模量增大和蠕变曲线斜率减小;粉胶比对橡胶沥青胶浆低温蠕变劲度模量影响最大,其次是橡胶粉掺量;基于橡胶沥青胶浆低温流变特性,建议粉胶比小于1.2,采用22%的胶粉掺量和20目胶粉。     

基于DMA方法的浇注式沥青胶浆高温性能及评价指标

为了研究浇注式沥青胶浆的高温性能及评价指标,采用动态力学分析(DMA)方法,通过动态剪切流变试验,探讨了不同温度、沥青种类、粉胶比对浇注式沥青胶浆高温性能的影响.分析了广义剪切模量与浇注式沥青混合料高温变形之间的相关性,探讨了该指标作为浇注式胶浆高温性能评价指标的适用性,并以车辙深度为控制标准,对广义剪切模量以及60℃条件下的贯入度提出了建议值.结果表明:浇注式沥青胶浆复数剪切模量和相位角受温度、沥青种类、粉胶比因素影响明显;广义剪切模量与混合料永久变形呈良好的线性关系,能作为一种合适的劲度指标评价浇注式沥青胶浆的高温稳定性;60℃条件下,浇注式沥青混合料贯入度指标建议值不大于3.29 mm.     

王小雯 熊 锐 刘子铭 孙仕伟 杨竟择 陈华鑫

复掺磁铁矿粉和活性碳粉制备掺和料沥青胶浆,通过动态剪切流变试验(DSR)和布氏粘度试验,对比研究7组不同复掺比例的沥青胶浆高温流变特性,分析了复掺比例、试验温度和荷载作用频率等对沥青胶浆高温车辙因子、复数剪切模量、相位角和布氏粘度的影响规律。结果表明：活性炭粉在提高复掺沥青胶浆高温稳定性的同时,亦增加其粘度,建议其最佳掺配比例范围为60～80%;磁铁矿粉与活性碳粉的复掺改性作用对沥青胶浆的相位角影响较小;高温条件下,当磁铁矿粉/活性碳粉复掺比例降低时,沥青胶浆的温度敏感性逐渐减弱。     

不同沥青胶结料重复蠕变试验研究

利用重复蠕变试验,对3种不同类型沥青结合料进行高温性能评价,试验结果表明,橡胶沥青高温性能明显优于SBS改性沥青,基质沥青最差。对不同粉胶比橡胶沥青胶浆试验分析发现,累积变形增长率随粉胶比变化呈现出峰值关系,粉胶比为0.3时橡胶沥青胶浆高温性能最差,进行橡胶沥青混合料设计时,粉胶比应尽量远离此值。     

复掺磁铁矿粉和活性炭粉沥青胶浆高温流变特性研究

复掺磁铁矿粉和活性碳粉制备掺和料沥青胶浆,通过动态剪切流变试验(DSR)和布氏黏度试验,对比研究7组不同复掺比例的沥青胶浆高温流变特性,分析了复掺比例、试验温度和荷载作用频率等对沥青胶浆高温车辙因子、复数剪切模量、相位角和布氏粘度的影响规律。结果表明:活性炭粉在提高复掺沥青胶浆高温稳定性的同时,亦增加其黏度。建议其最佳掺配比例范围为60%~80%。磁铁矿粉与活性碳粉的复掺改性作用对沥青胶浆的相位角影响较小;高温条件下,当磁铁矿粉/活性碳粉复掺比例降低时,沥青胶浆的温度敏感性逐渐减弱。     

纤维沥青胶浆高低温性能研究

采用软化点、锥入度、动态剪切、弯曲梁流变等试验方法,研究粉胶比、温度、纤维含量和纤维种类等因素对沥青胶浆高低温性能的影响。结果表明:粉胶比、纤维含量以及纤维种类对沥青胶浆的高低温性能影响较大;纤维的掺入能较大幅度地提高沥青胶浆高温稳定性,并且木质素纤维对沥青胶浆的改善效果优于玄武岩纤维;粉胶比和纤维含量增加均可提高沥青胶浆高温性能,但低温抗裂性能有所降低;纤维沥青胶浆具有显著的温度敏感性,提高温度有利于沥青胶浆低温抗裂性能的改善;粉胶比降低0.2并掺入1%木质素纤维,与原沥青胶浆相比,其对沥青胶浆流变性能的影响近似相同。     

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.     

