生物沥青及岩沥青复合改性沥青使用性能

为研究生物沥青及岩沥青复合改性沥青结合料使用性能,在60%范围内对不同掺量(质量)生物沥青及岩沥青复合改性沥青进行针入度、软化点、延度、黏度和RTFO短期老化试验,考察基质沥青在生物沥青和岩沥青复合改性作用下各性能的变化.试验结果与分析表明:在保持生物沥青及岩沥青复合改性沥青结合料与对照组基质沥青结合料的25℃针入度一致时,岩沥青与生物沥青的比值和复合改性剂的掺量变化成正比例关系;复合改性沥青针入度指数PI值增大,温度敏感性得到改善;复合改性沥青的高温性能先略有降低而后一直提升,复合改性剂掺量约为15%时达到对照组基质沥青水平;复合改性沥青RTFO后残留针入度比先略有减小而后一直增大,复合改性剂掺量约为20%时达到对照组基质沥青水平,软化点变化提升明显;然而,沥青的延度随着复合改性剂的掺入而大幅降低,但沥青混合料弯曲试验对低温性能的验证显示,复合改性剂的掺量不超过30%时,复合改性剂的掺入不会降低沥青的低温性能,反而有一定改善.综上所述,在20%～30%掺量范围内,将复合改性剂替代部分石油沥青不会降低沥青的各类性能,甚至均有一定提高,且适应不同性能要求时掺量范围上限或下限可适当放宽.     

生物沥青、岩沥青及复合改性沥青常规性能与流变性能的相关性

为探讨生物沥青改性沥青和岩沥青改性沥青及其复合改性沥青常规性能和流变性能的相关性,对不同掺量的3种改性沥青进行常规使用性能和流变性能试验,并从高温性能、低温性能、可使用温度范围和感温性能等方面进行相关性分析.试验结果与分析表明:3种改性沥青的软化点和当量软化点之间相关性较好,且当量软化点与高温连续分级温度呈显著线性相关;生物沥青改性沥青的当量脆点与低温连续分级温度呈线性相关,另外两种改性沥青则为复杂抛物线关系,应结合两种性能指标综合评价沥青低温性能;3种改性沥青的当量软化点与当量脆点之差和高低温连续分级温度之差之间呈显著线性相关,对沥青可使用温度范围的评价具有一致性;3种改性沥青的针入度指数和复数模量指数之间相关性较好,对感温性能的评价具有一致性.可以通过常规性能指标来合理预估流变性能.     

利用印尼布敦岩沥青制备改性沥青

目的研究配料比、表面活性剂及反应时间、温度等因素对油分回收率的影响;测试改性沥青的结构,针入度、软化点及延度;分析SBS改性沥青、硅藻土改性沥青结构.方法以减压渣油作溶剂,提取印尼布敦岩沥青中油分;用提取的岩沥青油分制备改性沥青,通过红外光谱图、扫描电镜照片分析其结构.结果当布敦岩沥青与减压渣油的配料质量比为1∶1.5,表面活性剂w=0.5%,反应时间2 h,反应温度140℃时,油分回收率可高达90.1%;随改性剂SBS掺量的增大,改性沥青的针入度降低,软化点升高,延度有所改善;随硅藻土掺量的增大,改性沥青针入度大大降低,软化点升高,延度降低.当SBS掺量为1%~2%时,SBS改性沥青各项性能得到明显改善;当硅藻土掺量为12%~15%时,试验结果最佳.结论利用减压渣油提取布敦岩沥青中的油分,经过滤得到的渣油与油分的混合物,无需再做分离处理,即可进行改性实验.与常规方法相比,不仅提高了回收率,而且降低了生产成本;利用布敦岩沥青油分制备改性沥青,不但拓展了改性沥青的研制方法,而且提高了布敦岩沥青的使用价值..     

橡胶粉改性沥青及其性能研究

在不同橡胶粉细度、掺量及制备工艺的条件下,测试针入度、软化点和延度指标,研究了胶粉细度、掺量、搅拌时间和温度对沥青性能的影响;并验证了SMA—13橡胶改性沥青混合料的路用性能。研究表明:相同掺量下,60目胶粉改性沥青的性能优于40目改性沥青;搅拌温度200℃时,60目胶粉裂解过度;橡胶沥青的针入度、软化点和延度随搅拌时间延长而规律性变化。     

