灰色关联理论在泡沫温拌沥青生产关键参数优选中的应用研究

为了更好地对沥青发泡效果进行控制,保证泡沫沥青的生产质量,优选出最关键的影响因素及最佳用量显得十分必要。首先对道路石油沥青和SBS改性沥青在不同的沥青加热温度、发泡用水量、发泡用水温度条件下,分别进行泡沫温拌试验,得出与之相对应的最大膨胀率、半衰期的试验数据。分析出发泡用水量为最重要的影响因素。然后,通过灰色关联理论对三种不同的影响因素与泡沫沥青的最大膨胀率、半衰期进行关联程度的分析,验证了之前对数据的分析结果。最终得出,泡沫沥青生产最关键的影响因素为发泡用水量,道路石油沥青最佳用水量在2%左右,SBS改性沥青最佳用水量在3%左右。     

基于响应面法的沥青发泡效果优化分析

为研究不同类型沥青的发泡效果,文章采用响应面法进行试验设计,以泡沫沥青的膨胀率和半衰期作为控制指标,加热温度和用水量为影响因素,分别对70~#、90~#及SBS~# 3种型号沥青在不同加热温度和发泡用水量情况下的发泡效果进行对比分析,并进行影响因素的显著性分析,优选出合理发泡条件;采用布氏黏度试验对合理发泡条件的泡沫沥青进行不同温度下的黏度评价。响应面试验结果表明:70~#沥青膨胀率对发泡用水量较为敏感,而半衰期则对沥青加热温度较为敏感,其适宜发泡温度为160℃,用水量为2%;发泡用水量对90~#沥青膨胀率和半衰期的影响比对加热温度的影响显著,90~#沥青的最佳发泡温度为150℃,用水量为2%;SBS~#沥青的发泡效果对沥青加热温度变化比较敏感,其最佳发泡温度为170℃,用水量为3%。黏度试验结果表明:沥青的黏度与试验温度成负相关的关系,但是发泡前、后,沥青黏度试验结果变化不明显,不宜根据黏度来确定泡沫沥青的生产温度。     

实验室用泡沫沥青试验机及其发泡性能

利用自主研发的实验室沥青发泡装置,在155,165,175℃温度下,将中石油AH70和国创AH70两种沥青进行发泡.研究表明:在可发泡温度范围内,同一温度下产生的泡沫沥青,随着发泡用水量的增加,膨胀率先出现增大,后降低现象.当温度超过175℃时,在适当用水量范围内,用水量一定,膨胀率随发泡温度升高出现衰减.气压对半衰期的影响没有用水量对半衰期的影响大,只有在1%加水量的条件下,气压对试验结果有显著的影响.本设备在温度为175℃、用水量为2.75%时,达到最佳发泡效果,膨胀率和半衰期分别为14.3倍和10.8s.     

泡沫沥青再生沥青路面胶结料的多尺度评价

以用水量和沥青发泡温度作为两个主要控制参数进行正交试验,确定沥青发泡合适的制备条件.根据生产调和沥青的原理,将不同掺量的泡沫沥青和基质沥青分别添加到老化沥青中对老化沥青进行再生试验研究,采用旋转黏度与针入度作为评价再生沥青性能的关键指标来衡量沥青再生效果.结合相位角、车辙因子、疲劳因子和黏度等与温度的关系曲线,从流变学角度分析泡沫沥青和基质沥青对老化沥青再生效果的差异性.试验研究表明:相较于传统基质沥青,泡沫沥青再生沥青路面胶结料的性能更好,泡沫沥青内部存在的水分子结构能增强沥青流动性和融合性,增大泡沫沥青与老化沥青的接触面积,补充老化沥青缺失的组分.利用傅里叶红外光谱仪和扫描电镜,从微观角度揭示沥青再生过程和物质变化规律.     

EC130温拌剂对SBS改性沥青高温性能及抗疲劳性能的影响

作为制备沸石发泡沥青的发泡剂,EC130温拌剂释放的发泡水和残留的沸石矿物对沥青的性能有着不同的影响.为研究EC130温拌剂对SBS改性沥青高温性能和抗疲劳性能的影响,采用石灰岩矿粉、EC130沸石矿物和EC130温拌剂等3种添加物,设计了以添加物掺量为变量的单因素试验.以石灰岩矿粉为参照对象,通过温度扫描试验、多重应力蠕变恢复试验和线性振幅扫描试验,分析了EC130沸石矿物和EC130温拌剂释放的发泡水对SBS改性沥青高温性能和抗疲劳性能的影响.结果表明：同石灰岩矿粉一样,沸石发泡沥青中的EC130沸石矿物使沥青弹性增大、黏性减小,有利于抗车辙性能的提升,但不利于抗疲劳性能;沸石发泡沥青中的发泡水使其黏性增大、弹性减小,有利于抗疲劳性能的提升,但不利于抗车辙性能.     

