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。     

有机蒙脱土/废胶粉复合改性沥青的性能

采用熔融共混法制备了有机蒙脱土(OMMT)/废胶粉复合改性沥青,通过X射线衍射(XRD)分析和原子力显微镜(AFM)分析表征了复合改性沥青的微观结构,研究了复合改性沥青的物理性能、抗热氧老化性能和热储存稳定性.结果表明:OMMT的掺入使废胶粉在沥青中的分散更加均匀,OMMT/废胶粉复合改性沥青形成剥离结构;与废胶粉改性沥青相比,OMMT/废胶粉复合改性沥青的高温性能得到改善,随着OMMT掺量的增加,软化点大幅升高,25℃针入度及5℃延度减小;与废胶粉改性沥青相比,OMMT/废胶粉复合改性沥青的抗热氧老化性能和热储存稳定性明显提高.     

高含量SBS改性沥青老化性能及老化机理

为探究老化对高含量苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(Styrene-butadiene-styrene, SBS)改性沥青性能(高粘沥青)的影响,通过室内试验模拟高粘沥青短期、长期老化,通过针入度、软化点、延度试验,流变试验,傅里叶红外光谱试验以及原子力显微镜试验测试老化沥青的物理性能、流变性能以及沥青组分。试验结果表明：随着老化程度的增加,高粘沥青25℃针入度、15℃延度减小,软化点、复数模量、蠕变速率增大,恢复率R先减小后增大,不可恢复蠕变Jnr与相位角则反之;高粘沥青前期老化以SBS降解为主,后期以沥青的热氧老化为主;老化过程中,高粘沥青发生化学反应产生羰基、亚砜基等含氧官能团,微观形貌中“蜂”形结构数量降低,单个面积增大;高粘沥青老化过程中,短期老化对其性能影响较小,长期老化则反之。     

聚丙烯纤维增强沥青胶浆的流变性能试验研究

研究了不同掺量(0～2.5%)聚丙烯纤维(PP纤维)对沥青胶浆针入度、软化点及动态剪切模量等流变性能影响的规律,并采用扫描电镜(SEM)对其微观增强机理进行了分析.试验结果表明:随着PP纤维掺量的增加,沥青胶浆的锥入度逐渐降低,软化点逐渐提高.PP纤维的加入,改善了沥青胶浆的热敏性和高温下抗永久变形的能力.通过微观结构分析,可知由于分散在沥青胶浆中的PP纤维起到了桥连的作用,使其应力分散,从而提高了沥青胶浆的稳定性.     

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．     

C9石油树脂对3D打印沥青性能影响研究

SBS/胶粉复合改性3D打印沥青作为裂缝修补材料存在相容性不足的问题.为改善其储存稳定性并保证其高温性能,选用不同掺量的C₉石油树脂对3D打印沥青进行改性.根据针入度、软化点、延度、锥入度、弹性恢复率、177℃旋转黏度等试验,研究C₉石油树脂对3D打印沥青物理性能的影响;采用离析试验评价C₉石油树脂对3D打印沥青相容性的影响;通过温度扫描试验和多重应力蠕变恢复试验探究C₉石油树脂对3D打印沥青流变性能的影响;借助傅里叶变换红外光谱仪和荧光显微镜进一步分析3D打印沥青微观结构.宏、微观试验结果表明,当C₉石油树脂掺量从0%增加至4%,3D打印沥青的针入度和锥入度分别减小5.7%和6.3%,软化点和177℃旋转黏度分别提升1.25℃和0.42 Pa·s,延度和弹性恢复率小幅降低;3D打印沥青的48 h软化点差值从6.7℃降至1.6℃,相容性得到有效改善;3D打印沥青的高温稳定性和抗永久变形能力增强;3D打印沥青中芳香酚含量增加,聚合物改性剂均匀分布、充分结合形成更稳固的空间结构,此...     

