基于表观黏度的新疆岩沥青改性沥青的老化动力性能

通过室内模拟老化试验,探究了不同老化条件下基质沥青和新疆岩沥青改性沥青表观黏度的变化规律。以黏度为参数建立了老化动力学模型,求得老化反应活化能和老化反应总速率等动力学参数。研究表明:短期老化过程中两种沥青的表观黏度呈指数增长;改性沥青具有更低的反应速率和更高的活化能;所建立模型的计算值与实测值相关性较高;能够准确地表征新疆岩沥青改性沥青和基质沥青老化过程中表观黏度的变化规律。     

星型SBS改性沥青热氧和紫外光老化特性研究

为了评价热氧和紫外光老化对星型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青主要技术性质的影响,通过室内老化模拟试验,研究了沥青经不同老化时间的针入度、延度、软化点和表观黏度的变化规律,基于表观黏度建立了星型SBS改性沥青老化动力学模型。结果表明,热氧老化与紫外光老化对星型SBS改性沥青主要技术特性的影响基本相同,即针入度、延度随老化时间延长呈减小趋势,135℃表观黏度呈增大趋势,而软化点呈非单调性变化趋势;不同基质沥青制成的SBS改性沥青在热氧老化过程中老化反应速率存在差异,而在紫外光老化过程中基本接近;SBS改性沥青热氧老化与紫外光老化均遵循一级氧化动力反应方程,建立的老化模型能预估热氧和紫外光耦合作用下星型SBS改性沥青的表观黏度。     

基于正戊烷沥青质的温拌沥青老化动力性能

在不同老化温度和老化时间下,对温拌沥青、基质沥青进行了老化试验,测试了老化前后沥青中正戊烷沥青质含量,建立了以正戊烷沥青质含量为参数的老化动力学模型,计算了老化反应速率常数和老化反应活化能等参数,据此对比研究了温拌沥青与基质沥青的老化动力特性.研究结果表明:沥青老化遵循一级反应动力学方程,老化过程中正戊烷沥青质含量均随时间的延长和温度的升高而增大,而温拌沥青具有较低的反应速率常数和较高的反应活化能,因此抗老化性能更好.以正戊烷沥青质含量为参数的老化动力学方程,能够较好地区分温拌沥青与基质沥青老化过程的差异.     

硅灰改性沥青老化动力性能研究

文章通过旋转薄膜老化试验,研究了基质沥青和硅灰改性沥青在不同老化温度和老化时间下软化点的变化规律,并以软化点为参数建立了硅灰改性沥青的老化动力学模型。结果表明:与基质沥青相比,硅灰改性沥青的软化点随着老化温度和老化时间变化的变化率更低;以软化点为参数建立的老化动力学方程能较好地表征硅灰改性沥青的老化过程。     

老化SBS改性沥青再生性能预估分析

为了对老化SBS改性沥青再生后的性能进行预估,建立了老化SBS改性沥青再生性能的复合律方程模型;采用基质沥青、改性沥青和再生剂对老化SBS改性沥青进行了再生恢复,测定不同掺配率下再生SBS改性沥青的黏度、针入度、软化点和延度,对复合律方程进行求解得到黏度偏离指数;对不同再生方式再生后的老化SBS改性沥青的性能进行了对比分析.研究结果表明:利用再生性能复合律方程能够较好地预估老化SBS改性沥青的再生性能;基质沥青和再生剂对老化SBS改性沥青的黏度、软化点和针入度具有更好的再生效果,而改性沥青对延度有更好的再生效果.     

