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.     

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%.     

基于等针入度的沥青固有与改善性能的流变性分析

为了研究道路沥青固有与改善性能,在以代表高温性能的针入度指标基础上,研究相同等级针入度条件下的两种类型道路沥青在短期老化过程中针入度及其他指标的变化情况,分析不同道路沥青老化机理。同时再利用动态剪切流变实验对沥青进行高温老化分析,由此得出苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(styrene-butadiene block copolymer)SBS改性沥青的流变性能和抗变形性均优于基质沥青、等同于沥青的改善性能、优于沥青固有性能的结论。     

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.     

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。     

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.     

多聚磷酸和玄武岩纤维改性沥青高低温性能研究

为研究多聚磷酸和玄武岩纤维复合改性沥青高低温性能,通过改变两者不同掺量组合制备复合改性沥青,利用动态剪切流变仪(DSR)和弯曲梁流变仪(BBR)试验,分析其高低温性能;通过高低温连续分级确定多聚磷酸与玄武岩纤维的最佳掺量;通过傅里叶红外光谱实验分析其改性机理。试验结果表明：多聚磷酸可明显改善沥青的高温性能,但对沥青低温性能有不良影响,玄武岩纤维对沥青的高低温性能都有改善作用,复合改性后沥青高低温性能均优于基质沥青;多聚磷酸最佳掺量推荐为1%-1.5%,玄武岩纤维最佳掺量推荐为2%,最佳掺量下,较基质沥青改性沥青TLH提升14.09-27.69℃,TLC降低2.34-2.84℃,高低温性能明显改善;多聚磷酸通过催化大分子内环化反应,改变沥青质分散状态,进而产生对沥青性能的改善。     

全透式沥青路面专用高黏度改性沥青性能对比

为了制备一种全透式沥青路面专用高黏度改性沥青,采用自制改性粒子(SR)与SBS粒子为复配改性剂,对基质沥青进行复合改性。通过荧光显微照相、针入度试验、延度试验、软化点试验、薄膜老化试验、动力黏度试验及布氏黏度试验等,对自制高黏度改性沥青性能进行表征,并与SK90#基质沥青、橡胶沥青、SBS改性沥青进行性能对比。结果表明:各改性材料在基质沥青中分散良好,自制高黏度改性沥青中的SR粒子作为高弹嵌挤单元提高了沥青交联网状结构的稳定性;与基质沥青相比,改性沥青具有较高的软化点和延度,以及较低的针入度(25℃);自制高黏度改性沥青的动力黏度高达230kPa·s,明显高于橡胶沥青和SBS改性沥青;动态剪切流变试验(DSR))中自制高黏度改性沥青高温分级达到PG82℃,较SBS改性沥青和橡胶沥青提高1个等级,较基质沥青提高4个等级,高温变形可恢复性能最强;4种沥青的原样和薄膜老化后沥青中以自制高黏度改性沥青的车辙因子随温度变化最为缓慢,高温敏感性最弱,耐老化性能优异;弯曲梁流变试验(BBR)中,SBS改性沥青和自制高黏度改性沥青的低温分级均达到PG-18℃,较基质沥青和橡胶沥青高1个等级,但自制高黏度改性沥青的蠕变劲度较小,蠕变速率较大,具有更强的低温柔性。     

高黏复配改性沥青低温性能试验评价

为了进一步提升开级配沥青混合料的低温抗裂性能，选用改性剂制备不同类型高黏改性沥青并对其进行压力老化(PAV)试验模拟长期老化，通过针入度、延度和弯曲梁流变试验(BBR)对比分析高黏改性沥青低温性能，同时基于Burgers模型拟合分析其低温蠕变行为，综合评价高黏改性沥青的低温抗裂性能。结果表明：对比基质沥青，增黏剂可以显著降低沥青低温蠕变劲度且提高沥青蠕变速率，改善沥青的低温柔韧性能和应力松弛能力，有效改善沥青的低温抗裂性能；通过Burgers模型分析进一步证明了所采用的增黏剂可以有效改善沥青的低温性能，但增黏剂过量会对沥青低温性能产生负面影响，通过综合比选，增黏剂最佳掺量为2%;PAV老化后高黏改性沥青低温柔性增强，但应力松弛能力降低。     

硅藻土复合木质纤维改性沥青性能研究

硅藻土复合木质纤维是经特定表面处理工艺处理后的硅藻土与木质纤维在高剪切条件下制备而成的一种复合材料.将硅藻土复合木质纤维用于改性道路沥青,进行了改性沥青高温性能、低温性能和感温性能3个方面的实验研究,考察了二者协同作用对沥青性能影响.结果表明:改性后,沥青的高温性能、低温性能和感温性能显著改善,且硅藻土复合木质纤维掺量为0.5%时,沥青性能改善效果最佳,与基质沥青相比针入度指数增加了2.43,当量软化点提高了7.7℃,当量脆点降低了16.8℃.     

