王小雯 熊 锐 刘子铭 孙仕伟 杨竟择 陈华鑫

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)和布氏粘度试验,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,亦增加其粘度,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。     

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。     

新型骨胶改性沥青流变性能研究

采用一种经Al~(3+)改性后的骨胶(BG)作为改性剂,制备不同掺量的新型骨胶(Al-BG)改性沥青。通过布氏旋转黏度试验、动态剪切流变(DSR)试验和弯曲梁流变(BBR)试验,分析新型骨胶对沥青流变性能的影响。研究结果表明:新型骨胶能够提高基质沥青的黏度,增强其在荷载作用下的弹性恢复能力。复数模量的增加与相位角的减小,表明新型骨胶能够提高基质沥青的高温抗剪切变形性能。新型骨胶掺量为7.5%时,对基质沥青流变性能改善效果最为优异。     

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。     

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。     

SBS改性生物沥青结合料高温流变特性

目的分析以木屑为原材料获取的生物质重油与基质沥青混溶制备的改性生物沥青的高温流变特性,寻求可替代石油沥青的再生材料.方法采用布氏黏度仪(RV)和动态剪切流变仪(DSR),探究不同生物质重油掺量、不同温度下,SBS改性生物沥青的黏度、车辙因子、相位角和复数模量的变化情况,分析SBS改性生物沥青S110的拌和与压实温度的确定问题.通过重复蠕变恢复试验(RCRT),研究应力水平、作用次数对蠕变劲度的黏性成分和累积应变的影响.结果生物质重油掺量不大于10%时,随着生物质重油掺量的增加,生物沥青的高温性能有所降低;掺量大于10%时,老化作用使得其高温性能增加.生物质重油的加入使得改性生物沥青的黏度有一定程度的下降,且在生物质重油掺量不大于10%时,其黏度较基质沥青的黏度有所提高,对其黏附性有一定的改善作用.应力水平对生物沥青的黏性性能影响较小,但对其累积应变的影响显著.结论通过试验得到了改性生物沥青结合料高温流变特性的变化规律,为进一步研究与工程实践提供了数据支持.     

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.     

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。     

温度和粉胶比对沥青胶浆低温性能的影响研究

沥青胶浆的低温流变性能直接影响到沥青路面的低温抗裂性能,本文采用SHRP仪器弯梁流变仪（BBR）和直接拉伸仪（DTT）对沥青胶浆的低温性能进行分析,试验研究了温度和粉胶比对沥青胶浆低温性能的影响。结果表明：温度和粉胶比与沥青胶浆的低温流变特性有较明显的相关关系,对沥青混合料低温性能有重要影响。     

DCLR与TLA改性沥青胶浆的流变性能对比

目的研究煤直接液化残渣(DCLR)和特立尼达湖沥青(TLA)改性沥青胶浆的流变性能,揭示DCLR和TLA对沥青胶浆的流变特性影响规律及改性效果.方法分别制备粉胶质量比为0.6,0.8,1.0,1.2的DCLR和TLA改性沥青胶浆,采用动态剪切流变仪(DSR)和弯曲梁流变仪(BBR)对沥青胶浆流变性能进行了测试,并对比分析了DCLR与TLA改性沥青胶浆的流变特性.结果在相同温度下,随着粉胶质量比的提高,DCLR沥青胶浆的复数模量增大,相位角减小,车辙因子、疲劳因子、蠕变劲度模量均增大,蠕变速率减小,DCLR显著地改善了沥青胶浆的高温性能,但对其低温和疲劳性能有消极影响.当粉胶质量比在0.8~1.0,DCLR沥青胶浆的性能最为优越.结论相比TLA改性沥青胶浆,DCLR改性沥青胶浆的高温性能更为优越,但低温和疲劳性能相对较差.     

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。     

沥青混合料粉胶比

目前人们对沥青胶浆的作用认识模糊,在沥青混合料设计中,没有对其给予应有的重视。采用SHRP仪器动态剪切流变仪(DSR)和弯梁流变仪(BBR)对沥青胶浆的性能进行分析,试验研究了粉胶比对沥青胶浆的高温性能和低温性能的影响。结果表明粉胶比对沥青混合料性能有非常重要的影响,对粉胶比应进行合理的限制,如果从高温指标分析,粉胶比不宜超过1.4;而从低温指标分析,粉胶比不宜超过1.2;在沥青混合料设计中确定沥青用量和级配曲线时应严格控制粉胶比小于1.2,并用水筛法确定0.075mm通过量。     

基于DSR和RV的单宁酸改性沥青高温性能试验研究

探究了单宁酸改性沥青的复数剪切模量、相位角、车辙因子和黏度随着不同温度不同单宁酸改性沥青掺量的变化而变化的情况。分析了根据黏温曲线确定单宁酸改性沥青的拌和温度和碾压温度以及车辙因子与温度的对数关系。研究表明,当温度相同时,随着单宁酸掺量增加,复数模量、车辙因子逐渐提高,而相位角逐渐降低,沥青抵抗高温流变性能增强;相同温度下,黏度随单宁酸掺量增加而增加;碾压温度和拌和温度随单宁酸掺量而成倍增加,建议掺量不大于6%;从布氏黏度和动态黏度,单宁酸的掺入,降低了沥青的感温性,各单宁酸掺量下,车辙因子和温度具有良好双对数线性相关关系,回归系数先减小后增大,对单宁酸改性沥青还需要进一步探讨研究。     

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。     

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。     

粉胶比对浇注式沥青胶浆高低温性能的影响

沥青胶浆是浇注式沥青混合料的重要组成部分,主要成分为沥青和矿粉.选用了5种粉胶比,通过浇注式沥青胶浆试验,研究了不同粉胶比的浇注式沥青胶浆的高低温性能变化规律.试验结果显示:提高粉胶比可以显著提高浇注式沥青胶浆的高温稳定性,而降低粉胶比可以提高浇注式沥青胶浆的低温抗裂性,采用合理的粉胶比则可以保证浇注式沥青胶浆高温性能与低温性能的平衡.考虑沥青与矿粉交互作用,可以认为浇注式沥青胶浆不同粉胶比下沥青与矿粉交互作用模式不同.     

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.     

沥青胶浆中矿粉沉降的影响因素及沉降检验

针对沥青胶浆中矿粉的沉淀问题,设计胶浆沉淀试验,测试胶浆密度及不同温度下的粘度,采用密度差量百分数,分析试验条件、胶浆材料组成对矿粉沉淀的影响,并对胶浆性能测试方法的适用性进行评价。结果表明：沥青胶浆在室温下冷凝,矿粉沉降对胶浆均匀性的影响并不显著,室温下成型试件的已有胶浆性能测试方法仍然适用;随着沥青胶浆温度上升,胶浆粘度急剧下降,矿粉沉降速率加快;随粉胶比增大,沉降差异性缩小;对于基质沥青,标号越高,矿粉沉降量越大,改性沥青密度差量百分数值均小于基质沥青,其均匀性好于基质沥青胶浆。     

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.