基于表观黏度的新疆岩沥青改性沥青的老化动力性能研究

本文通过室内模拟老化试验,探究了不同老化条件下基质沥青和新疆岩沥青改性沥青表观黏度的变化规律,以黏度为参数建立了老化动力学模型,求得老化反应活化能和老化反应总速率等动力学参数。研究表明：短期老化过程中两种沥青的表观黏度呈指数增长;改性沥青具有更低的反应速率和更高的活化能;所建立模型的计算值与实测值相关性较高;能够准确的表征新疆岩沥青改性沥青和基质沥青老化过程中表观黏度的变化规律。     

星型SBS改性沥青热氧和紫外光老化特性研究

为了评价热氧和紫外光老化对星型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青主要技术性质的影响,通过室内老化模拟试验,研究了沥青经不同老化时间的针入度、延度、软化点和表观黏度的变化规律,基于表观黏度建立了星型SBS改性沥青老化动力学模型。结果表明,热氧老化与紫外光老化对星型SBS改性沥青主要技术特性的影响基本相同,即针入度、延度随老化时间延长呈减小趋势,135℃表观黏度呈增大趋势,而软化点呈非单调性变化趋势;不同基质沥青制成的SBS改性沥青在热氧老化过程中老化反应速率存在差异,而在紫外光老化过程中基本接近;SBS改性沥青热氧老化与紫外光老化均遵循一级氧化动力反应方程,建立的老化模型能预估热氧和紫外光耦合作用下星型SBS改性沥青的表观黏度。     

基于正戊烷沥青质的温拌沥青老化动力性能

在不同老化温度和老化时间下,对温拌沥青、基质沥青进行了老化试验,测试了老化前后沥青中正戊烷沥青质含量,建立了以正戊烷沥青质含量为参数的老化动力学模型,计算了老化反应速率常数和老化反应活化能等参数,据此对比研究了温拌沥青与基质沥青的老化动力特性.研究结果表明:沥青老化遵循一级反应动力学方程,老化过程中正戊烷沥青质含量均随时间的延长和温度的升高而增大,而温拌沥青具有较低的反应速率常数和较高的反应活化能,因此抗老化性能更好.以正戊烷沥青质含量为参数的老化动力学方程,能够较好地区分温拌沥青与基质沥青老化过程的差异.     

硅灰改性沥青老化动力性能研究

文章通过旋转薄膜老化试验,研究了基质沥青和硅灰改性沥青在不同老化温度和老化时间下软化点的变化规律,并以软化点为参数建立了硅灰改性沥青的老化动力学模型。结果表明:与基质沥青相比,硅灰改性沥青的软化点随着老化温度和老化时间变化的变化率更低;以软化点为参数建立的老化动力学方程能较好地表征硅灰改性沥青的老化过程。     

老化SBS改性沥青再生性能预估分析

为了对老化SBS改性沥青再生后的性能进行预估,建立了老化SBS改性沥青再生性能的复合律方程模型;采用基质沥青、改性沥青和再生剂对老化SBS改性沥青进行了再生恢复,测定不同掺配率下再生SBS改性沥青的黏度、针入度、软化点和延度,对复合律方程进行求解得到黏度偏离指数;对不同再生方式再生后的老化SBS改性沥青的性能进行了对比分析.研究结果表明:利用再生性能复合律方程能够较好地预估老化SBS改性沥青的再生性能;基质沥青和再生剂对老化SBS改性沥青的黏度、软化点和针入度具有更好的再生效果,而改性沥青对延度有更好的再生效果.     

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。     

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。     

神华煤加氢液化动力学研究

以神华煤为原料,四氢萘为溶剂,在微型反应釜中进行了神华煤加氢液化动力学研究,并建立了动力学模型.研究结果表明:在反应起始阶段,煤主要转化为前沥青烯和沥青烯,有少量油气存在.随反应时间的延长,前沥青烯和沥青烯产率出现最大值,油气产率逐渐增加.所建立的动力学模型能合理拟合350～440℃范围内神华煤液化动力学过程,其反应速率常数为0.001 8～0.041 6 min~(-1),表观活化能为29.11～46.45 kJ/mol.     

