基于多孔属性的环保型路用涂层性能

为降低路面温度、缓解沥青路面车辙病害的同时兼具净化汽车尾气功效以改善道路使用环境,优选多孔属性材料为功能材料,制备了具有降温和净化空气功效的WEPC(环保型多孔涂层)路用涂层,分析功能材料掺量对涂层基本性能的影响规律,借助室内外测温试验全面评价了不同涂刷量下WEPC涂层的降温效果。借助空气净化性能试验箱对WEPC路用涂层试件在升降温过程中的汽车尾气成分及含量进行了测试,全面评价不同温度下WEPC涂层的净化空气效果。通过表面构造深度和抗滑摆值试验、磨耗试验、车辙试验及耐久性试验等确定了WEPC涂层的路用性能,采用扫描电镜和红外光谱分析手段研究多孔属性的环保型路用涂层材料的微观结构。结果表明:功能材料掺量(质量分数,下同)为20%时WEPC涂层具有良好的基本性能;WEPC涂层具有良好的降低路面温度功效,涂刷量越大降温效果越显著,降温幅度最高可达10℃,综合WEPC涂层基本性能和降温效果,推荐最佳涂刷量为0.8kg/m~2;WEPC涂层在不同温度下均具有一定的净化空气功效,升温区间下的净化效果较好,其对PM2.5和PM10的净化率可达40%以上,CO_x、NO_x及SO_2的净化率在25%左右;WEPC涂层的抗滑、耐磨耗、高温稳定及耐久性等各项路用性能良好,且均满足相关规范要求;功能型材料能够稳定均匀地分散于涂层材料中,并使涂层材料中出现了一些新的官能团。     

喷射混凝土强度影响因素及增长特性研究

为了分析喷射混凝土强度的影响因素及增长规律,针对速凝剂掺量、养护温度及砂率进行了三因素三水平的正交试验,测试了不同条件下的喷射混凝土1、28 d抗压强度,进行了参数敏感性分析,研究了龄期、养护温度及速凝剂掺量对喷射混凝土抗压强度的影响,并分析了综合因素作用下的强度发展规律。结果表明：速凝剂掺量对喷射混凝土后期强度影响最为显著,养护温度次之,砂率对其影响最小;抗压强度同龄期呈较好的指数关系增长,与温度和速凝剂掺量大致呈二次函数增长;速凝剂掺量对抗压强度的影响与龄期密切相关;以龄期、温度、速凝剂掺量为变量,给出了喷射混凝土抗压强度增长特性拟合方程。     

橡胶热再生混合料低温性能与细观特征研究

以橡胶沥青再生混合料为研究对象,对冻融前后的小梁试件分别进行低温弯曲试验,研究不同胶粉掺量(6.4%,9.2%和14.1%)、不同胶粉细度(20目,40目和80目)和不同RAP掺量(25%,35%和50%)条件下的橡胶热再生沥青混合料的低温性能.基于工业CT无损检测技术,对冻融前后的橡胶热再生混合料试件分别进行扫描,并定量表征冻融前后试件体积指标的变化.研究结果表明:RAP掺量为25%,胶粉细度为80目,胶粉掺量为9.2%的橡胶热再生沥青混合料冻融后的低温性能下降幅度最小;相较于基质沥青热再生混合料,橡胶沥青热再生沥青混合料具有更好的耐久性及低温性能;通过对比工业CT扫描结果发现,冻融后的橡胶热再生沥青混合料试件闭口空隙率增大了20.3%,且在0~25mm3体积范围内的空隙数量减少了13.8%,在25~50 mm3体积范围内的空隙数量则增加了62.9%.     

多聚磷酸改性沥青及其混合料低温性能研究

采用常规低温性能试验和Superpave低温性能试验,研究了不同类型多聚磷酸(PPA)改性沥青胶结料的低温性能,对比分析了沥青胶结料低温性能评价指标之间的相应关系,并采用小梁弯曲试验和冻断试验验证了沥青混合料的低温抗裂性能,研究了沥青胶结料与混合料低温性能之间的相关性.最后对不同低温性能评价指标的合理性和不足之处进行了较为深入的分析.结果表明,PPA掺入减小了沥青的延度和劲度模量,老化对PPA改性沥青低温性能的影响显著;应变能密度指标表明PPA可以改善沥青混合料低温抗裂性;PPA复配SBR的改性沥青低温效果要优于SBR改性沥青;冻断温度与冻断强度能较准确地评价多聚磷酸改性沥青混合料的低温抗裂性能.     

