多聚磷酸改性沥青流变特性及改性机理

采用动态剪切流变、重复蠕变和弯曲梁流变等试验分别对多聚磷酸改性沥青、聚合物改性沥青以及聚合物复配多聚磷酸改性沥青在高、低温状态下的流变特性进行了系统研究.结果表明,多聚磷酸能够改善基质沥青和聚合物改性沥青的高低温性能;多聚磷酸与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性剂在改善沥青高温性能机制上存在明显不同,多聚磷酸的掺入显著增加了沥青的黏度,而对沥青的弹性变形恢复能力贡献较小,而SBS改性剂可大幅度提高沥青的弹性变形恢复能力.采用核磁共振(NMR)试验对多聚磷酸改性沥青的改性机理进行了初步分析,发现多聚磷酸与沥青发生了接枝、磷酸酯化和环化反应,从而改变了沥青的碳链结构和化学结构,宏观上使沥青变得更加黏稠.     

多聚磷酸改性沥青及其混合料低温性能研究

采用常规低温性能试验和Superpave低温性能试验,研究了不同类型多聚磷酸(PPA)改性沥青胶结料的低温性能,对比分析了沥青胶结料低温性能评价指标之间的相应关系,并采用小梁弯曲试验和冻断试验验证了沥青混合料的低温抗裂性能,研究了沥青胶结料与混合料低温性能之间的相关性.最后对不同低温性能评价指标的合理性和不足之处进行了较为深入的分析.结果表明,PPA掺入减小了沥青的延度和劲度模量,老化对PPA改性沥青低温性能的影响显著;应变能密度指标表明PPA可以改善沥青混合料低温抗裂性;PPA复配SBR的改性沥青低温效果要优于SBR改性沥青;冻断温度与冻断强度能较准确地评价多聚磷酸改性沥青混合料的低温抗裂性能.     

抗剥落剂AST-3性能研究

在分析抗剥落剂的作用机理与性质的基础上,通过室内试验对国产与进口2种抗剥落剂在沥青混合料中的作用予以研究,结果表明,在沥青中掺加AST-3抗剥落剂能显著提高沥青混凝土的水稳性,其性能基本与国外抗剥落剂相当。     

多聚磷酸改性沥青高温评价性能指标研究

针对不同多聚磷酸改性沥青胶结料进行了常规高温性能试验和Superpave高温性能试验,得到了不同的高温性能评价指标,并对比分析了沥青胶结料高温性能评价指标之间的关系.采用改进后的车辙试验验证了沥青混合料的高温性能,研究了沥青胶结料与混合料高温性能之间的相关性.通过差示扫描量热法(DSC)试验分析了多聚磷酸改性沥青以及SBS复配多聚磷酸改性沥青的改性机理.结果表明:软化点和累积应变可以较准确地评价不同类型沥青胶结料的高温性能;掺加多聚磷酸可以减小基质沥青和SBS改性沥青的热流率,从而改善基质沥青和SBS改性沥青的热稳定性;累积应变可作为高弹改性沥青胶结料的较合理评价指标.     

新型胺类抗剥落剂抗高温性能研究

胺类抗剥落剂可以很好地提升沥青与酸性集料间的粘附性,但常因高温环境下失活,限制了其使用,为此研发了一种新型胺类抗剥落剂,研究了不同抗剥落剂掺量下沥青老化前后的各项路用性能。结果表明：该胺类抗剥落剂能有效提升沥青与酸性集料间粘附性,在经170℃高温老化后依然表现出良好的活性,能显著提高沥青混合料的水稳定性,并对混合料的高低温性能有一定的改善效果,最终确定最佳掺量为0.4%。     

抗剥落剂对泡沫沥青冷再生混合料水稳定性能改善研究

由于泡沫沥青冷再生路面水稳定性能较差,掺加抗剥落剂可以有效改善普通沥青路面的抗水损能力,针对此问题探究向泡沫沥青冷再生混合料中掺加抗剥落剂来提高其水稳定性能的可行性。以一种非胺类抗剥落剂为研究对象,对不同抗剥落剂掺量下的沥青进行发泡试验和3大指标试验,对泡沫沥青冷再生混合料进行相关水稳定性试验。结果表明：抗剥落剂的最佳掺量为沥青质量的0.5%,掺加抗剥落剂后,在标准试验条件下,沥青的针入度增大,延度和软化点降低,泡沫沥青冷再生混合料的水稳定性能明显提高,空隙率减小了3%,浸水残留稳定度比和5次冻融循环后的强度比均提高10%以上。     