长期老化对基质沥青与SBS改性沥青化学组成、形貌及流变性能的影响

为探究基质沥青和SBS改性沥青不同长期老化过程中化学组成、形貌及流变性能的变化,研究了紫外(UV)老化与压力老化箱(PAV)加速沥青老化试验对基质沥青与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青物理和流变性能的影响,采用傅里叶红外光谱(FTIR)、凝胶渗透色谱(GPC)和原子力显微镜(AFM)探讨了长期老化过程中2种沥青化学组成与形貌的变化。研究结果表明:老化后2种沥青黏度均增大,抗剪切变形能力提高,沥青中的弹性成分增加,基质沥青的性能变化比SBS改性沥青更为明显;老化后改性沥青羰基指数增加幅度更大,SBS分子数量明显减少,改性沥青平均分子量比基质沥青变得更大,尤其PAV老化后SBS改性沥青中大分子比率明显增加;老化后沥青表面的典型蜂状结构遭到破坏,蜂状结构的数量和尺寸有较大变化。对于蜂相区域,2种沥青UV老化后,表面粗糙度变化较小,而PAV老化后,表面粗糙度显著增加;对于平滑相区域,SBS改性沥青表面粗糙度老化前后无显著变化,基质沥青表面粗糙度老化后降低,并且PAV老化后粗糙度比UV老化降低更明显;基质沥青和SBS改性沥青PAV老化后老化程度明显高于UV老化,且添加SBS改性剂能提高沥青长期抗热氧老化方面性能,对长期抗光氧老化方面性能的提升不明显。     

神华煤加氢液化动力学研究

以神华煤为原料,四氢萘为溶剂,在微型反应釜中进行了神华煤加氢液化动力学研究,并建立了动力学模型.研究结果表明:在反应起始阶段,煤主要转化为前沥青烯和沥青烯,有少量油气存在.随反应时间的延长,前沥青烯和沥青烯产率出现最大值,油气产率逐渐增加.所建立的动力学模型能合理拟合350～440℃范围内神华煤液化动力学过程,其反应速率常数为0.001 8～0.041 6 min~(-1),表观活化能为29.11～46.45 kJ/mol.     

全透式沥青路面专用高黏度改性沥青性能对比

为了制备一种全透式沥青路面专用高黏度改性沥青,采用自制改性粒子(SR)与SBS粒子为复配改性剂,对基质沥青进行复合改性。通过荧光显微照相、针入度试验、延度试验、软化点试验、薄膜老化试验、动力黏度试验及布氏黏度试验等,对自制高黏度改性沥青性能进行表征,并与SK90#基质沥青、橡胶沥青、SBS改性沥青进行性能对比。结果表明:各改性材料在基质沥青中分散良好,自制高黏度改性沥青中的SR粒子作为高弹嵌挤单元提高了沥青交联网状结构的稳定性;与基质沥青相比,改性沥青具有较高的软化点和延度,以及较低的针入度(25℃);自制高黏度改性沥青的动力黏度高达230kPa·s,明显高于橡胶沥青和SBS改性沥青;动态剪切流变试验(DSR))中自制高黏度改性沥青高温分级达到PG82℃,较SBS改性沥青和橡胶沥青提高1个等级,较基质沥青提高4个等级,高温变形可恢复性能最强;4种沥青的原样和薄膜老化后沥青中以自制高黏度改性沥青的车辙因子随温度变化最为缓慢,高温敏感性最弱,耐老化性能优异;弯曲梁流变试验(BBR)中,SBS改性沥青和自制高黏度改性沥青的低温分级均达到PG-18℃,较基质沥青和橡胶沥青高1个等级,但自制高黏度改性沥青的蠕变劲度较小,蠕变速率较大,具有更强的低温柔性。     

粒度对纳米氧化锌与硫酸氢钠溶液反应动力学的影响

以纳米氧化锌与硫酸氢钠溶液的反应为模型体系,研究了反应物粒度对动力学参数的影响规律。结果表明:反应物的粒度对反应的速率常数、反应级数、表观活化能和指前因子均有较大的影响;随着反应物粒径的减小,速率常数增大,反应级数增大,表观活化能减小,指前因子减小,并且表观活化能与反应物粒径的倒数呈线性关系。     

烯丙基酚醛树脂的固化动力学

利用差示扫描量热法分析了烯丙基酚醛树脂在不同升温速率下的固化行为,用Kissinger法和KAS(Kissinger-Akahira-Sunose)法对获得的动力学数据进行处理,得到了固化反应动力学参数,并建立了烯丙基酚醛树脂的固化动力学模型.结果表明:与纯酚醛树脂相比,烯丙基酚醛树脂固化温度较高,反应级数更接近于1,固化反应所需的平均表观活化能较低,为111.45kJ/mol;在整个固化过程中,烯丙基酚醛树脂的活化能较为恒定,随温度变化不大;烯丙基酚醛树脂固化动力学模型为研究该体系固化工艺参数提供了理论依据.     