基于线黏弹范围的改性沥青动态流变性能

为了比较改性沥青在较宽频率范围内的流变性能,选择SBS、高弹、高黏和高强等4种改性沥青与基质沥青进行动态力学分析通过应变扫描试验,发现在相同复数模量时,4种改性沥青的线黏弹范围均小于基质沥青.在线黏弹范围内进行频率扫描试验,并应用时温等效原理分别构建复数模量和相位角主曲线,可区分不同改性沥青的性能差异.结果表明:高弹改...     

粉胶比对沥青胶浆高低温性能的影响

为了研究粉胶比对沥青胶浆高低温性能的影响,以及采用水泥、消石灰替代部分矿粉后沥青胶浆的高低温性能变化,采用布氏黏度(RTV)试验研究了不同温度、粉胶比条件下沥青胶浆布氏黏度变化情况。通过动态剪切流变(DSR)试验测试复数剪切模量G~*、相位角δ、车辙因子G~*/sin (δ)等指标,分析沥青胶浆的高温流变特性;采用弯曲梁流变(BBR)试验测试不同温度、粉胶比和水泥、消石灰替换量的沥青胶浆的劲度模量S和蠕变速率m,分析不同沥青胶浆的低温流变特性,并且通过引入低温系数(λ=S/m)进一步评价沥青胶浆的低温性能,从而全面分析不同粉胶比以及不同水泥、消石灰替换量对沥青胶浆的高温性能和低温性能的影响。研究结果表明:增大粉胶比能提高沥青胶浆的高温稳定性,降低感温性,但同时也会降低其低温抗裂性,建议合理的粉胶比范围为1.0～1.3;用消石灰或水泥替代部分矿粉具有同样的效果,均可提升沥青胶浆的高温稳定性,但低温性能也会有所降低;当采用水泥替代时,建议水泥用量为矿粉质量的20%以获得较好的经济性和改善效果;采用消石灰替代时,建议消石灰用量为矿粉质量的20%,以免对沥青胶浆的低温性能产生较大不利影响,必要时应根据实际工程情况加以确定。     

基于粘温特性的沥青混合料施工温度指标

利用Brookfield粘度计测试了不同温度和不同粉胶比下70#基质沥青和70#改性沥青的胶浆粘度,分析了粉胶比和温度对沥青胶浆粘度和施工控制温度的影响,建立了粉胶比作为施工控制温度指标,得到不同粉胶比下沥青混合料的施工控制温度标准。结果表明：粉胶比和温度对沥青胶浆的粘温特性有重要影响,主导着沥青混合料的施工控制温度;随着粉胶比的增大,胶浆粘度升高,粉胶比与胶浆粘度及其对数间具有良好的指数函数和线性函数相关性;随着温度的升高,沥青胶浆粘度降低,温度与胶浆粘度间具有很好的乘幂函数相关性。     

橡胶粉改性沥青反应过程规律

对3种不同基质沥青原料,分别测定不同反应温度下橡胶粉-沥青体系的黏温曲线,并对特征样品进行红外光谱分析;通过分析橡胶粉改性沥青黏温曲线随反应条件的变化,以及反应过程中官能团的改变,探讨橡胶粉与沥青体系反应规律和作用机制。结果表明:橡胶粉改性沥青反应过程与沥青介质、反应温度和反应时间紧密相关;反应温度越高,溶胀和降解的速度越快;沥青针入度越高,橡胶粉改性沥青黏度变化越大;反应过程并没有生成新的官能团,产品黏度变化主要是受橡胶粉的溶胀和降解过程影响;在实际生产中,橡胶粉改性沥青黏温性能可以通过反应温度和反应时间进行控制。     

基于改进S-VECD模型的沥青胶浆疲劳寿命预估

为了分析沥青结合料和填料体积分数对沥青胶浆疲劳特性的影响,研究沥青胶浆应力-应变、材料完整性系数与强度损伤演化关系,计算沥青胶浆的疲劳作用次数,采用石灰石磨细矿粉、SK90和KL70基质沥青,分别制备4种不同填料体积分数的沥青胶浆。基于黏弹性连续损伤理论和疲劳破坏准则,建立了线性振幅扫描(LAS)试验沥青胶浆疲劳寿命预估模型(S-VECD),利用有限测试结果,预测在给定的加载历史中材料的损伤演化及疲劳寿命。同时,对沥青胶浆进行温度-频率扫描,根据时间-温度叠加原理和CAM模型,建立动态剪切模量主曲线,计算双对数坐标轴下频率-模量主曲线斜率和移位因子,作为疲劳寿命预估模型的输入参数。研究结果表明:填料的加入使沥青胶浆LAS应力-应变曲线峰值宽度减小,胶浆的应变依赖性增加;沥青胶浆的最大允许应变随填料体积分数增大呈现先增加后减小的趋势,且存在最佳体积分数;随着填料体积分数的增加,强度损伤参数S与材料完整性系数C~*曲线斜率的绝对值增大,材料破坏速度加快;在相同的温度和测试频率下,随着填料体积分数的增加,沥青胶浆的疲劳寿命减小;在相同的填料体积分数下,基质沥青的疲劳寿命越大,其对应的沥青胶浆疲劳寿命也越大;沥青与填料之间相互作用系数越大,沥青胶浆疲劳性能越好。     

