厂拌热再生混合料回收沥青老化特性对新沥青诱导老化的研究

为探究厂拌热再生沥青混合料中新旧沥青的老化进程及老化机理,模拟再生混合料的拌和与使用过程,首先测试了基质沥青、回收沥青以及新旧沥青三种试样依次经历旋转薄膜烘箱老化试验RTFOT和加速加压老化试验PAV之后各自的动力粘度与路用性能,对比分析了热再生中新旧沥青在老化过程中的宏观性能衰减规律,进而采用红外光谱和差示量热分析扫描等微观测试手段探明了新旧沥青的老化进程与老化机理。测试结果表明,先后经历RTFOT老化和PAV老化之后,回收沥青的粘度上升最显著,低温性能下降也十分迅速,但新旧沥青的动力粘度与低温性能变化幅度均远远高于基质沥青,证明其老化速率较基质沥青快;新旧沥青在经历RTFOT老化和PAV老化过程中,除新沥青和回收沥青各自独立的老化外,还存在一种介于二者之间的化学作用,即回收沥青中某些活性基团对新沥青的老化进程具有较明显的促进作用,称之为“诱导老化”,这种诱导老化通过改变基质沥青的老化进程而改变其老化机理。     

老化沥青再生性能的预估分析

依托深圳市笋岗路大修工程的沥青路面热再生工程,建立了预估再生沥青性能的复合律方程;应用90#沥青、70#沥青和再生剂对老化沥青进行了再生试验,测定了再生沥青的粘度、针入度和软化点;进行了不同再生方法的复合律方程验证,并对不同再生方法的再生效果进行了比较.研究结果表明:再生沥青的针入度、软化点和粘度指标的再生规律很强,用复合律方程去预估再生沥青的性能是可靠的;再生沥青的针入度对数与沥青(或再生剂)的掺量成正比,再生沥青的粘度对数和软化点与沥青(或再生剂)掺量成反比,这些指标都可以根据复合律方程进行内插或一定程度的外延推算,用于确定再生沥青混合料的配合比设计用量;再生剂比新沥青有更好的再生效果,高标号沥青比低标号沥青有更好的恢复能力.     

关于沥青路面热再生技术推广应用利弊分析

随着我国高速公路通车里程的不断扩大和发展,我国的高速公路已全面进入了路面养护时期,沥青路面热再生技术也随着进入了高速的发展阶段。沥青热再生技术包括就地热再生技术和厂拌热再生技术。本文通过对沥青热再生技术的社会效益、经济效益和环境效益进行分析,并结合沥青热再生技术在重庆高速公路养护过程中产生的社会经济效益对沥青热再生技术进行了利弊分析,并对使用过程中产生的问题进行了总结,得出了沥青热再生技术在重庆高速公路养护中存在的巨大的效益和沥青热再生技术在重庆高速公路中推广的必要性。     

橡胶热再生混合料低温性能与细观特征研究

以橡胶沥青再生混合料为研究对象,对冻融前后的小梁试件分别进行低温弯曲试验,研究不同胶粉掺量(6.4%,9.2%和14.1%)、不同胶粉细度(20目,40目和80目)和不同RAP掺量(25%,35%和50%)条件下的橡胶热再生沥青混合料的低温性能.基于工业CT无损检测技术,对冻融前后的橡胶热再生混合料试件分别进行扫描,并定量表征冻融前后试件体积指标的变化.研究结果表明:RAP掺量为25%,胶粉细度为80目,胶粉掺量为9.2%的橡胶热再生沥青混合料冻融后的低温性能下降幅度最小;相较于基质沥青热再生混合料,橡胶沥青热再生沥青混合料具有更好的耐久性及低温性能;通过对比工业CT扫描结果发现,冻融后的橡胶热再生沥青混合料试件闭口空隙率增大了20.3%,且在0~25mm3体积范围内的空隙数量减少了13.8%,在25~50 mm3体积范围内的空隙数量则增加了62.9%.     

再生沥青中新旧沥青扩散特性

为掌握再生沥青中新旧沥青扩散特性,以提高再生沥青混合料性能和旧沥青的再生程度,采用老化沥青和新沥青制备双层沥青试样,保温使新旧沥青扩散,在此基础上,建立基于针入度和动态剪切流变(DSR)试验的新旧沥青扩散程度评价方法和指标,进而研究高温和中温条件下扫描保温时间、保温温度、老化沥青类型及老化程度对新旧沥青扩散程度影响,设计正交试验,并使用极差分析和方差分析方法研究各因素影响程度。结果表明:高温条件下新旧沥青扩散程度随保温时间的增加先增加后不变,随老化程度的增加基质沥青扩散程度逐渐增加,SBS改性沥青则基本不变,且老化程度较低时SBS改性沥青扩散程度优于基质沥青,但老化程度严重时正好相反;老化时间、保温温度和保温时间对新旧沥青扩散程度的影响程度依次降低,其中老化时间和保温温度对其有显著影响,而保温时间无显著影响;中温扫描时,新旧沥青扩散程度随扫描时间的增加而增加,随老化程度增加而减小,且基质沥青扩散程度优于SBS改性沥青;高温和中温条件下新旧沥青扩散程度均随温度的增加而增加,且基质沥青的最佳增长温度范围高于SBS改性沥青。故如需提高再生沥青混合料中新旧沥青扩散程度时应主要关注沥青老化程度及适宜的新旧沥青温度。     

