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。     

活性硅改性对沥青及混合料高温性能的影响

研究了活性硅沥青的基本指标和高温流变性能,通过AC-13C混合料的车辙试验,研究了活性硅对不同沥青的改性效果和不同矿粉替代量对沥青混合料高温性能的影响.结果表明:活性硅可显著提高沥青的软化点和黏度;活性硅可将普通70号沥青的高温等级由64℃提高至70℃;对不同沥青,活性硅对混合料高温性能改性效果不同;活性硅改性剂兼有填料作用,但随着替代矿粉量的增加,动稳定度逐渐降低,当13%活性硅替代40%矿粉时,动稳定度与不掺活性硅相当.     

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℃.     

不同道路沥青的原子力指标与针入度指标对比

采用原子力显微镜研究不同道路沥青的微观形态特征,利用分析软件获取不同道路沥青微观结构的形态学参数并进行量化分析,结合传统针入度指标,研究不同道路沥青微观结构对其宏观高温性能的影响。结果表明,沥青针入度越小,"蜂状结构"越多,代表沥青中大分子量组分越多,说明其高温性能越好,粗糙度与高温性能的关系也呈现出一定的规律性。研究结果为用原子力显微镜探索沥青的微观结构与宏观性能的关系提供了基础。     

基于SHRP方法的不同层位旧沥青性能试验评价

针对某高速公路沥青路面不同层位的回收沥青及其短期老化（旋转薄膜烘箱RTFOT）和长期老化（旋转薄膜烘箱RTFOT＋压力老化PAV）后的沥青,应用Superpave技术中的PG分级方法开展动态剪切流变（DSR）和低温弯曲梁流变（BBR）试验,分别评价它们的高温稳定性、低温抗裂性、抗疲劳性能及耐老化性能.同时,利用沥青混合料简单性能试验仪（SPT）进行不同层位沥青混合料的重复加载永久变形试验,评价它们的高温稳定性能.研究结果表明,不同层位面层的旧沥青由于沥青品种、老化程度不同,所测试出的高温稳定性、低温抗裂性、抗疲劳性能及耐老化性能都有所差异.高温稳定性增强了,但低温抗裂性、抗疲劳性能及耐老化性能均有所降低,需进一步提高.还确定了不同层位沥青的最高和最低的路面设计温度等级.     

基于微观和流变分析的岩沥青改性沥青性能评价

采用埃索70#沥青,以不同掺量的青川天然岩沥青为改性剂制备岩沥青改性沥青.通过红外光谱和差示扫描热量法(DSC)对天然岩沥青及岩沥青改性沥青的微观结构进行分析,研究其改性机理.采用SHRP试验对岩沥青改性沥青的高温、低温和抗疲劳性能进行研究,并对不同掺量的岩沥青改性沥青进行了SHRP-PG分级.微观研究证明,天然岩沥青沥青质的杂原子基团含量高,芳香性和极性强.经过改性,基质沥青的微观结构发生了变化,岩沥青改性沥青的感温性降低,温度稳定性和水稳定性得到增强.流变特性分析表明岩沥青改性沥青的黏度明显提高,高温稳定性和抗疲劳性得到显著改善,可用于非极端低温的环境.     

石油沥青基中间相炭微球用作锂离子电池负电极时的充、放电性能与微观机制

将石油沥青基中间相炭微球（P-MCMB）进行热处理，采用XRD表征了经不同热处理温度（HTTmax)处理过程的P-MCMB试样的微观结构，运用恒电流充、放电法，粉末微电极循环伏安法，考察了HTTmax对P-MCMB试样充放电性能的影响，讨论了试样电化学性能与微观结构间的关系。     

布敦岩沥青改性沥青混合料试验研究

通过电子探针检测，测得了布敦岩沥青的矿物组成元素主要为碳、氧、硫、硅、镁、铝、钙、钾及铁等；微观形态结构表明布敦岩沥青中有的岩矿是多孔材料，沥青和岩矿相互包容．沥青组分试验表明，跟普通石油沥青相比，该种岩沥青的沥青质含量很高而胶质含量较低．不同温度的针入度结果则揭示了布敦岩中的沥青能明显改善基质沥青的高温性能，但同时降低其低温性能．高温弯曲蠕变试验进一步证实了布敦岩沥青对沥青混合料的高温性能具有显著的改性作用．     

