复掺磁铁矿粉和活性炭粉沥青胶浆高温流变特性研究

复掺磁铁矿粉和活性碳粉制备掺和料沥青胶浆,通过动态剪切流变试验(DSR)和布氏黏度试验,对比研究7组不同复掺比例的沥青胶浆高温流变特性,分析了复掺比例、试验温度和荷载作用频率等对沥青胶浆高温车辙因子、复数剪切模量、相位角和布氏粘度的影响规律。结果表明:活性炭粉在提高复掺沥青胶浆高温稳定性的同时,亦增加其黏度。建议其最佳掺配比例范围为60%~80%。磁铁矿粉与活性碳粉的复掺改性作用对沥青胶浆的相位角影响较小;高温条件下,当磁铁矿粉/活性碳粉复掺比例降低时,沥青胶浆的温度敏感性逐渐减弱。     

粉胶比对沥青胶浆高低温性能的影响

为了研究粉胶比对沥青胶浆高低温性能的影响,以及采用水泥、消石灰替代部分矿粉后沥青胶浆的高低温性能变化,采用布氏黏度(RTV)试验研究了不同温度、粉胶比条件下沥青胶浆布氏黏度变化情况。通过动态剪切流变(DSR)试验测试复数剪切模量G~*、相位角δ、车辙因子G~*/sin (δ)等指标,分析沥青胶浆的高温流变特性;采用弯曲梁流变(BBR)试验测试不同温度、粉胶比和水泥、消石灰替换量的沥青胶浆的劲度模量S和蠕变速率m,分析不同沥青胶浆的低温流变特性,并且通过引入低温系数(λ=S/m)进一步评价沥青胶浆的低温性能,从而全面分析不同粉胶比以及不同水泥、消石灰替换量对沥青胶浆的高温性能和低温性能的影响。研究结果表明:增大粉胶比能提高沥青胶浆的高温稳定性,降低感温性,但同时也会降低其低温抗裂性,建议合理的粉胶比范围为1.0～1.3;用消石灰或水泥替代部分矿粉具有同样的效果,均可提升沥青胶浆的高温稳定性,但低温性能也会有所降低;当采用水泥替代时,建议水泥用量为矿粉质量的20%以获得较好的经济性和改善效果;采用消石灰替代时,建议消石灰用量为矿粉质量的20%,以免对沥青胶浆的低温性能产生较大不利影响,必要时应根据实际工程情况加以确定。     

沥青胶浆高温性能及评价方法

为了研究沥青胶浆的高温性能,采用了3种试验方法——锥入度试验、动态剪切流变试验和旋转粘度试验,分析了石灰石矿粉、水泥和消石灰3种填料以及4种粉胶质量比(0.6,0.8,1.0,1.2)对沥青胶浆高温性能的影响,并把不同试验方法得到的结果进行了比较。结果表明:水泥和消石灰可以增加沥青胶浆的稠硬性,提高沥青胶浆的抗剪强度、抗车辙因子和粘度,从而有利于改善沥青胶浆的高温性能;锥入度试验得到的抗剪强度指标可以很好地区分不同填料、不同粉胶质量比对沥青胶浆性能的影响,并与抗车辙因子和粘度指标之间有很好的相关性,是一种评价沥青胶浆高温性能的有效方法。     

纤维沥青胶浆高低温性能研究

采用软化点、锥入度、动态剪切、弯曲梁流变等试验方法,研究粉胶比、温度、纤维含量和纤维种类等因素对沥青胶浆高低温性能的影响。结果表明:粉胶比、纤维含量以及纤维种类对沥青胶浆的高低温性能影响较大;纤维的掺入能较大幅度地提高沥青胶浆高温稳定性,并且木质素纤维对沥青胶浆的改善效果优于玄武岩纤维;粉胶比和纤维含量增加均可提高沥青胶浆高温性能,但低温抗裂性能有所降低;纤维沥青胶浆具有显著的温度敏感性,提高温度有利于沥青胶浆低温抗裂性能的改善;粉胶比降低0.2并掺入1%木质素纤维,与原沥青胶浆相比,其对沥青胶浆流变性能的影响近似相同。     