粒度对纳米氧化锌与硫酸氢钠溶液反应动力学的影响

以纳米氧化锌与硫酸氢钠溶液的反应为模型体系,研究了反应物粒度对动力学参数的影响规律。结果表明:反应物的粒度对反应的速率常数、反应级数、表观活化能和指前因子均有较大的影响;随着反应物粒径的减小,速率常数增大,反应级数增大,表观活化能减小,指前因子减小,并且表观活化能与反应物粒径的倒数呈线性关系。     

烯丙基酚醛树脂的固化动力学

利用差示扫描量热法分析了烯丙基酚醛树脂在不同升温速率下的固化行为,用Kissinger法和KAS(Kissinger-Akahira-Sunose)法对获得的动力学数据进行处理,得到了固化反应动力学参数,并建立了烯丙基酚醛树脂的固化动力学模型.结果表明:与纯酚醛树脂相比,烯丙基酚醛树脂固化温度较高,反应级数更接近于1,固化反应所需的平均表观活化能较低,为111.45kJ/mol;在整个固化过程中,烯丙基酚醛树脂的活化能较为恒定,随温度变化不大;烯丙基酚醛树脂固化动力学模型为研究该体系固化工艺参数提供了理论依据.     

新型高黏度改性沥青的研发和应用

针对杭州湾大桥桥面铺装对高黏度改性沥青的技术要求,研发了一种新型高黏度改性沥青［1］。通过分析基质沥青、SBS、化学助剂的红外光谱,在研究沥青改性过程中微观结构变化规律的基础上,提出了采用SBS加化学接枝反应剂（增黏剂）TW-1和增容剂TW-2的沥青改性配伍设计,使改性沥青在提高低温延度、弹性恢复能力的同时,大幅度提升了60 ℃动力黏度,而施工和易性不受影响,产品在杭州湾大桥工程中得到了成功的应用。     

改性沥青测力延度试验

为了评价改性沥青的低温性能,对7种代表性改性沥青进行了测力延度试验,提取了粘韧性、拉伸柔度等试验参数,分析了改性沥青老化前后的拉伸特性及拉伸变化机理,并采用灰关联法分析了改性沥青老化前后各参数指标与沥青混合料弯曲蠕变速率和弯曲应变能密度的关系。结果表明：由测力延度得到的峰值拉力、粘韧性以及韧性试验参数在老化前后变化规律不一致,这些单一指标都难以全面反映改性沥青的低温性能;拉伸柔度在老化前后变化规律稳定,而且是影响沥青混合料低温弯曲蠕变速率和弯曲应变能密度的最显著因素,从而验证了拉伸柔度评价改性沥青低温性能的合理性。     

有机质生烃动力学模型对比

依据23块烃源岩样品生烃热模拟试验数据,建立不同动力学模型(总包反应、正态分布模型、韦布分布模型、离散分布模型)并对模型参数进行优化,对比分析优化效果和不同类型有机质生烃动力学参数特征.结果表明:高斯分布模型拟合效果最差,其次是总包反应模型和韦布分布模型,离散分布模型拟合效果最好;随着指前因子的增加,表观活化能呈增加趋势,且不同类型干酪根的表观活化能按EⅡ2-Ⅲ>EⅠ>EⅡ1的顺序排列;在应用生烃动力学方法评价油气资源量、研究生烃动力学特征以及同位素分馏动力学时推荐采用活化能符合离散分布的平行一级动力学模型.     

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.     

磁化焙烧冷却过程中磁铁矿氧化动力学

针对磁化焙烧冷却过程开展了研究,考察了磁铁矿氧化反应分数和反应速率的变化规律,并采用模型匹配法进行了氧化动力学分析.结果表明:磁化焙烧冷却过程中,氧化温度对反应分数和反应速率均有着显著的影响;相同氧化时间下,反应分数和反应速率随氧化温度的升高而增加;不同氧化温度下,反应分数和反应速率随反应时间变化呈现出相同的变化规律;磁铁矿氧化过程动力学机理函数为n=4的Avrami-Erofee方程,氧化反应的表观活化能为135.2kJ·mol,指前因子为6.19×10¹⁰min^-1.     