抗剥落剂对沥青混合料水稳定性影响的试验方法与指标研究

为了合理地评价抗剥落剂对含盐高湿环境下沥青混合料水稳定性的影响,文章以抗剥落剂PA-1、AMR和TJ-066为研究对象,通过沥青与集料的黏附性试验确定抗剥落剂的最佳掺量,在不同温度下对掺有抗剥落剂的沥青混合料进行浸水汉堡车辙试验,并讨论了浸水汉堡车辙试验的试验条件和评价指标。结果表明:在含盐高湿环境中抗剥落剂P、A、T的最佳掺量略大于淡水环境,分别为沥青用量的0.4%、0.5%和0.5%;采用50℃时浸水汉堡车辙试验可以很好地评价不同抗剥落剂对沥青混合料水稳定性的影响。针对浸水汉堡车辙试验评价指标的不足,提出车辙深度变化率指标;掺有抗剥落剂A的沥青混合料车辙深度变化率最小,剥落次数最大,建议含盐高湿地区采用抗剥落剂A来提高沥青路面的水稳定性。     

抗剥落剂对沥青及沥青混合料耐久性影响

为了研究添加抗剥落剂对沥青混合料的耐久性影响,对添加抗剥落剂的沥青测试其老化后三大指标,并测试添加抗剥落剂沥青混合料的老化后的水稳定性、高低温稳定性,分析抗剥落剂对沥青及沥青混合料的性能影响。结果表明:随着长期老化时间增加,掺加抗剥落剂的沥青性能衰减较未掺加抗剥落剂的明显;而且抗剥落剂掺量越大,这种衰减越明显;不同抗剥落剂掺量下沥青老化属于一级反应,随着抗剥落剂掺量的增加,沥青老化反应速率常数呈现增大趋势;沥青混合料未老化时,随着抗剥落剂掺量增加,其水稳定性和低温性能呈现出先增加后降低的趋势,高温稳定性呈现降低趋势;经过短期老化和长期老化后,混合料的水稳定性和低温性能均呈现下降趋势、高温稳定性呈现增大趋势;且长期老化后掺加抗剥落剂的沥青混合料性能影响尤为明显。     

基于表面自由能理论的温拌再生沥青-集料粘附特性

根据表面能理论,通过表面张力分析仪测试不同掺量新旧沥青和集料的表面自由能参数,分析温拌再生沥青表面自由能的变化规律以及温拌再生沥青-集料粘附特性。研究结果表明:再生沥青的表面自由能随旧沥青掺量增加而增大;温拌剂的添加改变了沥青的极性分量和Lewis酸碱作用力参数,改善了沥青的表面自由能,增强了沥青与石料的粘附能力;结合温拌条件下石灰岩、花岗岩2种石料粘附功之比以及水稳定性能试验结果,说明温拌剂的添加增强了沥青混合料粘附性能,从而改善再生沥青混合料的水稳定性能。     

基于沥青与集料界面粘附性的抗剥落剂的开发

为研究沥青与集料的粘附性，定量测定了沥青各组分与集料粘附性的大小。对沥青电性能、接触角、粘度与粘附性关系进行了探讨。研究了集料ξ电位、粒径对粘附性的影响。结果表明ξ电位值与粘附性有较好的相关关系，其值越大，粘附性越好；与大粒径集料不同，细集料粘附性似乎取决于表面积的大小，而与集料化学组成关系不大；从水煮处理花岗岩能提高粘附性现象出发，研制出抗剥落剂。该抗剥落剂处理集料表面能提高混合料水稳定性及高温稳定性，配制的改性沥青能极大提高沥青混合料高温性能。     

抗剥离剂对季冻区玄武岩改性沥青混合料微观强度的影响

模拟吉林地区温度条件,试验研究两种新型沥青抗剥离剂在不同状态、不同温度条件下对玄武岩碎石改性沥青混合料微观强度的影响规律,同时准确、客观地评价两种沥青抗剥离剂的工程性能.结果表明:掺入沥青抗剥离剂提高了玄武岩碎石沥青矿料的微观强度.研究结果可以为吉林省及与吉林省具有相同气候条件或工程背景的玄武岩碎石沥青路面设计、施工提供理论依据.     

不同处治方法下酸性闪长岩沥青混合料长期水稳性能室内试验

为研究不同处治方法下酸性闪长岩沥青混合料的长期水稳定性,针对广西浦北至北流高速公路沿线酸性闪长岩集料,用水泥替代矿粉、消石灰水浸泡集料和抗剥落剂改性沥青等处治方法改善酸性闪长岩与沥青的粘附性.获得3种处治方法的最佳掺量和最佳油石比后,通过冻融劈裂试验和反复冻融烘劈裂试验,评价酸性闪长岩沥青混合料的短期和长期水稳定性.结果表明:3种处治方法的酸性闪长岩沥青混合料短期水稳定性良好;消石灰水浸泡集料和水泥替代矿粉处治方法的10次冻融烘劈裂强度比分别为91%,89%,长期水稳定性较好;抗剥落剂改性沥青处治方法受湿热老化的影响,10次冻融烘劈裂强度比仅为80%,长期水稳定性较差.     