多聚磷酸改性沥青流变特性及改性机理

采用动态剪切流变、重复蠕变和弯曲梁流变等试验分别对多聚磷酸改性沥青、聚合物改性沥青以及聚合物复配多聚磷酸改性沥青在高、低温状态下的流变特性进行了系统研究.结果表明,多聚磷酸能够改善基质沥青和聚合物改性沥青的高低温性能;多聚磷酸与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性剂在改善沥青高温性能机制上存在明显不同,多聚磷酸的掺入显著增加了沥青的黏度,而对沥青的弹性变形恢复能力贡献较小,而SBS改性剂可大幅度提高沥青的弹性变形恢复能力.采用核磁共振(NMR)试验对多聚磷酸改性沥青的改性机理进行了初步分析,发现多聚磷酸与沥青发生了接枝、磷酸酯化和环化反应,从而改变了沥青的碳链结构和化学结构,宏观上使沥青变得更加黏稠.     

基于DSR和RV的生物沥青结合料流变特性研究

探究了生物沥青的复数剪切模量、相位角、车辙因子和粘度随着不同温度、不同生物质重油掺量的变化而变化的情况.分析了根据粘温曲线确定生物沥青的拌合与压实温度存在的问题.研究表明,生物沥青的高温性能随着温度的增加及生物质重油掺量的增加而降低;在温度不大于135℃的范围内,随着生物质重油掺量的增加,生物沥青的粘度逐渐降低;生物沥青存在一定的老化现象;根据粘温曲线确定生物沥青拌合与压实温度的方法的适用性有待进一步研究.     

电气石改性沥青混合料路用性能

为深入研究电气石类型、掺量对改性沥青混合料路用性能的影响,将经过表面改性的电气石加入到基础沥青中,采用高速剪切法制备电气石改性沥青,借助扫描电镜试验(SEM)分析电气石与沥青的相容性;将电气石改性沥青应用到GAC沥青混合料中,通过高温车辙试验、低温小梁弯曲试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验以及疲劳试验等,系统研究电气石类型与掺量对沥青混合料高温性、低温抗裂性、水稳定性以及抗疲劳性等路用性能的影响规律,并应用疲劳方程对疲劳试验结果进行回归分析。研究结果表明:电气石与沥青相容性良好;电气石能改善沥青混合料的高温、低温、水稳定性及抗疲劳性等路用性能;对于不同类型电气石,325目电气石改性沥青混合料的高温性能和水稳定性能优于5 000ions(5 000离子)电气石负离子粉改性沥青混合料,而5 000ions电气石负离子粉改性沥青混合料的低温性能和抗疲劳性能较好。     

基于X—rayCT的沥青混合料三维重构方法

沥青混合料内部的细微观结构对沥青混合料的路用性能有很大的影响,很有必要开发一种可以进行沥青混合料内部结构受力状况分析的三维重构模型。基于X-rayCT技术,每隔1rrlrn获取沥青混合料试件断层图像,共64张。将控制集料、砂浆、空隙三者之间的阈值进行物质的区分。利用Matlab自编程序完成沥青混合料的三维重构,并提出了一种获取沥青砂浆黏弹性参数的方法。用该模型进行数值模拟后的试验结果与室内试验结果有很好的吻合,验证了本重构方法的正确性。     

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。     

生物质油温拌石油沥青效果评价及机理分析

以节约能源、保护环境、改进温拌技术水平为目的,采用价格低廉、绿色环保的生物质油为温拌剂,对70#京博、70#伦特、90#伦特石油沥青进行温拌,通过旋转黏度实验及针入度、软化点、10℃延度等指标确定温拌效果最佳的生物质油及其最佳掺量范围;通过动态剪切流变实验和弯曲梁流变实验,评价最佳生物质油温拌石油沥青的高、低温流变性能;通过红外光谱实验,研究3种生物质油对石油沥青的作用机理;通过四组分分析方法,研究生物质油A、B、C降黏效果差异的原因.黏度实验结果表明,3种生物质油中,4％ 掺量的生物质油A能够使70#京博、70#伦特、90#伦特石油沥青的135℃黏度降低30％ 以上,降黏效果最佳,生物质油B、C降黏幅度达不到温拌剂要求的30％,效果较差;三大指标实验结果表明,生物质油A对3种石油沥青最佳掺量范围为2％ ～5％;流变性能实验结果表明,生物质油A提高了3种石油沥青的低温抗裂性能,降低了高温抗车辙性能;红外光谱结果表明,掺加生物质油A、B、C后的70#京博、70#伦特、90#伦特石油沥青,光谱图均未出现新的特征峰,因此3种生物质油与石油沥青混合过程为物理变化;四组分分析结果表明,生物质油A具有较高含量的饱和分,削弱了沥青胶团体系的引力场,增加了沥青胶团的分散度,从而导致沥青黏度降低,而生物质油B、C饱和分含量较低,分散胶团的能力差,降黏效果较差.