再生剂在老化沥青中扩散行为的多尺度研究

【目的】深入了解再生剂在老化沥青中的扩散行为及影响因素。【方法】以紫外老化和热氧老化沥青为研究对象,通过动态剪切流变(dynamic shear rheological,DSR)试验研究了再生剂在老化沥青中的扩散规律,从而得到表征扩散程度的相对指标——复数模量恢复率,并分析了老化方式、扩散温度、扩散时间对扩散程度的影响。在微观层面通过原子力显微镜(atomic force microscope,AFM)和傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)及热重(thermogravimetric,TG)试验对再生剂-老化沥青扩散体系进行测试,并对宏微观指标进行皮尔逊相关性分析。【结果】DSR试验结果表明,再生剂在老化沥青中存在扩散梯度;在相同的扩散条件下,再生剂在紫外老化沥青中的扩散程度比在热氧老化沥青中的大;扩散温度越高,扩散时间越长,再生剂的扩散现象越明显。微观试验结果表明,随着扩散进程的持续,再生剂对老化沥青黏弹性能有较好的恢复,使老化沥青内部的轻质组分得到补充,从而恢复沥青性能。皮尔逊相关性分析结果表明,宏微观指标具有...     

就地热再生技术在公路养护中的应用研究

通过对沥青路面材料(RAP)样品添加再生剂和掺加新拌AC-13沥青混凝土的方法进行就地热再生,并参照现行规范确定工程设计级配范围,进行再生剂剂量设计、矿料配合比设计,在再生混合料马歇尔相关试验的基础上得到沥青用量,经过配合比设计检验。得出添加再生剂掺量为3%以及占总料比例为10%新拌AC-13沥青混凝土不仅能满足热再生性能要求而且能满足所设计的再生沥青混合料各项技术指标满足规范的要求。     

厂拌热再生技术在沥青路面应用中的质量控制要点分析

该文依托S352高邮段路面改造工程,对厂拌热再生在沥青路面应用中的质量控制要点进行了分析研究。首先对热再生沥青混合料相关技术进行阐述,然后结合热再生沥青混合料施工流程,分别从旧沥青混合料回收、热再生沥青混合料配合比设计、生产运输、摊铺以及碾压等方面,总结分析了热再生技术在不同施工阶段的质量控制要点;最后对热再生沥青路面施工质量进行了检测,结果表明热再生沥青路面施工质量满足规范要求。该文总结的质量控制要点可为公路厂拌热再生沥青混合料技术的应用提供借鉴。     

热再生沥青混合料有效再生率的影响分析

为以宏观的角度量化分析热再生过程中老化沥青的转移程度,试验定义了有效再生率,并基于正交试验及MATLAB分析了不同因素对有效再生率的影响。试验沥青用量以沥青膜厚度为指标,利用磁铁矿易分离的特性,将拌合后的磁铁矿集料与RAP(室内模拟制备)分离并抽提、筛分,根据公式计算有效再生率,研究各因素对有效再生率的影响。试验结果表明：预热温度、拌合时间、沥青膜厚度的适当提高对有效再生率有一定的促进作用;预热温度过高会导致有效再生率的下降;正交试验及MATLAB分析得出,不同因素对有效再生率的影响程度排序为沥青膜厚度>拌合时间 >RAP预热温度;试验以有效再生率的角度为优化热再生混合料的再生工艺提供了理论依据。     

Evotherm温拌再生沥青流变特性

为探究RAP料中回收沥青掺量对温拌再生沥青流变性能的影响,在Evotherm温拌沥青中分别掺量0%,10%,20%,30%,40%和50%的回收沥青制备温拌再生沥青.采用粘度试验、温度扫描试验和弯曲梁流变试验分别对温拌和热拌再生沥青的流变性能进行对比研究,并对温拌再生混合料的路用性能进行了验证.试验结果表明:Evotherm温拌再生沥青的流变性能优于热拌再生.随着回收沥青结合料掺加的增加,温拌再生沥青的粘度值、车辙因子、破坏温度值和蠕变劲度S值逐渐增大,而蠕变速率m逐渐变小,说明Evotherm温拌再生沥青和易性变差,高温性能变好,而低温抗裂性能变差.另外,掺加40%RAP料的温拌再生沥青混合料具有优良的路用性能.并建议回收沥青结合料的掺量为40%.     