超薄罩面融雪剂沥青胶浆和沥青混合料的路用性能

为了研究盐化物融雪剂对高粘沥青胶浆粘度特性、盐化物替代量对布氏粘度的影响,以及盐化物替代量对SMA-5沥青混合料路用性能的影响,通过研究超薄SMA-5沥青混合料矿料组成,确定了粗、细集料的最佳掺比和最佳油石比,然后对沥青胶浆进行布氏粘度试验,得到了合理的粉胶比范围,并评价了盐化物替代量对沥青混合料相关路用性能的影响。结合沥青胶浆和沥青混合料试验结果可知,随着融雪剂掺量的增加,沥青胶浆内部自由沥青占比降低,结构沥青占比变大,胶浆内部摩阻力变大,导致沥青胶浆针入度和延度均降低;随着融雪剂掺量的增加,沥青混合料动稳定度、最大破坏弯拉应变、马歇尔残留稳定度和冻融劈裂强度比均逐渐降低;综合考虑,当氯化物融雪剂掺量为33%时,沥青混合料各项性能都满足要求。     

橡胶沥青胶浆高温性能影响因素的灰关联熵分析

为研究不同因素对橡胶沥青胶浆高温性能的影响规律,采用动态剪切流变试验(DSR)研究不同粉胶比(0.8,0.9,1.0,1.1,1.2,1.3,1.4,1.5)、不同胶粉掺量(18%,20%,22%)和不同胶粉粒径(20目,40目,60目)条件下橡胶沥青胶浆的高温流变性能,并利用灰熵法分析各因素影响的显著性。结果表明,胶粉掺量对橡胶沥青胶浆高温性能的影响最大,其次是粉胶比。从提高沥青胶浆高温性能角度,建议胶粉粒径为40目,胶粉掺量20%,粉胶比为1.0~1.3。     

基于DMA方法的浇注式沥青胶浆高温性能及评价指标

为了研究浇注式沥青胶浆的高温性能及评价指标,采用动态力学分析(DMA)方法,通过动态剪切流变试验,探讨了不同温度、沥青种类、粉胶比对浇注式沥青胶浆高温性能的影响.分析了广义剪切模量与浇注式沥青混合料高温变形之间的相关性,探讨了该指标作为浇注式胶浆高温性能评价指标的适用性,并以车辙深度为控制标准,对广义剪切模量以及60℃条件下的贯入度提出了建议值.结果表明:浇注式沥青胶浆复数剪切模量和相位角受温度、沥青种类、粉胶比因素影响明显;广义剪切模量与混合料永久变形呈良好的线性关系,能作为一种合适的劲度指标评价浇注式沥青胶浆的高温稳定性;60℃条件下,浇注式沥青混合料贯入度指标建议值不大于3.29 mm.     

多因素影响纤维沥青胶浆流变性能研究

为了改善沥青路面粘结剂—沥青胶浆的高低温性能,从材料流变学和粘弹性力学出发,采用动态剪切流变仪测定纤维沥青胶浆的相位角和车辙因子,采用弯曲梁流变仪测定沥青胶浆的蠕变劲度和蠕变速率,系统研究了填料种类、纤维种类、纤维掺量和老化程度对沥青胶浆流变性能的影响及其变化规律。研究表明:纤维改善沥青胶浆的高温性能优于水泥和矿粉,但改善沥青的低温性能却次于水泥和矿粉;德兰尼特纤维能较好地提高沥青路面的高温性能,其较小的用量可达到显著的效果;随着纤维掺量的增加,沥青胶浆的高温性能增强,低温性能有所改善,老化后沥青胶浆的高温性能更好,增粘效果更明显。研究成果对合理选择填料种类和比例,提高沥青路面的使用性能具有指导和应用价值。     