硅藻土负载环氧改性沥青混合料性能试验研究

针对沥青与环氧树脂相容性较差问题,利用大孔隙结构硅藻土负载环氧树脂,使得环氧树脂能够均匀分散到沥青中,制备出性能优异的硅藻土负载环氧改性沥青。对比测试了硅藻土负载环氧改性沥青和日本(TAF)环氧改性沥青在相同级配和试验条件下制成的环氧沥青混合料的相关路用性能试验。试验结果表明:硅藻土负载环氧改性沥青混合料具有优异的高温稳定性,与TAF混合料的高温稳定性基本相同。硅藻土负载环氧改性沥青混合料低温性能较差,低温抗弯拉强度较TAF混合料小近30%,最大弯拉应变与TAF混合料也有差距。硅藻土负载环氧改性沥青混合料具有较好的抗水损能力,浸水马歇尔残留稳定度值远大于普通沥青混合料,与TAF混合料相比差异不大。硅藻土负载环氧改性沥青混合料与TAF混合料的渗透系数相同,沥青种类对混合料排水性能影响不大;在排水性超薄沥青磨耗粘结层混合料配合比下,设计目标空隙率应不少于17%,如果在降雨量较大地区,可适当提高混合料目标空隙率。     

硅藻土改性沥青应用研究

对DE-99Ⅰ型和DE-99Ⅱ型硅藻土改性剂改性沥青及沥青混合料进行了一系列室内试验,包括沥青的技术性能试验、沥青混合料的马歇尔试验、高温车辙试验、低温弯曲试验、残留稳定度试验和冻融劈裂试验等,并应用示差扫描量热(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)方法对改性机理进行了研究分析．结果表明：在沥青中掺入DE-99I型和DE-99Ⅱ型硅藻土改性剂,可使沥青及沥青混合料的高温性能得到一定的改善;将其应用于沥青路面大修工程中,取得了良好的效果．     

基于力学响应的全厚式高模量沥青路面结构组合及优化

为了分析高模量沥青混凝土在全厚式沥青路面中的合理层位及使用情况,基于山东省典型全厚式沥青路面结构,通过构建全厚式沥青路面结构数值模型,分别将高模量沥青混凝土置于下面层、基层、底基层、基层+底基层、下面层+底基层及不设置高模量沥青混凝土六种工况,分析了各工况条件下力学响应指标的差异,以力学响应改善率为指标确定高模量沥青混凝土合理层位,并采用正交试验进行验证,结果表明：除工况二剪应力增大外,其余工况条件下各力学响应均有所改善,高模量沥青混凝土设置可显著改善全厚式沥青路面结构性能,并建议设置在下面层和底基层,经正交试验分析,高模量沥青混凝土设置在下面层和底基层是合理的。     

泡沫沥青冷再生基层路面结构力学性能分析

通过ANSYS有限元法对泡沫沥青再生混合料用于不同路面结构的力学特性进行对比分析,得知泡沫沥青再生基层在不同路面结构组合下、在不同养生过程中的应力应变都有所不同.研究得出:泡沫沥青再生基层厚度不宜小于15 cm;泡沫沥青再生路面随着时间的推移,路面强度将不断增强;采用复合基层(柔性材料加半刚性材料)能明显增强路面的承载能力.     

考虑沥青混合料空隙率的蠕变特性及改进Burgers模型

为了更为精确的分析不同空隙类型沥青混合料的抗变形性能的影响,在经典的Burgers模型上进行改进,添加了一个非线性元件,得到改进的Burgers模型,将模型的宏观参数转化为离散元PFC的微观参数,植入PFC程序,用于分析不同空隙特征沥青混合料的抗变形性能。结果表明：改进Burgers模型能较好地表征空隙率较大的沥青混合料的蠕变特性,且空隙率较大的沥青混合料在加载过程中相比与空隙率较小的沥青混合料的非线性蠕变变形更为明显,同时,改进Burgers模型可较好地预测在不同温度条件下不同空隙类型的沥青混合料的蠕变变形。用于研究大空隙特征沥青混合料OGFC-13时,当空隙率增大2%时,沥青混合料蠕变变形最大可增大1/2,当空隙率增大10%时,沥青混合料蠕变变形可增大近6倍。     