DBDPE复合阻燃剂对SBS沥青性能的影响

为了研究十溴二苯乙烷(DBDPE)复合阻燃剂对SBS改性沥青性能的影响,采用极限氧指数试验、烟密度试验、针入度试验、延度试验、软化点试验、动态剪切流变试验和弯曲梁流变试验等方法,分析不同阻燃剂掺量下SBS改性沥青阻燃抑烟性能、物理性能和流变性能。研究结果表明:DBDPE复合阻燃剂对SBS改性沥青性能具有显著影响,其阻燃抑烟性能显著提高;随着DBDPE复合阻燃剂掺量的增大,SBS改性阻燃沥青极限氧指数逐渐提高,其烟密度等级逐渐降低,当阻燃剂掺量(质量分数,下同)大于8%时,其极限氧指数大于24%且烟密度等级降幅较小,阻燃抑烟性能提升有限,SBS改性阻燃沥青针入度和延度逐渐降低,软化点逐渐提高,当阻燃剂掺量小于12%时其延度大于20 cm,当阻燃剂掺量大于12%时其软化点提高的幅度较小;DBDPE复合阻燃沥青高温抗变形能力显著提高,随着阻燃剂掺量的增大,SBS改性阻燃沥青抗车辙因子、蠕变恢复率逐渐增大,但当阻燃剂掺量大于8%时其提高的幅度较小;DBDPE复合阻燃沥青低温抗裂性能逐渐降低,随着阻燃剂掺量的增大,SBS改性阻燃沥青的低温蠕变劲度模量逐渐提高,低温蠕变速率逐渐降低,但当阻燃剂掺量大于12%时二者变幅较小。综合考虑BDDPE复合阻燃剂对SBS改性沥青阻燃性能、抑烟性能及高低温流变性能的影响可知,当其掺量为8%～12%时的技术性能较好。     

氧化石墨烯（GO）对沥青抗老化性能的影响研究

氧化石墨烯(GO)是近年来逐步应用于道路工程的一种新型的无机纳米材料,是有效改善沥青物理性能和抗老化能力的潜在材料.为了探究GO能否提高沥青的抗老化性能,采用GO对70#基质沥青进行改性,探究了不同GO掺量(0%、0.5%、1%、2%、3%)对沥青的改性效果.通过不同掺量对照组的三大指标试验(针入度、软化点和延度)、薄膜烘箱实验(RTFOT)和压力老化容器实验(PAV)评价改性沥青的老化性能,并利用傅里叶红外光谱(FTIR)测试在不同GO掺量和不同老化时间条件下的羰基指数和亚砜指数.研究结果表明,随着GO掺量不断增加,GO改性沥青的软化点不断增大,针入度逐渐减小,延度明显降低,GO的添加可在一定程度上降低沥青内部组分发生变化的程度;当GO掺量为2%时,可以明显可以改善基质沥青的老化性能;GO掺量2%的改性沥青在RTFOT和PAV老化之间的增长斜率略小于GO掺量1%改性沥青,GO掺量2%的改性沥青与GO掺量3%的改性沥青增长斜率几乎保持一致;GO的掺入可以降低沥青中极性官能团在老化过程中的生成量,可以有效地阻隔沥青中小分子的扩散,延缓老化中发生的化学反应.     

岩沥青与SBS复合改性高黏沥青的配比研究

以中海A H-70#基质沥青为基本原料,采用中东天然岩沥青与SBS改性剂复合改性制备高黏沥青.通过均匀设计的方法设计岩沥青与SBS改性剂的复配材料组成,并采用针入度试验、延度试验、软化点试验、60℃动力黏度试验、布氏黏度试验以及DSR试验对复合改性高黏沥青的性能进行测试.结果表明:针入度和延度受岩沥青掺比的控制影响较大;而软化点受SBS改性剂掺比的控制影响较大;复合掺量与60℃动力黏度、布氏黏度以及抗车辙因子均成正相关关系.基于试验分析,采用SPSS软件建立回归模型,运用MATLAB软件计算分析得到天然岩沥青与SBS改性剂的最佳复合掺配比例分别为:5.4％和6.4％.     

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。     

委内瑞拉岩沥青改性沥青配制及老化机理

委内瑞拉岩沥青(VRA)是一种批量开采时间不长的岩沥青,为探究不同掺量下VRA改性沥青的掺配性能及老化机理,本文针对VRA改性沥青,选取0%、4%、8%、12%、16%和20%六种VRA掺量开展RTFOT老化前后的质量、三大指标、黏度、AFM等测试,计算分析质量损失、残留针入度比、软化点增量、延度变化、黏度比、老化指数、AFM二维图、AFM三维图、AFM图表面粗糙度等技术指标。研究表明：随VRA掺量增长,VRA改性沥青老化前后针入度呈指数下降、135 ℃旋转黏度呈指数上升、软化点呈线性上升、15 ℃延度急剧下降并趋于平稳、质量损失绝对值呈线性增加、粗糙度呈凹型抛物线变化,4%-8%VRA改性沥青老化前后技术性能较好,是一种优质的岩沥青改性沥青。     

灰分沉淀离析对TLA改性沥青性能的影响

结合佛山一环工程实践,进行了灰分沉淀后不同灰分含量的40%TLA改性沥青的性能对比试验.研究结果表明,随着灰分含量的增加,TLA改性沥青的针入度、残留针入度比、延度和质量损失比降低,而针入度指数、软化点、当量脆点、粘度和相对密度增加.总体上,灰分沉淀离析主要影响TLA改性沥青的低温性能,对感温性能和高温性能也有较大影响,对抗变形能力和抗老化性能有一定的影响,但基本不影响其针入度等级.因此,建议加强TLA改性沥青运输和储存过程中的搅拌,严格控制储存时间,以减少灰分沉淀离析对其性能的影响程度,避免灰分堵塞施工设备管道.     