彩色沥青老化性能的研究

研究了符合GB15180-94重交通道路沥青标准的彩色道路沥青的老化过程。结果表明:提出的两种老化动力学模型能够很好地描述两种彩色道路沥青的老化速率。彩色沥青老化后,沥青质含母增加,胶质、芳香酚、饱和酚含量减少。沥青胶体的原有平衡体系遭到破坏,导致沥青使用性能变坏。彩色沥青老化过程中,沥青胶体不稳定指数(Ie)对沥青老化条件很敏感,随老化温度的升高和老化时间的延长而增加;粘度随老化时间的延长近似呈指数关系增加,所以可以用胶体不稳定指数和老化指数来评价彩色沥青的老化性能。     

TOR橡胶沥青流变性能试验

为了得到TOR橡胶沥青的流变性能,对薄膜烘箱老化和压力老化试验后的沥青试样进行布氏黏度试验和动态剪切流变试验.给出了改性沥青的制备方法、试验方法,分析了TOR对橡胶沥青复数模量、相位角、车辙因子、黏度、疲劳因子的影响.结果表明:加入TOR后,沥青的复数模量增大,相位角减小,TOR促进了废胶粉颗粒与沥青的相容性,增加了沥青的高温抗车辙性能.薄膜加热老化后基质沥青、橡胶沥青和TOR橡胶沥青的车辙因子数值均增大,黏温敏感性增强,TOR橡胶沥青的抗车辙性能较橡胶沥青有所改善.加入TOR的橡胶沥青,经压力老化后抗疲劳性能得到了加强,在较低温度环境下比橡胶沥青好;经有水压力老化,可以有效改善橡胶沥青的热氧水老化能力.     

橡胶-硅藻精土复合改性沥青的制备及机理

为了改善沥青的高温性能,采用橡胶和硅藻精土制备多种掺量的复合改性沥青。利用针入度、软化点、延度、旋转粘度试验,对不同改性沥青性能进行表征,通过曲面响应法得出改性剂最佳掺量比例,并对比橡胶沥青、橡胶-SBS复合改性沥青进行改性效果评估。采用旋转薄膜烘箱老化试验、热重分析法、差示扫描热量法、红外光谱扫描试验、扫描电镜试验、研究了橡胶-硅藻精土复合改性沥青的老化性能、高温性能、微观结构和反应机理。结果表明,22%橡胶和4%硅藻精土的复合改性沥青综合性能最好。与橡胶沥青、橡胶-SBS复合改性沥青相比,橡胶-硅藻精土复合改性沥青表现出了更好的高温稳定性;橡胶粉、硅藻精土与基质沥青之间主要存在物理共混,沥青与两者形成了相互稳定的整体。     

基于正交试验的SEBS/橡胶粉复合改性沥青性能分析

为获得性能优异的改性沥青混合料,选用苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯(styrene ethylene butadiene styrene,SEBS)和橡胶粉对沥青进行复合改性,采用正交试验设计优化复合改性沥青的掺配方案,同时选用三大指标、布氏旋转黏度、短期老化模拟(RTFOT)等试验对复合改性沥青、橡胶改性沥青、SEBS改性沥青、基质沥青的黏滞性、高温稳定性、低温抗裂性、感温性及抗老化性进行对比分析,综合评价其路用性能.正交试验结果表明,SEBS、CR的最优复合掺量分别为5％和16％,最佳制备方案为SEBS和CR同时加入;采用本文方法制备的SEBS/CR复合改性沥青可降低沥青感温性能,改善低温抗裂性能和抗老化性能,对高温稳定性的改善效果尤为明显;此外需考虑目标需求及温差变化较大时复合改性沥青的掺配比例.     