灰关联方法确定SBS改性沥青宏观性能微观评价指标

为了确定SBS改性沥青宏观性能的微观评价指标,首先,选取道路石油沥青与改性剂,在不同的改性剂掺量和剪切时间下制备改性沥青;然后,进行宏观性能测试与荧光显微图像采集,提取聚合物微观形态的特征参数。利用灰关联方法确定与SBS改性沥青宏观性能关联度高的微观评价指标。研究结果表明:面积百分率和长短轴之比与改性沥青宏观性能关联程度优于其他指标,且当面积百分率为18.5%~19.5%、长短轴之比为1.78~1.82时,SBS改性沥青的宏观性能最优。     

生物质重油与生物沥青制备及性能

为了制备生物沥青,缓解道路建设对石油沥青的依赖性,以木屑为生物质原材料,采用热液化方法制备生物质重油,将重油掺至50~#基质沥青中制备生物沥青,部分替代石油沥青。首先,采用红外光谱、扫描电镜、热重分析仪微观表征方法,分析生物质重油的物化性质;然后通过三大指标(针入度、软化点、延度)考察重油掺量对生物沥青基本物理性能的影响;以水煮法评价了生物沥青的黏附性,利用差示量热扫描仪(DSC)、动态剪切流变仪(DSR)分析生物沥青的低温性能、高温性能及蠕变恢复性能。试验结果表明:重油与70~#基质沥青存在相似的化学结构,且有较好的热稳定性,165℃时的热分解率仅为3.6%;重油中存在直径约3μm的球形颗粒生物炭,有利于提高生物沥青的高温性能;随重油掺量的增加,生物沥青的针入度增加,软化点、延度及玻璃化转变温度T_g降低,低温性能提升,且能保持较好的黏附性能;当重油掺量(质量分数,下同)为10%时,生物沥青的性能与70~#基质沥青最为接近;生物沥青的车辙因子与复数剪切模量介于50~#与70~#基质沥青之间,生物沥青较70~#基质沥青有更好的高温抗永久变形能力与抗剪切性能;平均应变恢复率与平均不可恢复蠕变柔量的计算结果均表明生物沥青的蠕变恢复性能优于70~#基质沥青。     

盐蚀环境下沥青结合料化学组分及性能演化

为更好地认识盐蚀环境下沥青路面的性能损伤机理,在实验室内模拟除冰盐、融雪剂形成的盐蚀环境对沥青结合料的侵蚀作用。采用沥青四组分试验和原子力显微镜(AFM)试验评价沥青的化学组分及表面微纳观形貌特性。开展针入度、软化点、延度和粘度试验,探讨盐蚀环境下沥青结合料的性能演化情况。结果表明：在氯盐溶液中干湿循环和冻融循环处理后,沥青中的饱和分和芳香分含量减少,沥青质和胶质含量增加。沥青结合料表面粗糙度和蜂形结构面积百分比出现不同程度的下降。在盐蚀环境下,沥青结合料的针入度和延度均有不同程度的下降,软化点和粘度出现不同程度的升高。沥青结合料性能劣化的主要原因是在盐蚀环境中沥青的化学组分发生改变,出现一定程度的“盐老化现象”。     

^1H—NMR和IR对道路沥青老化过程的研究

研究了两种不同结构道路沥青Ｓｈｅｌ７０和ＰＡ１００的老化过程。发现沥青的组成和结构对其老化性能有较大影响：具有较长烷基侧链的道路沥青，在一定的温度下，烷基侧链易于断裂形成自由基而引发氧化反应；沥青各组分结构上的不连续性导致其抗老化性能较差。在老化过程中，由于氧的介入生成了酮和亚砜等含氧官能团，使得沥青分子间相互作用力增加，破坏了原有沥青的组成与结构，导致沥青的针入度下降，各种性质发生明显变化。     

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。     

基于微观结构量化的SBS改性沥青分析

针对SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)改性沥青显微结构的量化研究方法,以SBS改性沥青偏光400倍显微结构图为研究对象,在已有量化分析方法的基础上,提出一种定量评价SBS改性沥青微观结构新方法.结果表明:新方法操作相对简单,可从微观角度量化分析不同改性剂对SBS改性沥青性能的影响,结论与试验结果一致.     