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。     

不同来源橡胶粉对橡胶沥青性能影响

为了探究橡胶粉来源及组成对橡胶沥青性能的影响,选用重载卡车轮胎、小轿车轮胎、橡胶鞋底、轮胎胎面和轮胎圈口,采用常温粉碎方法制备5种橡胶粉。通过热重分析方法对5种橡胶粉的成分进行分析,得出各橡胶粉中主要成分及含量。采用甲苯可溶物含量试验,分析橡胶粉在沥青中的降解程度。在此基础上,分别采用弹性恢复试验、动态剪切流变仪(DSR)、低温弯曲梁流变仪(BBR)和测力延度仪对5种橡胶沥青的弹性恢复率、高低温流变性和低温抗裂性能进行评价。研究结果表明:不同来源的胶粉具有不同的成分,轮胎和鞋底橡胶主要包含炭黑和硫化橡胶,硫化橡胶中天然橡胶和合成橡胶的比例存在明显差异;在高温剪切条件下,5种橡胶的甲苯可溶物含量(质量分数,下同)均大于39%,表明橡胶粉在沥青中均存在不同程度的降解行为;由天然橡胶制成的鞋底橡胶粉改性沥青的甲苯可溶物含量为50.97%,明显高于其他几种橡胶沥青;重载卡车轮胎胶粉的甲苯可溶物含量高于小轿车轮胎胶粉,轮胎圈口胶粉的甲苯可溶物含量最低,其在沥青中的解聚过程最微弱;轮胎中的胎圈胶属于硬质胶,其制备的橡胶沥青的弹性恢复性能明显低于其他软质橡胶,重载卡车轮胎胶粉改性沥青的高低温流变性能改善效果最为明显。橡胶粉在沥青中的解聚和溶胀程度共同影响橡胶沥青的性能。     

赤泥改性沥青黏度及微观特性

在基质沥青中添加赤泥制备赤泥改性沥青,采用黏温关系分析法探讨不同剪切速率、赤泥掺量(质量分数)对赤泥改性沥青黏度的影响,并用扫描电子显微镜观测赤泥与沥青之间的微观状态变化。研究结果表明:赤泥改性沥青黏度方程与温度之间存在极高相关性,温度对赤泥改性沥青黏度的影响程度要高于剪切速率对其的影响。在相同条件下,赤泥改性沥青的黏度随赤泥掺量的增加而增大。随着赤泥掺量的增加,赤泥改性沥青相态分布由分散相逐渐转变成连续相态,在赤泥掺量为13%时的共混体系达到了理想的相态分布形式。     

再生剂对回收沥青胶浆化学组分及流变特性参数的影响

目的研究沥青路面回收沥青胶浆再生前后的化学组分及流变特性参数变化规律,为沥青路面再生技术推广提供基础理论与技术支撑.方法采用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和动态剪切流变仪(DSR)进行温度扫描,测试回收沥青胶浆及不同再生剂掺量再生沥青胶浆的化学组分、流变特性参数.结果随着再生剂掺量的增加,回收沥青胶浆IB脂肪族官能团指数逐渐增大,而I_(C=O)羰基指数和I_(S=O)亚砜基官能团指数逐渐降低;加入再生剂后回收沥青胶浆的复数剪切模量、车辙因子和疲劳因子具有一定程度的降低,而相位角则具有一定程度的增加.结论随着再生剂掺量的增加,回收沥青胶浆化学组分发生变化使得回收沥青胶浆路用性能得到显著改善.     

基于测力延度试验的沥青胶浆低温性能评价

通过对基质和SBS改性两类沥青、四种粉胶比在三种温度下的沥青胶浆进行测力延度试验,研究了沥青胶浆在不同低温条件下的测力延度特性、断裂类型和测力延度曲线形状,为沥青混合料设计提供理论指导。