改性沥青结合料低温性能评价指标

针对高寒多年冻土区特点，选用基质沥青与丁苯橡胶（SBR）改性沥青，通过测力延度试验进行沥青结合料低温性能多指标评价对比，据此提出韧性比指标与常规技术指标试验、夏普计划（SHRP）动态剪切试验及弯曲粱流变仪试验等不同试验指标进行相关性分析。结果表明：韧性比指标与动态剪切试验、弯曲流变仪试验及常规技术指标有良好的相关性，采用韧性比作为评价沥青结合料低温性能的主要指标合理可行：为保证低温性能，建议多年冻土地区沥青韧性比不宜低于4．5。     

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。     

3种添加剂对改性沥青性能影响的测试与评价

对TPS、路孚8000和Sasob it三种新型沥青添加剂的改性效果进行了系统测试和分析,考虑到常规试验和评价指标在评价改性沥青性能时存在的不足,本文利用沥青稠度测试仪和测力延度仪,并引入能表征沥青结合料高温性能的稠度指标、反映沥青低温性能的测力延度以及评判温度敏感性能的稠度—温度指数等新的评价指标,评价了添加剂对沥青的改性效果。结果表明:新指标能很好的评价改性沥青的高温、低温和温度敏感性能,路孚8000对沥青各项性能改善明显。     

改性沥青测力延度试验

为了评价改性沥青的低温性能,对7种代表性改性沥青进行了测力延度试验,提取了粘韧性、拉伸柔度等试验参数,分析了改性沥青老化前后的拉伸特性及拉伸变化机理,并采用灰关联法分析了改性沥青老化前后各参数指标与沥青混合料弯曲蠕变速率和弯曲应变能密度的关系。结果表明：由测力延度得到的峰值拉力、粘韧性以及韧性试验参数在老化前后变化规律不一致,这些单一指标都难以全面反映改性沥青的低温性能;拉伸柔度在老化前后变化规律稳定,而且是影响沥青混合料低温弯曲蠕变速率和弯曲应变能密度的最显著因素,从而验证了拉伸柔度评价改性沥青低温性能的合理性。     

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.     

沥青胶结料高温性能试验方法的评价

介绍了两种评价沥青高温性能的方法:动态剪切流变试验(DSR)和重复蠕变试验.测试了10种沥青的车辙因子和蠕变参数.通过混合料高温车辙试验和沥青流变分析,比较了两种试验方法在评价沥青胶结料高温性能方面的适用范围和有效性.分析结果表明:车辙因子在评价基质沥青时具有较高的准确性,但不是评价改性沥青高温性能的最佳选择;而重复蠕变试验可以作为动态剪切试验的补充,能够较准确地判定基质沥青和改性沥青的抗车辙能力.     

老化时间对SBS改性剂与沥青胶结料官能团的影响

采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和弯曲梁流变(BBR)试验,对老化0h、1h、5h、8h、24h、48h和72h条件下的2种沥青胶结料进行低温性能试验并与SBS改性剂进行官能团分析,探究基质沥青、SBS改性剂与其改性沥青的官能团随老化时间变化趋势,分析其老化方式,建立2种沥青胶结料官能团与其低温性能之间的关系。结果表明：SBS改性剂的老化是由聚丁二烯和聚苯乙烯的共同作用导致的,其老化方式主要是以烯烃和烷烃发生降解为主；基质沥青和改性沥青老化方式均是轻质油份挥发并与空气中氧气发生交联反应。SBS改性剂与其改性沥青在特征红外吸收峰处变化趋势不同,因此仅采用SBS改性剂特征红外吸收峰变化趋势不足以反应其改性沥青的特征峰变化。2种沥青胶结料的羰基指数与蠕变柔量导数指标存在良好的线性相关,可反映沥青低温变形能力。     

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.     