深度降解橡胶沥青胶浆黏弹特性试验

为了对深度降解橡胶沥青胶浆体系进行黏弹特性分析并对其相态结构定量评估,采用双螺杆挤出机对传统橡胶粉进行深度降解,结合动态剪切流变学分析传统橡胶沥青胶浆与深度降解橡胶沥青胶浆特性,借鉴多分散聚合物Han曲线原理对橡胶沥青胶浆体系相态结构进行定量判断。通过常规检测及应变扫描、温度扫描、频率扫描等动态剪切流变试验,从黏温指数、相位角、复数模量、车辙因子和损耗因子等指标评价2种橡胶沥青胶浆体系黏弹特性,定性分析深度降解橡胶粉对橡胶沥青胶浆体系黏弹特性的影响,并对其相态结构性能进行研究。研究结果表明:采取感温指数作为橡胶沥青胶浆体系温度敏感性能的评价指标,当橡胶粉掺量(质量分数,下同)为20%时,橡胶沥青胶浆体系确定的最佳粉胶比为1.0;不同粉胶比条件下橡胶沥青胶浆黏弹特性区间出现平移扩张,相同粉胶比条件下,经过深度降解的橡胶沥青胶浆体系较传统橡胶沥青胶浆体系应变区间缩小;通过温度扫描及频率扫描试验得出深度降解橡胶沥青胶浆体系的黏弹特性较好;在相同温度、相同粉胶比条件下,深度降解橡胶沥青胶浆体系的复数剪切黏度较小,呈现出较好的流动特性;温度扫描条件下,当粉胶比为1.0时,深度降解橡胶沥青胶浆体系Han曲线斜率最大。     

基于DSR试验的硅藻土改性沥青胶浆粘弹性能研究

通过不同硅藻土掺量、不同温度下的动态剪切流变(DSR)试验,分析硅藻土掺量对沥青胶浆粘弹性能的影响,并通过双对数坐标回归分析温度对硅改沥青试验结果的影响。试验结果及统计回归结果表明,硅藻土可以有效改善沥青胶浆的温度敏感性,可以增加沥青的高温抗车辙能力和抗老化能力,但是当掺量达到一定范围时,高温性能提高并不显著。因此,为了沥青胶浆高温稳定性和生产成本的平衡,必须控制硅藻土的合理掺量。     

基于粘温特性的沥青混合料施工温度指标

利用Brookfield粘度计测试了不同温度和不同粉胶比下70#基质沥青和70#改性沥青的胶浆粘度,分析了粉胶比和温度对沥青胶浆粘度和施工控制温度的影响,建立了粉胶比作为施工控制温度指标,得到不同粉胶比下沥青混合料的施工控制温度标准。结果表明：粉胶比和温度对沥青胶浆的粘温特性有重要影响,主导着沥青混合料的施工控制温度;随着粉胶比的增大,胶浆粘度升高,粉胶比与胶浆粘度及其对数间具有良好的指数函数和线性函数相关性;随着温度的升高,沥青胶浆粘度降低,温度与胶浆粘度间具有很好的乘幂函数相关性。     

TOR橡胶沥青流变性能试验

为了得到TOR橡胶沥青的流变性能,对薄膜烘箱老化和压力老化试验后的沥青试样进行布氏黏度试验和动态剪切流变试验.给出了改性沥青的制备方法、试验方法,分析了TOR对橡胶沥青复数模量、相位角、车辙因子、黏度、疲劳因子的影响.结果表明:加入TOR后,沥青的复数模量增大,相位角减小,TOR促进了废胶粉颗粒与沥青的相容性,增加了沥青的高温抗车辙性能.薄膜加热老化后基质沥青、橡胶沥青和TOR橡胶沥青的车辙因子数值均增大,黏温敏感性增强,TOR橡胶沥青的抗车辙性能较橡胶沥青有所改善.加入TOR的橡胶沥青,经压力老化后抗疲劳性能得到了加强,在较低温度环境下比橡胶沥青好;经有水压力老化,可以有效改善橡胶沥青的热氧水老化能力.     