发泡条件对炭泡沫孔泡结构的影响

以AR中间相沥青为原料,在中间相沥青裂解行为的基础上,利用自发泡工艺制备了中间相沥青基炭泡沫.重点研究了发泡过程中形核温度、初始压力以及固化温度对炭泡沫孔泡结构的影响规律.结果表明:随着形核温度的升高,炭泡沫的孔径变大,开口孔隙率升高.随着初始压力的升高,炭泡沫的孔径减小,开口孔隙率降低.随着固化温度的提高,炭泡沫的孔泡结构由椭圆形变为圆形,开口孔隙率升高.     

碳纳米管改性沥青及混合料的高温流变和断裂韧性试验

利用室内试验,以基质沥青和SBS改性沥青作对比,研究了碳纳米管对沥青高温流变性能和混合料断裂韧性的影响,并通过差示扫描量热分析和扫描电镜分析对其机理进行解释.结果表明:碳纳米管能显著改善沥青的抗剪切性能和高温抗车辙性能,并提高了沥青混合料的施工温度;当碳纳米管掺量大于2.0%时,车辙因子再无明显增长,相反搅拌温度超过177℃时,沥青极易老化,因此碳纳米管最大掺量为2.0%;碳纳米管的加入降低了沥青150℃时的吸热峰,使沥青热稳定性得到显著改善;与基质沥青和SBS改性沥青相比,碳纳米管的加入对沥青起到物理吸附和加筋作用,极大改善了沥青混合料的断裂韧性.     

青川岩沥青改性沥青及其混合料技术性能研究

为了探究青川岩沥青对改性沥青及其混合料性能的影响,对掺量为6%、8%、10%、12%的改性沥青及基质沥青分别进行动态剪切流变试验和重复蠕变试验,由此确定青川岩沥青的最佳掺量,并对最佳掺量的青川岩沥青改性沥青混合料与基质沥青混合料进行路用性能试验研究.结果表明:掺量为8%时,改性沥青的综合性能最佳;岩沥青的添加可有效改善沥青混合料的高温稳定性能、水稳定性能,但对低温抗裂性能的影响,还需通过进一步的试验研究加以验证.     

发泡剂对冷再生沥青混合料强度特性的影响

为改善泡沫沥青发泡性能及其冷再生混合料强度,掺入不同种类发泡剂进行改性.采用沥青发泡试验、混合料力学试验、电镜扫描试验及红外光谱试验研究了发泡剂种类和质量分数对沥青发泡特性、冷再生沥青混合料强度及微观物化特性的影响.结果表明:发泡剂可有效提升发泡性能和再生混合料力学强度;随发泡剂质量分数的增加,各项性能均先提高后降低,...     

基于动态力学分析的改性沥青黏弹性能研究

鉴于目前的沥青黏弹性能评价指标对改性沥青的适用性较差,采用动态力学分析方法对基质沥青和改性沥青进行研究,测定了不同温度和频率下沥青的黏弹性能参数,通过Han曲线和动态黏弹参数的变化规律分析其黏弹性能.结果表明:改性沥青的Han曲线在不同温度下具有不同的温度依赖性,由于其相态结构比较复杂,导致其黏弹性能不同于基质沥青;采用动态力学方法能很好地揭示改性沥青的宏观力学性能与微观结构的相关性.     

荒漠地区橡胶改性沥青老化性能试验分析

沥青老化性能试验是评价沥青路面材料使用寿命的重要方法.通过采用旋转薄膜烘箱实验(RTFOT)后残留针入度、延度试验、动态剪切流变试验(DSR)方法,得到了荒漠地区橡胶改性沥青短期、长期老化规律.结果表明:RTFOT短期老化残留针入度:橡胶改性沥青苯乙烯一丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)克拉玛依(克)90号基质沥青;相位角δ:橡胶改性沥青DSR试验SBS改性沥青基质沥青.抗老化性能压力老化实验(PAV):橡胶改性沥青SBS改性沥青克90号基质沥青.研究得出掺入橡胶粉可明显提高沥青的抗变形、抗老化性能,可为废旧橡胶粉掺入路用沥青提供科学的理论支撑与技术指导.     

冷再生设备制备不同材料泡沫沥青工艺参数优化

基于自主研发的泡沫沥青试验机,为获得常用再生沥青料最优的泡沫沥青发泡特性,设计正交试验,以膨胀比和半衰期为评价指标,分析温度、含水量和压力3因素对泡沫沥青发泡特性的影响。应用FB100泡沫沥青试验机,针对不同材料沥青,进行试验研究。通过正交试验,并对其做方差分析,可以确定不同工艺参数对泡沫沥青发泡特性的重要度,并通过对东海36-1-90#沥青的试验对其进行了验证。研究结果表明:针对此泡沫沥青试验机,施工中常用的4种再生沥青:东海36-1-90#沥青、中海90#沥青、SK90#沥青、中海AH-90#沥青的最优发泡工艺参数分别为150℃和1.5%含水量、160℃和2.5%含水量、150℃和2%含水量、170℃和2.5%含水量,为其在泡沫沥青冷再生工程施工应用中提供数据依据和参考。     