木屑液化产物合成的生物沥青性能及机理分析

为促进废物利用及绿色道路材料开发,结合我国木质材料固体废弃物特性及生物沥青发展的需要,将杨木屑液化产物合成树脂,然后加入基质沥青制备生物沥青。分析了合成树脂掺量对生物沥青针入度、软化点、延度及黏度的影响,确定了合理的合成树脂掺量。并探讨了生物沥青的复数剪切模量、相位角、车辙因子在30~80℃温度范围内的变化规律;通过短期与长期老化试验,采用老化前后的针入度比、软化点增值、延度比、黏度老化指数指标分析了生物沥青的耐久性,并与基质沥青及SBS(5%)改性沥青进行对比分析。通过红外光谱分析,讨论了生物沥青的作用机理。结果表明,生物沥青中合成树脂的合理掺量为10%,该掺量的生物沥青复数剪切模量、相位角、车辙因子与SBS(5%)改性沥青较为接近,即生物沥青具有较优良的高温抗车辙性能;生物沥青抗长期老化能力与SBS改性沥青接近,远高于基质沥青。分析认为,生物沥青中的合成树脂可吸收沥青的轻组分使沥青质相互之间的距离缩小,从而改变沥青的黏度;合成树脂在生物沥青中可形成网络结构,提升其高温黏性及低温弹性;合成树脂与沥青交互作用,可增强沥青内部的黏聚力,进而提高了沥青的高温性能及抗老化性能。     

橡胶粉改性沥青反应过程规律

对3种不同基质沥青原料,分别测定不同反应温度下橡胶粉-沥青体系的黏温曲线,并对特征样品进行红外光谱分析;通过分析橡胶粉改性沥青黏温曲线随反应条件的变化,以及反应过程中官能团的改变,探讨橡胶粉与沥青体系反应规律和作用机制。结果表明:橡胶粉改性沥青反应过程与沥青介质、反应温度和反应时间紧密相关;反应温度越高,溶胀和降解的速度越快;沥青针入度越高,橡胶粉改性沥青黏度变化越大;反应过程并没有生成新的官能团,产品黏度变化主要是受橡胶粉的溶胀和降解过程影响;在实际生产中,橡胶粉改性沥青黏温性能可以通过反应温度和反应时间进行控制。     

攀枝花铁精矿粉氧化过程的实验研究

采用热重分析法研究升温速率和反应气流量对铁精粉氧化过程的影响。采用积分法对不同气体流量条件下的热重数据进行处理得到反应的动力学参数(表观活化能E)。研究结果表明:升温速率和气体流量均能改变氧化产物的微观形貌;在整个氧化反应过程中,主要步骤由外扩散型转变为内扩散型,最后转变为外扩散型;220~350℃时,表观活化能为48~52 kJ/mol;400~600℃时,表观活化能为22~30 kJ/mol;620~750℃时,表观活化能为11~15 kJ/mol;当升温速率8℃/min时,反应的最佳气流量为45 mL/min。     

老化沥青常应力疲劳演化规律分析

为评价老化沥青的疲劳性能,采用动态剪切流变仪(DSR),在应力控制模式下对经延时薄膜烘箱加热试验(RTFOT)老化的70#基质沥青和SBS改性沥青进行了重复加载试验,通过复数剪切模量(G*)、耗散能变化率(DR)和累计耗散能比(DER)随荷载作用次数的变化,分析了老化沥青疲劳性能演变规律,对比了不同方法确定的老化沥青疲劳寿命。结果表明:通过G*、DR、DER随加载次数变化关系,可将老化沥青疲劳破坏过程分为荷载适应、损伤累积和加速破坏3个阶段,3种方法确定的沥青疲劳寿命相差不大;沥青老化后G*增大,老化对70#基质沥青的影响大于SBS改性沥青,不同老化程度下,70#基质沥青耗散能变化规律相同,SBS改性沥青耗散能变化与沥青老化程度有关。短期老化条件下,沥青老化程度越深,在应力控制模式下疲劳寿命越长。     

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.