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。     

玄武岩纤维与高模量外掺剂复合增强沥青混合料性能

为优化玄武岩纤维高模量沥青混合料的配比,改善其路用性能,采用响应曲面法对玄武岩纤维高模量沥青混合料的配合比进行优化设计,利用马歇尔试验、浸水汉堡车辙试验、低温小梁弯曲试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验对优化后的玄武岩纤维高模量沥青混合料性能进行分析,并通过扫描电镜（SEM）对沥青混合料破坏断面的微观形貌进行试验观测,尝试揭示玄武岩纤维与高模量外掺剂的复合增强机理。研究表明：利用响应曲面法得到玄武岩纤维高模量沥青混合料的最佳配比为0.44%高模量剂、0.45%玄武岩纤维和最佳油石比为4.98%;在最佳配比状态下进行路用性能试验得知混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性均有较大提升;利用扫描电镜观察到玄武岩纤维在高模量剂作用下能起到较好的加筋及分散应力的作用,且最佳配合比状态下的玄武岩纤维在高模量沥青混合料中分布较为均匀。     

水泥橡胶综合改性沥青混合料性能分析

为了减轻沥青路面的早期破坏,延长路面使用寿命,在高温多雨地区铺筑出具有优良使用性能的沥青路面,对比研究将水泥和橡胶粉同时作为改性剂对沥青性能的作用效果,并通过针入度、延度、软化点、黏附性试验确定合适的水泥掺量。通过马歇尔试验、车辙试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验对沥青混合料的路用性能进行相关研究,并与基质沥青混合料的相关性能进行了系统对比评价。试验结果表明,掺入水泥和橡胶粉后提高了混合料的高温稳定性能和抗水损害性能。当水泥掺量为1.5%、橡胶粉掺量为20%时,高温稳定性和抗水损害性能最佳。     

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.     

沥青道面高温抗车辙性能评价指标

为解决目前机场沥青道面高温性能评价指标缺陷性（与道路指标不同,无参考标准）问题,通过汉堡车辙试验、普通车辙试验及单轴贯入试验对3种级配混合料进行测试,对动稳定度、蠕变斜率和抗剪强度指标进行了综合分析.测试结果显示,动稳定度与蠕变斜率评价指标相一致,与抗剪强度指标相反,且蠕变斜率指标对抗车辙性能区辨性最佳.同时,利用贝雷法设计参数及沥青胶结料参数对其验证发现,贝雷法能够进一步解释混合料级配高温性能优劣,粉胶比与动稳定度、抗剪强度和蠕变斜率有较好的相关性,而沥青膜厚度与其相关性较差.故建议采用动稳定度与汉堡车辙蠕变斜率、车辙深度相结合的方法来评价抗车辙性能优劣,为优化机场沥青道面配合比设计提供参考.     

直馏沥青与半氧化沥青及其混合料性能对比研究

为了研究直馏和氧化两种工艺生产的沥青及其混合料路用性能特点,选择两种生产工艺下的70#和90#沥青进行沥青常规指标试验,并分别用四种沥青和AC-16级配配制混合料进行马歇尔试验,对比研究直馏沥青混合料和半氧化沥青混合料高温、低温和水稳定性等路用性能的特点。结果表明,氧化工艺相比较于直馏工艺,能改善沥青高温性能,但在提高沥青的低温性能和抗老化性方面不如直馏工艺;半氧化沥青混合料抗压强度高于直馏沥青混合料;半氧化沥青混合料的高温稳定性,低温抗裂性和低温状态下的水稳定性均在一定程度上优于直馏沥青混合料;鉴于两种沥青各有优缺点,对于高标准重交通道路的石油沥青,建议采用直馏和半氧化综合生产工艺。     

道路石油沥青动态热机械分析研究

为了避免针入度分级的不足,本文应用动态热机械分析仪（DMA）测量了道路石油沥青在正弦菏载作用下存储模量和相位角δ随温度的变化情况,试验数据表明,标号小的沥青如果其-30℃模量E1和温度敏感性指标△E/△t小,则其低温抗裂性好,而不同于按针入度分级得到的结论,标号小的沥青低温性能差,这个结论与最新研究成果当量脆点t1.2和针入度指数PI的试验结果相一致,由此可以说明,动态热机械分析仪（DMA）能够确定沥青的低温性能和温度敏感性,为沥青的正确选用提供依据。