泡沫沥青衰变方程与发泡特性评价

目前常用膨胀率和半衰期指标来评价沥青的发泡特性,由于缺乏明确的数值评价标准,有时难以判断最佳发泡参数.比较了现有的4种衰变方程,选定了泡沫沥青衰变方程的基本形式,应用微分方法推导出实际最大膨胀率的通式,由泡沫沥青衰变的边界条件修正得到标准衰变方程,从能量角度出发定义了泡沫能量指标,通过积分给出了计算公式.对实际工程所用4种沥青的发泡试验数据进行分析,泡沫能量指标物理意义明确,量化了沥青的发泡特性,既可确定沥青的最佳发泡参数,又可评价不同沥青的发泡特性.     

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。     

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。     

SBS改性沥青老化后的动态力学性能

为了研究老化对苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青动态力学性能的影响,通过1种基质沥青和4种SBS改性沥青的常规试验和动态剪切流变试验(DSR),分析比较了原样沥青、旋转薄膜烘箱(RTFO)老化沥青和压力老化(PAV)沥青的试验结果.研究表明:常规试验难以反映改性和非改性沥青老化后性能的差异;DSR试验则可准确地描述老化作用对改性沥青性能的影响.通过傅立叶转换红外线光谱(FTIR)试验和胶凝渗透色谱法(GPC)试验分析了SBS改性沥青的老化机理,表明SBS改性沥青的老化是由基质沥青的氧化硬化和SBS老化降解共同作用的结果,且DSR试验更能揭示聚合物改性沥青的老化特点.     

THFS对沥青感温性能的影响分析

目的分析煤直接液化残渣(Direct Coal Liquefaction Residue,DCLR)中四氢呋喃可溶物(Tetrahydrofuran Soluble,THFS)作为改性剂对沥青感温性能的影响.方法采用SK-90沥青作为基质沥青,分别制备不同掺量的THFS改性沥青(与基质沥青质量比为0,4%,6%,8%,10%),测试THFS改性沥青的各项感温性能,分别计算针入度指数PI、针入度黏度指数PVN、黏温指数VTS、复数模量指数GTS和蠕变劲度指数STS_S,评价THFS对沥青感温性能的影响.结果与基质沥青相比,THFS的加入改善了沥青的感温性,且随着THFS掺量的增加,THFS改性沥青的PI、PVN值均增大,VTS、GTS、STS_S值均减小,说明THFS的掺量越高,THFS改性沥青感温性能越好.结论THFS改性沥青的感温性能更为优越,综合THFS改性沥青的各项性能,推荐THFS掺量为6%~8%.     

泡沫温拌橡胶沥青的低温性能与评价指标

为研究泡沫温拌橡胶沥青的低温性能并探讨其评价指标,对泡沫温拌橡胶沥青和发泡后温拌苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(styrene-butadiene-styrene,SBS)改性沥青进行了延度试验、弯曲梁流变试验和动态剪切流变试验,探讨采用延度值、蠕变劲度模量S和玻璃化转变温度Tg评价泡沫温拌橡胶沥青低温性能指标的合理性。研究结果表明:在低温条件下,蠕变劲度模量S和玻璃化转变温度Tg的数据显示泡沫温拌橡胶沥青低温性能优于泡沫温拌SBS改性沥青,但延度值数据呈现相异结论。分析认为延度值不适宜评价泡沫温拌橡胶沥青的低温性能,而玻璃化转变温度Tg作为低温性能评价指标具有一定的可行性。     

AC-20型改性泡沫沥青混合料配合比研究及应用

结合某高速公路工程项目,研究了AC-20型改性泡沫沥青混合料配合比。通过测定沥青发泡的物理指标确定沥青最佳发泡条件。采用逐级填充法进行矿料级配设计,并进行马歇尔试验确定最佳油石比。在相同体积参数下进行温拌与热拌沥青混合料的路用性能对比试验研究。将设计的配合比应用在对比试验路段的中面层,研究了泡沫沥青混合料的施工压实性能,并进行经济效益与环境效益分析。分析结果表明:AC-20型改性泡沫沥青混合料能够在较低的生产温度下成型,具有更强的高温抗车辙性能,其水稳定性、低温抗裂性、渗水性能、施工压实度与常规热拌改性沥青混合料的基本一致。     

对叔丁基苯甲醛改性沥青性能研究

以中温煤沥青为基质沥青、对叔丁基苯甲醛为改性剂和对甲苯磺酸为催化剂,采用化学交联-减压蒸馏法分别在Ar气氛和减压环境下对中温煤沥青进行改性,并考察反应条件对沥青的软化点和残炭率等性能的影响.结果表明,改性沥青性能受改性剂的加入量、反应温度、反应时间和反应压力影响较大.在改性剂与煤沥青质量比为0.2、催化剂加入量为5%时,在反应温度为180℃以及20kPa×8h条件下,制得软化点高达151.5℃、残炭率为75%的优质沥青.