泡沫沥青用量和矿料级配对混合料拌和用水量影响

为了研究泡沫沥青用量和矿料级配对泡沫沥青混合料所需合理拌和用水量的影响,设计了3种矿料级配组成OA1、OA2和OA3,通过变化4种沥青用量2％、3％、4％、5％（相对于矿料干重的百分比）,5种拌和用水量,即混合料最佳击实含水率（OMC）的60％、70％、80％、90％、100％,将各组合下制备成的泡沫沥青混合料成型试件,测定其间接拉伸强度和干密度．结果表明：不同的矿料级配、泡沫沥青用量和拌和用水量条件下制备的泡沫沥青混合料具有不同的间接拉伸强度和干密度．不同的矿料级配和不同的混合料拌和用水量存在最佳泡沫沥青用量3％．综合推荐出泡沫沥青混合料OA1、OA2和OA3适宜的拌和用水量范围分别为65％～80％OMC、70％～85％OMC和75％～85％OMC．通过试验路的铺筑观测发现,使用状况良好,验证了此研究结果是合理的．     

SBS剂量对改性沥青性质的影响

应用BBR和DSR流变仪，测定了同一种SBS以不同剂量对相同的沥青进行改性后样品的流变性质。通过对流变性质与SBS剂量之间关系的分析研究，发现改性沥青的高、低温性质随着SBS剂量的增大而改善，而这些均与改性沥青的亚微观结构有关。结果表明，改性沥青宏观性质的不同在很大程度上是由其亚微观结构所决定。     

沥青路面基面层间结合状态的数值分析

为了真实反映半刚性基层沥青路面层间黏结状态,评价不同处治措施对基面层间结合状态的改进情况,建立了基于逐渐损伤理论的脱层分析数值模型,从细观角度对道路基面层间接触状态进行分析.以脱层分析模型为基础对基质沥青、SBS改性沥青、胶粉改性沥青和精铣刨处治后的层间黏结强度进行预估,并利用JHY-A剪切仪进行层间直剪试验,对数值分析结果进行试验验证.研究结果表明：逐渐损伤的脱层分析模型能更本质地反映不同处治措施对基面层间黏结强度的影响;采用精铣刨处治半刚性基层表面可有效提高基面层间黏结强度,与传统撒布基质沥青、SBS改性沥青、胶粉改性沥青相比,其层间黏结强度可分别提高54.3%、20.0%和12.5%.     

级配对沥青混合料体积特性的影响

基于150组不同级配沥青混合料相关分析的结果，提出了调整和控制沥青混合料体积特性的方法。该方法可以有效提高混合料的设计质量和效率，减少试验量，解决沥青混合料设计过多依赖经验的问题。     

沥青混合料变温疲劳性能及其在路面设计中的应用研究

对一种常规级配的沥青混合料的疲劳性能进行了研究,通过较大温度范围、较高应力比的沥青混合料劈裂疲劳试验,得出了对应温度、应力比下沥青混合料的疲劳寿命及其变化规律,并探讨了其在沥青混合料有效温度方面的应用,以期为路面结构设计提供参考。     

沥青路面结构老化行为的试验分析

沥青路面在使用过程中,由于自然因素的作用使沥青结合料不断老化,影响了路面的使用性能.因为置于路面不同深度以及不同年限的沥青结合料,受到外界因素影响的程度不同,故老化程度也有所不同.对不同使用年限和不同层位的沥青结合料进行了样品抽提,经试验分析了沥青结合料的老化规律.试验结果表明:路面使用的年限越长,老化越严重,但从路面表层往下,老化程度呈现递减的规律.     

基于力学性能和各向异性的排水性沥青磨耗层优化

为了研究排水性沥青混合料的各向异性和力学性能,对排水性沥青磨耗层进行优化,自行改装设计了车辙板渗水系数测试仪.该装置能够模拟实际雨水在路面中渗流的过程.研究对10种级配的沥青混合料进行了力学性能试验以及利用自行制作的渗水试验仪进行了渗水特性试验研究.研究结果表明,排水性沥青磨耗层的力学性能与排水性能呈负相关关系;对于同一最大公称粒径的不同级配沥青混合料,随着空隙率的增大,力学性能逐渐减小而排水性能增强;增大集料公称最大粒径,其力学性能和排水性能均有所增强.各向渗水差异性主要发生在横向渗水过程中,竖向渗水差异不大;增大排水性沥青混合料的空隙率和公称最大粒径可减小其各向异性.研究得出的最佳空隙率为18％～21％,坡度设置为1.2％～1.5％,可增强其排水性能.研究成果对排水功能性沥青路面的应用具有一定的理论与实用价值.