钢渣粉/聚酯纤维沥青混合料水稳定性研究

为了实现钢渣粉在沥青路面中的可持续利用,同时结合河南省冬季冰雪天气下路面的除冰情况,本文研究掺有聚酯纤维与钢渣粉沥青混合料的水稳定性。制备4种聚酯纤维掺量(0%、0.3%、0.4%、0.5%)AC-13沥青混合料开展复盐(掺量配比为NaCl：CaCl2：CH2COONa=1：1：2)冻融循环劈裂试验,结果表明聚酯纤维掺量为0.4%时,沥青混合料水稳定最好;在最佳纤维掺量下制备5种替代率(0%、25%、50%、75%、100%)钢渣粉沥青混合料,采用冻融劈裂抗拉强度比(TSR)确定最佳钢渣粉替代率为75%,混合料水稳定性最佳;通过冻融腐蚀因子K评价沥青混合料的抗侵蚀性能,结果表明：聚酯纤维/钢渣粉沥青混合料的抗侵蚀性能最强,聚酯纤维沥青混合料次之,普通石灰岩沥青混合料最弱。通过电镜扫描(SEM)、X射线衍射(XRD)技术探索钢渣粉/聚酯纤维沥青混合料界面粘附作用的改性机理。微观分析表明：掺量为0.4%的聚酯纤维形成的纤维网状结构以及沥青、钢渣粉(75%的替代率)和矿粉三者存在界面能量作用可以很好地改善沥青混合料的水稳定性。     

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.     

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.     

纳米MHSN掺量的沥青混合料路用性能研究

为进一步提高沥青路面的路用性能,提出将多孔中空二氧化硅纳米颗粒（MHSN）作为沥青烟（VOC）的吸附剂,掺入到沥青混合料中,测定改性沥青的路用性能。通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和Brunauer-Emmett-Teller（BET）等测试手段对水热法制备的纳米MHSN进行表征,并测定MHSN改性沥青的流变性能和VOC的排放量。结果表明：MHSN表面的孔径大部分连续分布在0到50 nm之间;MHSN的掺入降低了沥青的针入度和提高了软化点,提高了沥青的复合剪切模量,使沥青的相位角略有减小,可以提高沥青混合料的高温抗车辙性能;MHSN的掺入可以显著降低沥青VOC的总排放量,对沥青VOC中各组分的排放有不同程度的抑制作用。由此可见,纳米MHSN掺量的沥青混合料路用性能表现优越,可用于道路施工中,并且经济效益和社会效益明显。     

纤维沥青低温性能影响因素的试验研究

随着材料加工技术的不断进步,聚合物增强纤维的性能有了很大的提高,其应用也越来越广泛,在沥青混合料中掺加纤维成为提高沥青混合料使用性能的重要手段。为研究纤维的改善效果及机理,本文通过SHRP研究计划开发BBR、DTT试验设备研究了纤维长度及纤维掺量对纤维沥青低温性能的影响,可为纤维沥青混合料中纤维种类的选择及用量的确定提供参考。     

钢渣集料表面形貌对沥青吸收与黏附性能的影响分析

针对钢渣集料表面多孔、吸水率高、表面陈化裹附粉尘的问题，利用SEM扫描电子显微镜和荧光显微镜分别分析钢渣集料表面形貌和钢渣集料与沥青粘结界面结构，通过计算机断层扫描定量分析钢渣集料表面开口孔隙与沥青渗透深度的关系，研究钢渣集料与沥青拌和和浸渍后钢渣集料有效密度和沥青吸收率变化规律，并用滚瓶法试验来评价沥青与钢渣集料的粘附性能。试验结果表明钢渣集料表面存在独特的多孔结构和陈化产物层，而陈化产物层阻碍沥青与钢渣集料直接粘结，在界面处形成夹层结构，在动水摩擦作用下易导致沥青膜剥落。钢渣集料表面多孔结构对沥青只是部分吸收与填充，且与开口孔隙形状和大小存在较强依赖性，沥青渗透深度约为开口孔径的0.6倍。钢渣集料的吸水率和沥青吸收率具有很好的线性相关性，线性斜率约为0.39。与沥青拌和后，长期静置吸收沥青导致钢渣集料有效密度增加幅度小于0.5%。上述钢渣集料表面形貌特性可显著影响钢渣沥青混合料体积性能和抗水损害能力。     

SMA沥青混合料改性沥青玛蹄脂的性能

从SMA沥青混合料改性沥青玛蹄脂原材料的测试分析出发，测试分析了材料配比、纤维种类、粉胶比及温度对沥青玛蹄脂性能的影响。试验测试了3种改性沥青玛蹄脂不同粉胶比、不同温度条件下的针入度、延度和软化点，并进行了相关性分析。结果表明：几种纤维玛蹄脂的延度与粉胶比具有很好的线性关系，此规律可用于预估温度一定时，不同粉胶比时沥青玛蹄脂的延度。粉胶比一定时，延度与温度之间有良好的线性关系，可用于预估低温下沥青玛蹄脂的延度。最后，推荐了适合高温多雨气候的不同纤维沥青玛蹄脂粉胶比范围以及纤维掺量。     

纤维改性沥青混合料性能的研究现状与展望

纤维材料作为一种沥青混合料添加剂和稳定剂,能有效改善沥青路面的各项性能指标,首先从纤维材料的自身特性出发,介绍了几种常用路用纤维的物理力学特性以及近年来开发出的新型绿色环保型纤维材料;通过复合材料理论、界面理论等相关理论模型解释了纤维材料对沥青混合料的微细观改性机理;总结了现有关于纤维改性沥青混合料的界面表征分析方法;...