橡胶粉-石油沥青交联机制及高温流变特性

为了研究橡胶粉-石油沥青的交联机制及橡胶粉改性沥青的高温流变性能，通过基本性能、动态剪切流变和傅里叶红外光谱试验对橡胶粉改性沥青材料的高温流变性能和两种材料之间的交联机制进行研究。研究结果表明：橡胶粉可有效改善基质沥青的高低温性能，基质沥青针入度值较橡胶粉改性沥青增大86.44%，软化点较橡胶粉改性沥青减小24.28%，橡胶粉改性沥青的5 ℃延度较基质沥青减小49.32%，同时橡胶粉改性沥青的复数模量和车辙因子显著高于基质沥青和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物改性沥青，相位角明显小于其他两种沥青。基质沥青、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物改性沥青和橡胶粉改性沥青具有相似的傅里叶红外光谱振动特征峰，但由于橡胶粉和沥青之间发生物理溶胀、化学降解和脱硫等作用导致橡胶粉改性沥青在特征位置的振动峰显著强于其他两种沥青。     

核壳聚合物与SBR协同改性沥青的研究

利用种子乳液聚合方法,合成了核壳聚合物聚丁二烯接枝聚苯乙烯粒子,同时在壳层组分中引入了乳化沥青成分,与丁苯橡胶（SBR）协同共混改性沥青.通过对改性后沥青的低温延度、高温贮存稳定性以及橡胶相在基质沥青中分散状态的分析,得到了一种高、低温性能均较好的改性沥青.改性沥青的低温延度超过150 cm,高温贮存离析差小于2.5℃,橡胶相呈点阵状均匀分散于基质沥青中.     

欧洲岩沥青改性沥青结合料使用性能试验研究

为探讨欧洲岩沥青改性沥青结合料使用性能的影响,在25%范围内对不同掺量的岩沥青改性沥青结合料进行实验室试验,并通过试验结果分析了基质沥青和改性沥青结合料的针入度、针入度指数、当量软化点、当量脆点、软化点、延度、黏度、RTFOT老化后的质量损失、残留针入度比和沥青老化指数等技术参数.试验结果与分析表明,随着岩沥青掺量的增加,岩沥青改性沥青结合料的高温性能、感温性能、可使用温度范围和抗老化性能得到明显改善.然而,随着岩沥青掺量的增加,岩沥青改性沥青结合料的低温性能与延度有所下降,有必要通过沥青混合料试验进一步评价岩沥青改性沥青的使用性能,尤其是低温特性.     

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。     

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.     

填料对沥青胶浆路用性能的影响

采用流变学方法定量研究填料对沥青胶浆性能的影响,所用填料包括矿粉、水泥和纤维．结果表明：填料能够明显提高沥青胶浆的高温性能,但不同填料的影响程度不同;在相同掺量下,水泥优于矿粉,聚酯纤维优于玄武岩纤维．通过沥青混合料的马歇尔稳定度试验与CPN车辙试验证实了以上结论的正确性．另外,在沥青胶浆中掺入填料还可以明显提高胶浆的抗疲劳因子,所以,采用科学的方法确定填料的最佳掺量是平衡沥青胶浆高温性能与抗疲劳性能的一种手段．     

超薄磨耗层高黏高弹沥青混合料性能研究

为给超薄磨耗层提供一种性能优良的沥青混合料，通过优化级配并以高黏高弹改性沥青为胶结料研制骨架密实型高黏高弹沥青混合料。借鉴SAC( stone asphalt concrete）级配设计方法，以8 mm为集料最大粒径，改变4.75 mm筛孔通过率得到骨架嵌挤程度不同的3种SAC-7级配。通过室内试验和控制变量的方法，分析级配、沥青用量、压实度、粉胶比等对骨架密实型高黏高弹沥青混合料路用性能影响。研究表明：当高黏高弹沥青混合料中粗集料嵌挤程度≥90%，油石比在7.3%～7.9%，粉胶比在0.8～1.2时，沥青混合料综合性能最优。采用SAC设计方法设计的高黏高弹沥青混合料应用于超薄磨耗层具有优良的路用性能，能够满足高等级道路养护需求。     

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.     

降粘沥青混合料的路用性能研究

降粘改性剂是一种节能,环保的新能沥青改性材料,近些年逐步地在道路工程中得到了广泛的应用。本文就基质沥青配伍降粘改性剂后得到的改性沥青,基于有机降粘剂开展降粘改性沥青的降粘理论讨论,并对改性后沥青的粘度进行分析。在此研究的基础上,针对降粘改性沥青的沥青混合料路用性能也开展了相应的研究。