基于材料性能和数理统计的改性沥青适用性

为了寻求经济且环保的改性沥青结合料,以克服或减轻河北地区沥青路面的车辙和裂缝等病害,本文选用废胶粉（GTR）,多聚磷酸（PPA）和SBS高聚物作为SK90#基质沥青的改性剂,以河北某高等级公路为依托工程,在充分考虑当地施工环境的前提下,基于室内试验对不同改性沥青的高低温性能进行研究。同时,基于数理统计方法和沥青结合料的性能对各改性沥青在不同老化状态和不同温度条件下进行分组,从而研究GTR改性沥青和PPA改性沥青在河北地区的适用性。研究结果表明,与基质沥青相比,SBS,GTR和PPA三种改性剂对未老化和RTFO老化后的改性沥青高温性能均有显著影响。在河北地区,基于经济性对比结果,当强调沥青路面的高温性能时,掺加0.7％PPA（1.2％PPA）的改性沥青可以替代掺加3％SBS（5％SBS）的改性沥青;当强调沥青路面的低温性能时,掺加8%GTR或掺加1.2％PPA的改性沥青可以代替掺加5%SBS的改性沥青使用;SBS,GTR和PPA三种改性剂的掺加对经PAV老化后的改性沥青在中温区间时（22℃~31℃）的抗车辙性能不会造成显著影响;相较于基质沥青,掺加PPA可以增加沥青结合料的m值,而掺加GTR或SBS在一定程度上会降低该值。     

基于原子力显微镜的沥青再生机理

沥青的老化严重影响了沥青混合料在实际应用中的耐久性,为了研究沥青的老化和再生机理,将基质沥青进行SHRP(strategic highway research program)老化,利用原子力显微镜(atomic force microscope, AFM)和动态剪切流变仪(dynamic shear rheometer, DSR)技术研究不同掺量的基质沥青和再生剂对老化沥青的再生效果。结果表明:基质沥青和再生剂均能对老化沥青产生再生效果,且随着它们掺量的增大,再生效果变好;老化沥青表面微观结构粗糙不均匀,基质沥青和再生剂的加入有效改善其表面微观形貌,降低其黏附力和粗糙度指标,同时使老化沥青相位角增大、复数剪切模量和抗车辙因子减小;温度的升高有助于再生剂在老化沥青中的扩散。可见再生剂的主要再生机理是增加并扩散老化沥青中缺失的组分。     

钢渣集料表面形貌对沥青吸收与黏附性能的影响分析

针对钢渣集料表面多孔、吸水率高、表面陈化裹附粉尘的问题,利用扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)和荧光显微镜分别分析钢渣集料表面形貌和钢渣集料与沥青黏结界面结构,通过计算机断层扫描(computed tomography, CT)定量分析钢渣集料表面开口孔隙与沥青渗透深度的关系,研究钢渣集料与沥青拌和浸渍后钢渣集料有效密度和沥青吸收率变化规律,并用滚瓶法试验来评价沥青与钢渣集料的黏附性能。试验结果表明钢渣集料表面存在独特的多孔结构和陈化产物层,而陈化产物层阻碍沥青与钢渣集料直接黏结,在界面处形成夹层结构,在动水摩擦作用下易导致沥青膜剥落。钢渣集料表面多孔结构对沥青只是部分吸收与填充,且与开口孔隙形状和大小存在较强依赖性,沥青渗透深度约为开口孔径的0.6倍。钢渣集料的吸水率和沥青吸收率具有很好的线性相关性,线性斜率约为0.39。与沥青拌和后,长期静置吸收沥青导致钢渣集料有效密度增加幅度小于0.5%。上述钢渣集料表面形貌特性可显著影响钢渣沥青混合料体积性能和抗水损害能力。     

基于聚酯玻纤布的层间粘结力学性能研究

在道路工程中基层与面层之间设置聚酯玻纤布夹层,可以有效的延缓反射裂缝病害的发生,而夹层的黏附性影响着防治反射裂缝效果;采用斜剪试验法对聚酯玻纤布夹层的黏结力进行对比试验,分析乳化沥青、改性沥青、基质沥青等不同黏结剂与垂直、水平剪应力的相互关系,得到基层与面层最佳黏结剂的种类;通过分析不同用量的沥青黏结剂与垂直、水平剪应力的关系,构建了黏结剂滑移模型,并确定了最佳黏结剂用量,为沥青路面病害的预防提出了一种新的研究思路。