多聚磷酸对沥青高低温性能和老化性能的影响

采用不同掺量多聚磷酸（PPA）对沥青进行改性,研究了PPA对沥青高低温性能和老化性能的影响,并借助化学组分和红外光谱测试分析了PPA改性沥青的老化机理。结果表明：随着PPA掺量增加,沥青的软化点和粘度升高,弗拉斯脆点向低温移动,沥青的高低温性能均得到改善。与未改性沥青相比,PPA改性沥青在短期热老化、长期热老化和紫外老化后的软化点增量、粘度老化指数和弗拉斯脆点变化量均明显减小,针入度保留率和延度保留率大幅提高。化学组分和红外光谱分析发现PPA促进了胶质向沥青质的转变,减少了沥青中易发生老化反应的活性组分,使老化过程中改性沥青的脂肪族、芳香族、羰基和亚砜基指数的变化量均明显减小,从而具有优良的抗老化性能。     

橡胶沥青胶结料的老化与再生研究

采用热氧老化的方法研究了老化对橡胶沥青胶结料粘弹性的影响规律,并通过添加再生剂对其软化点、针入度和延度等性能进行恢复。实验结果表明,老化后基质沥青和橡胶沥青的软化点升高、针入度变小、延度降低;老化过程中,基质沥青软化点和针入度的衰减率均大于橡胶沥青,但延度的衰减率则小于橡胶沥青;再生剂能够恢复橡胶沥青性能,但和原样沥青相比,软化点和延度有所降低,针入度则略有增加;延度的再生恢复效率最高,其次是针入度和软化点。     

橡胶粉改性沥青老化性能试验研究

为研究橡胶粉细度、用量及溶胀时间对胶粉改性沥青老化性能影响.试验选用AH-70基质沥青,橡胶粉选用40目、60目和80目,进行沥青老化试验研究.试验结果表明：橡胶胶粉对沥青老化性能有较好的提升作用,但若胶粉在沥青中溶胀时间不够,对沥青改性并非胶粉越细越好.     

基于等针入度的沥青固有与改善性能的流变性分析

为了研究道路沥青固有与改善性能,在以代表高温性能的针入度指标基础上,研究相同等级针入度条件下的两种类型道路沥青在短期老化过程中针入度及其他指标的变化情况,分析不同道路沥青老化机理。同时再利用动态剪切流变实验对沥青进行高温老化分析,由此得出苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(styrene-butadiene block copolymer)SBS改性沥青的流变性能和抗变形性均优于基质沥青、等同于沥青的改善性能、优于沥青固有性能的结论。     

Effect of moisture on the aging behavior of asphalt binder

The moisture aging effect and mechanism of asphalt binder during the in-service life of pavement were investigated by laboratory simulating tests. Pressure aging vessel (PAV) test simulating the long-term aging of binder during the in-service life of pavement was modified to capture the long-term moisture aging effect of binder. Penetration grade tests including penetration test, soften point test, and ductility test as well as SuperpaveTM performance grade tests including viscosity test, dynamic shear rheometer test, and bending beam rheometer test were conducted to fully evaluate the moisture aging effect of binder. Fourier transform infrared spectroscopy test and Gel-permeation chromatography test were applied to provide a fundamental understanding of the moisture aging mechanism of binder. The results indicate that moisture condition can accelerate the aging of asphalt binder and shorten the service life of asphalt binder. The modified PAV test with moisture condition can well characterize the moisture aging properties of asphalt binder.     

基于分子动力学的不同沥青分子自愈机制分析

对沥青材料自愈合机理的探究是评价沥青愈合潜力的关键因素之一,这对于预测沥青的疲劳寿命有着关键性作用。为了探究沥青材料的自愈合性能,本文基于分子动力学模拟,利用Materials Studio软件建立基质沥青、SBS改性沥青、老化沥青以及老化SBS改性沥青的三维微裂缝模型,并通过密度分析,相对浓度分布以及自由体积分数等方法,分析自愈合模型的愈合情况。结果表明,SBS改性剂对沥青的自愈有一定的促进作用,老化对沥青的自愈有一定的抑制作用,四种沥青的自愈潜力从大到小依次为SBS改性沥青、基质沥青、老化后SBS改性沥青以及老化沥青。