废机油再生SBS改性沥青性能及再生机理

为研究废机油对老化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(styrene-butadiene-styrene, SBS)改性沥青的再生效果及再生机理。采用沥青加速老化试验模拟长期老化过程制备老化SBS改性沥青,分别添加不同含量的废机油制备再生沥青,并结合沥青物理性能、流变性能试验评价再生SBS改性沥青性能。在此基础上,采用红外光谱试验、四组分分析试验、荧光显微分析试验探究废机油再生SBS改性沥青机理。研究结果表明：老化后SBS改性沥青针入度与延度降低,软化点与粘度增加,废机油的掺入将会增加老化SBS改性沥青针入度与延度,降低软化点与粘度,且与废机油掺量呈正比;废机油的使用将会降低再生SBS改性沥青的高温流变性能,提高再生SBS改性沥青的疲劳寿命;废机油能够降低老化SBS改性沥青劲度模量,对蠕变速率指标影响不显著;SBS改性沥青在老化过程中SBS发生破坏,沥青中的羰基与亚砜基含量增加,而废机油的掺入将会降低老化沥青中羰基与亚砜基含量,属于物理再生过程;SBS改性沥青老化后,饱和分、芳香分含量减少,胶质、沥青质含量增加,而废机油掺入后影响则反之;废机油的掺加将会使断裂的SBS分子部分溶胀,恢复沥青性能。     

改性沥青分散性与抗老化性能

针对TiO2改性沥青应用中的基本问题进行研究,通过室内扫描电子显微镜分析了TiO2在沥青中的分散稳定性;通过室内沥青常规试验,分析了TiO2改性沥青的基本性能包括软化点、针入度和延度的变化规律;通过薄膜烘箱老化和紫外线老化试验分别研究了TiO2对沥青的老化性能的影响规律.研究结果表明,高速剪切设备辅以分散剂可以在沥青中有效分散沥青;当TiO2掺入质量分数为4%时,改性沥青的基本性能变化很小,并且具有最佳的抗老化性能.     

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.     

TiO2改性沥青分散性与抗老化性能

针对TiO2改性沥青应用中的基本问题进行研究,通过室内扫描电子显微镜分析了TiO2在沥青中的分散稳定性;通过室内沥青常规试验,分析了TiO2改性沥青的基本性能包括软化点、针入度和延度的变化规律;通过薄膜烘箱老化和紫外线老化试验分别研究了TiO2对沥青的老化性能的影响规律.研究结果表明,高速剪切设备辅以分散剂可以在沥青中有效分散沥青;当TiO2掺入质量分数为4%时,改性沥青的基本性能变化很小,并且具有最佳的抗老化性能.     

强紫外线辐射对沥青路用性能的影响

运用薄膜烘箱试验、美国公路战略研究计划(SHRP)的压力老化试验(PAV)和人工强紫外线光照射试验，对沥青路用性能的针入度、延度、软化点和SHRP的动态剪切流变仪(DSR)、弯曲梁流变仪(BBR)指标分析，发现紫外线光老化与热老化对沥青性能的影响在指标上有所不同，从影响沥青路面低温开裂的延度和劲度模量这两项指标来说，紫外线光老化对沥青性能的影响远大于PAV热老化．这对于西部强紫外线辐射地区研究防止沥青路面过早老化和损害有着积极的意义。     

复配抗紫外光老化剂对改善沥青光老化性能的影响

采用紫外光耐候实验箱加速老化系统模拟沥青自然环境下紫外光老化,通过对沥青光老化前后针入度、软化点和延度性能的测试以及FTIR（Fourier Transform Infrared）红外光谱检测,对比分析了复配抗紫外光老化剂对提高沥青抗紫外光老化性能的影响,并对其机理进行了分析,研究结果显示,在一定的老化环境下,添加抗紫外光老化剂的沥青试样老化后与基质沥青老化后相比,针入度增加,软化点减小,延度增加,其抗老化性能有显著提高;添加复配添加剂质量百分比为5％A＋1.5％B的沥青试样,三大性能指标变化百分比较大且羰基特征吸收峰减弱,改善沥青的抗光老化性能较好。     

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.     

高沥青质塔河原油制备道路沥青的工艺及性能评价

提出了以高沥青质的塔河原油生产重交通道路沥青和聚合物改性道路沥青的制备工艺,并对产品进行了路用性能评价。采用增延剂和其他添加剂可以制备性能优良的重交沥青;利用交联稳定剂可以制备相容性好的聚合物改性道路沥青。路用性能评价采用传统方法和美国战略公路研究计划(SHRP)方法进行。结果表明:塔河沥青具有软化点和针入度指数高的特点;SHRP方法评价表明,尽管塔河沥青老化前后的低温延度低,但是在具有较高的抗高温变形能力前提下,能够保持优良的低温抗裂性。与其他原油制备的改性沥青相比,高沥青质塔河原油制备的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)和丁苯橡胶(SBR)改性沥青,具有独特的高、低温性能和更低的感温性。