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。     

基于粘弹性理论的天然沥青复合改性沥青低温流变性能

为优化天然沥青低温性能欠佳的问题,采用低温弯曲流变试验(BBR)对不同掺量下的橡胶/天然沥青及SBS/天然沥青复合改性沥青的低温性能进行试验,并结合Burgers模型对其蠕变数据进行拟合以分析天然沥青复合改性沥青的低温性能。结果表明：橡胶和SBS掺入使XRA和TLA天然改性沥青的粘性和弹性得到相应的改善,且其松弛时间逐渐减小,耗散能比与蠕变导数逐渐增加,低温下的应力松弛能力及弹性后效的到改善;在同一温度下,橡胶和SBS延缓了XRA与TLA到达蠕变稳定的时长,但随着温度的不断降低,其蠕变稳定时长逐渐减小。随着橡胶和SBS掺量的增加XRA和TLA复合改性沥青的低温性能有显著的提高,且橡胶对XRA和TLA天然改性沥青低温性能的改善优于SBS;随着温度的降低,不同掺量下的橡胶和SBS对其低温性能的改善程度逐渐减小。     

拌合时间对掺Duroflex~抗车辙剂沥青混合料高温稳定性的影响

为了探讨掺加Duroflex的沥青混合料拌合时间对其抗车辙性能的影响,对不同拌合条件下的AC-20C沥青混合料进行了车辙试验。试验结果显示,基质沥青和SBS改性沥青混合料的动稳定度都随着拌合时间的延长而降低;拌合时间从3min延长至11min时,基质沥青混合料动稳定度减低比率为49%,而SBS改性沥青动稳定度降低比率高达74%,SBS改性沥青掺加3%Duro的动稳定度降低比率为29%;不同拌合时间会对沥青混合料动稳定度产生较大影响,在同等试验条件下掺加Duroflex能够提高沥青混合料的动稳定度。     

SBS微观分散状态与改性沥青性能的关系

为探讨苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SBS在改性沥青中的微观分散状态,采用落射荧光显微镜对SBS改性沥青的微观分散状态进行观测。发现在SBS与沥青共混的过程中,SBS的分散状态及形态结构发生了一系列的变化,改性沥青的试验指标也相应发生了一定的变化;成品改性沥青由于SBS在沥青中分散状态的不同,其改性效果也不尽相同,利用微观分散状态与宏观力学性能之间的这种对应关系,可以为改性沥青的质量控制提供简便易行的检测方法。     

新型温拌改性沥青流变性能研究

为降低沥青混合料施工过程中大量的能源消耗和废气排放,研发了新型温拌沥青改性剂,基于布洛克菲尔德旋转黏度试验,确定了温拌剂降黏特性。采用动态剪切流变试验(DSR)试验研究了温拌剂掺量、温度等因素对沥青流变性能的影响规律。结果表明:温拌剂掺量大于1%时,沥青黏度降低约80%,与SBS改性沥青相比,在64~70℃范围内时,温拌改性沥青抗车辙因子提高幅度为28.6%~71.4%,温拌剂的加入不仅降低了沥青黏度,而且改善了沥青高温性能。     

温拌无纤维SBS改性沥青SMA混合料的高温性能

温拌无纤维SMA混合料是一种绿色环保材料。通过析漏试验和车辙试验评价了温拌无纤维SBS改性沥青SMA混合料的力学性能。结果表明,温拌剂仅降低混合料的施工温度。在较低碾压温度下,无纤维的SMA混合料不会出现泛油现象。但是,在路面使用温度下,由于未添加纤维,混合料的高温抗变形性能较差。因此,与常规热拌添加纤维的SBS改性沥青SMA混合料相比,对于温拌无纤维SBS改性沥青SMA混合料,需要降低0.3%～0.5%的沥青用量,以提高混合料的高温抗变形性能。     

水泥稳定全深式就地再生基层适应性的探讨

针对水泥稳定全深式就地再生基层,设计4种旧沥青面层与半刚性基层铣刨料掺配比例方案,通过室内试验与工程现场试验,对水泥稳定全深式就地再生基层厚度与旧沥青面层掺量的关系进行了探讨.研究结果表明:当原路面基层顶面弯沉值大于100(0.01mm),旧沥青面层占再生基层质量比例低于27%时,全深式就地再生基层的厚度应控制在18~25cm;当原路面基层顶面弯沉值在80~100(0.01mm),旧沥青面层占再生基层质量比例在27%~50%时,全深式就地再生基层的厚度应控制在15~22cm.根据旧沥青面层掺量对水泥稳定全深式就地再生基层的厚度进行控制,保障再生基层质量.     

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。     

基于红外光谱法的SBS改性沥青共混机理

采用高速剪切工艺在实验室制备了SBS物理和化学改性沥青，基于红外光谱法对SBS改性沥青中沥青的杂原子化合物及SBS中特征官能团进行分析，通过比较基质沥青、SBS、SBS物理改性沥青及SBS化学改性沥青的四种红外光谱图，揭示了SBS改性沥青的共混机理．结果表明SBS物理改性沥青的红外光谱图为基质沥青与SBS红外光谱图的简单叠加，说明SBS与基质沥青只是简单的物理共混共容．而SBS化学改性沥青的红外光谱图却有略微变化，说明由于SBS与基质沥青在强剪切力作用下的溶混炼以及稳定剂的添加，其中少量的SBS发生断裂，产生大分子自由基，从而与基质沥青发生化学反应，SBS之间发生交联反应而SBS与基质沥青之间发生了接枝反应．利用红外光谱法还可以测定SBS改性沥青中SBS的含量，从而评价SBS改性沥青的技术性能．