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。     

脱硫橡胶沥青及其混合料性能研究

为了研究脱硫橡胶沥青及其混合料的性能,研究首先对脱硫橡胶沥青的溶胀机理与溶胀特点展开研究,其次对脱硫橡胶沥青与KLMY90#基质沥青、普通橡胶沥青(40目)进行性能对比性试验,再对脱硫橡胶沥青胶浆的锥入度、抗剪强度、粘结强度进行试验研究,最终对脱硫橡胶沥青混合料的路用性能进行检测。研究结果表明:脱硫橡胶沥青中不存在橡胶颗粒核心且溶胀过程中伴有大量的化学反应;脱硫橡胶沥青各项性能均优于普通橡胶沥青,且克服了普通橡胶沥青高黏度、易离析、高温贮存稳定性差等缺点;脱硫橡胶沥青胶浆抗剪强度大、与矿料粘结力强;脱硫橡胶沥青混合料具有良好的路用性能。     

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。     

矿粉对沥青老化性能的影响

为了研究矿粉对沥青老化性能的影响,采用旋转薄膜烘箱试验模拟胶浆的老化,测试了不同老化状态时沥青胶浆的高、低温性能。结果表明:矿粉对胶浆性能有重要作用,且老化后作用更显著,因而有必要对矿粉进行筛选;矿粉对胶浆老化有显著影响,故单纯利用沥青的老化性能来评价混合料老化性能是不合适的;当粉胶质量比小于1.5时,添加矿粉能够减弱沥青的老化程度,但是当粉胶质量比超过1.5时,添加矿粉反而加剧了沥青的老化。     

高掺量SBS改性沥青及其在OGFC中的应用

通过常规沥青指标试验,对不同掺量SBS改性沥青进行测试,并与日本高粘沥青进行对比,发现6%SBS改性沥青的135℃粘度与日本高粘沥青较为接近.采用动态剪切流变仪(DSR)分别进行剪切速率扫描试验和温度扫描试验,对比5%SBS改性沥青、6%SBS改性沥青、日本高粘沥青的零剪切粘度、复数模量和车辙因子.试验结果表明:6%SBS改性沥青零剪切粘度略大于日本高粘沥青,远大于5%SBS改性沥青;日本高粘沥青高温性能优于6%SBS改性沥青.最后通过车辙、飞散、水稳试验对比混合料的性能,试验结果表明:6%SBS改性沥青与日本高粘沥青相比,高温和水稳定性能较为接近;飞散损失略大,但远低于规范上限值.从试验结果分析可知,6%SBS改性沥青用于OGFC混合料是可行的.     

渗透型再生剂对再生沥青性能影响的实验分析

为改性老化沥青,恢复老化沥青的路用性能,综合相容性和胶体调和原理,用回收食用油和扩散剂制备渗透型再生剂,对比分析普通型再生剂与渗透型再生剂用量对再生沥青粘滞性和低温性能的影响,并采用动态剪切流变试验测定再生沥青的车辙因子。结果表明,随着再生剂掺量的增加,再生沥青的针入度和延度呈近似的线性增大,软化点、动力粘度和低温蠕变劲度则降低;相比于普通型再生剂,渗透型再生剂的再生效果更好,当渗透型再生剂的用量为6%时,再生沥青的以上性能均可恢复至基质沥青的指标水平,且再生沥青具有合适的车辙因子以满足高温稳定性的要求。     

电气石负离子粉改性沥青性能及其改性机理

为探究电气石负离子粉改性沥青的路用性能,采用高速剪切法制备不同电气石负离子粉掺量的改性沥青,并通过常规物理性能试验、多应力蠕变恢复试验(MSCR)、低温弯曲梁流变试验(BBR)及布洛克菲尔德黏度试验对电气石负离子粉改性沥青的高温性能、低温性能及黏温特性进行深入分析.借助XRD射线衍射仪、光学显微镜、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)及差示扫描量热仪(DSC)分别对改性沥青的微观形貌、化学组成及热物性进行表征与分析,从微观角度对电气石负离子粉的改性机理进行分析.结果表明:凭借其优良的热电性及压电性电气石负离子粉能够显著改善沥青的高低温性能及黏温特性,但掺量过高时,改性沥青的低温抗裂性能的改善效果有所下降;电气石负离子粉能够均匀分散于沥青基体中,且形成一种能够有效改善沥青技术性能的类似于海绵状网络的三维结构;相较于基质沥青,改性沥青的玻璃化转变温度T_g与吸热量ΔH均得到了改善,改性沥青呈现出更优的热稳定性;电气石负离子粉与基质沥青之间化学兼容性良好,电气石负离子粉对基质沥青以物理改性为主.