不同热氧老化环境下SBS改性沥青及其混合料性能研究

【目的】探寻沥青及沥青混合料逐渐老化对沥青路面路用性能的影响。【方法】对不同热氧老化环境下SBS(I-D)聚合物改性沥青的常规指标、流变性能及以其制备的AC-13C沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性及单轴压缩动态模量开展试验研究。【结果】随着热氧老化程度的不断加深,沥青黏韧性及抗塑性变形的能力逐渐降低,脆性逐渐增强;随着热储存时间的增加,沥青软化点、5℃延度和针入度先升高后降低,135℃黏度逐渐升高;随着热氧老化程度的不断加深,沥青混合料高温抗车辙能力逐渐提高,低温抗开裂及抗水损害能力逐渐降低;沥青混合料动态模量随着温度的升高而降低,随着热氧老化程度的加深及加载频率的增大而升高,但温度为35、50℃时其变化趋势有所改变。【结论】随着热氧老化程度的不断加深,沥青混合料高温性能得到改善,低温及水稳定性能降低,该研究成果在实际工程应用中具有一定的价值。     

氧化石墨烯/聚氨酯复配改性沥青混合料的性能和机理

将氧化石墨烯/聚氨酯纳米复合材料用于沥青改性,基于最大密度曲线级配理论,按照AC-13型沥青混合料级配设计了一种粗型密实结构的沥青混合料。通过弯曲实验和蠕变实验研究了沥青混合料的弯曲和蠕变变形行为。从沥青混合料的组织结构及破坏机理方面阐述了聚合物和纳米材料在沥青中的改性作用。结果表明,改性剂PU与GO改变了基质沥青的破坏性质,使得改性沥青混合料具有抵抗低温破坏的更加优良的力学性能; GO/PU复配改性沥青从"合金化"和"复合材料化"两个方面提高材料的性能。可见GO/PU复配改性剂的加入提高了沥青混合料路面的低温抗裂性能。     

上面层改性沥青混合料低温性能综合对比评价

【目的】分析足尺路面试验环道所用7种上面层细粒式改性沥青混合料的低温性能。【方法】通过小梁低温弯曲、中梁线收缩系数和法国M2F梯形梁动态模量3种室内试验开展研究及相关性分析,并应用多指标试验结果的无量纲归一化赋权求和法进行综合对比评价。【结果】最大弯拉应变、应变能密度、线收缩系数、复模量和相位角均可作为改性沥青混合料低温性能的合理评价指标;对比改性沥青类型,采用低温延性强的SBS改性沥青制备的混合料低温性能最优,橡胶沥青混合料的次之,掺抗车辙剂能增强SBS改性AC类混合料的低温性能;对比矿料合成级配,SMA类的低温性能最优,SBS改性AC类中粗集料含量越低,其低温性能越好;多孔排水式高黏SBS改性PAC类具有优良的黏弹性和低温收缩性能。【结论】评价结果可为环道沥青路面低温性能长期监测对比提供参考。     

不同纤维及沥青复合改性BK-10混合料路用性能

【目的】对目标空隙率为13%的半开级配沥青混合料所用沥青和纤维进行优选,以提高混合料路用性能,实现其功能性与耐久性的平衡。【方法】对不同的沥青、纤维和矿粉进行8种组合制备不同的半开级配沥青混合料,通过开展室内试验,测试各混合料的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性等路用性能,对比分析沥青、纤维和矿粉对沥青混合料路用性能的影响,并基于表面能理论以及通过开展动态剪切流变试验和延度试验,进一步分析论证复合沥青和复合纤维改善混合料路用性能的原因和效果。【结果】复合沥青与集料的黏附性最强,复合纤维与沥青胶浆结合能力最好。【结论】采用5%苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(styrenebutadiene-styrene,SBS)与15%橡胶粉复合改性沥青,以及用复合纤维(木质素纤维与玄武岩纤维质量比为1∶1)制备的半开级配沥青混合料的路用性能最优。     

硫磺改性沥青混合料性能及机理研究

为改善沥青的高温性能,减小沥青路面车辙,提出了用SEAM改性沥青的新方法.通过室内试验,研究了SEAM改性沥青混合料的马歇尔性能指标、高温、低温稳定性、水稳定性和疲劳性能,影响SEAM改性沥青混合料性能的因素;应用红外光谱分析了硫磺改性沥青的部分成分变化,以研究硫磺改性沥青混合料高温稳定性提高的机理;在云南个屯一级公路上修筑了试验路,现场验证了SEAM改性沥青混合料路面的性能和使用效果和经济性.室内试验结果表明:当SEAM掺量大于20%以后,SEAM改性沥青混合料具有较好的抗车辙性能和抗疲劳性能;红外光谱分析表明:当SEAM掺量达到20%和30%的时候,沥青与硫磺发生充分作用,在沥青中形成氢键和S-H化学键,亚硫酸酯、硫酸酯和砜一类的物质.得出了硫磺改性沥青的机理,即硫磺改变了沥青分子间的连接和成分,使沥青高分子链的极性增强,移动受到约束,使沥青的粘度增大,从而使其高温稳定性提高.现场应用和测试结果证明:与普通沥青混合料路面相比,SEAM改性沥青混合料路面施工工艺和程序与普通沥青混合料相同,但在性能上SEAM改性沥青混合料好于普通沥青混合料,并可以节约一定的工程费用.基于室内试验和现场应用证明的SEAM改性沥青混合料在高温条件下的良好路用技术性能,得出了SEAM改性沥青混合料可以作为气候炎热地区沥青路面设计的一个方案选择的结论.图1,表12,参16.     

水-热作用下胶粉改性沥青汉堡车辙高温性能

橡胶类改性沥青混合料的高温性能一直是中外研究的热点问题。采用浸水汉堡车辙试验,针对普通橡胶沥青、溶解性(terminal blend, TB)胶粉改性沥青及TB复合改性沥青混合料在水-热综合作用下的抗车辙性能进行评价与对比。实验结果表明,对于传统橡胶沥青来说,其在浸水条件下的高温抗车辙性能随着掺量的增大而先下降后上升,掺量从5%变化至20%的过程中,橡胶沥青中的橡胶颗粒对沥青分散体系的性能贡献逐渐增大,橡胶粉掺量推荐采用内掺20%。对于TB胶粉改性沥青混合料,其在水-热综合作用下的抗车辙性能劣于基质沥青混合料,且随掺量的增加而逐步下降。对于苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(styrene butadiene styrene triblock copolymer, TB+SBS)复合改性沥青混合料,SBS的掺入能够显著提高TB胶粉沥青混合料在水-热综合作用下的抗车辙性能,且性能随SBS掺量的增加而提升。根据实验结果,在TB+SBS复合改性沥青混合料中推荐使用20%橡胶沥青,SBS的掺量可根据性能与成本进行综合考虑。     

多聚磷酸改性不同种类生物沥青性能研究

【目的】为改善新型路用环保材料——生物沥青的高温性能及提高生物油的适用性,研究多聚磷酸（PPA）和不同来源的生物油复合改性沥青的性能及性能差异。【方法】采用玉米秸秆油（CSO）、厨房废油（KWO）和植物类生物油（VBO）三种常见的生物油,制备PPA改性生物沥青,并对其开展常规性能、流变性能和微观形貌试验,研究其高、低温性能和表面形态。【结果】PPA对沥青的高温性能有较大提升,三种PPA改性生物沥青的低温抗裂性能均较好;生物油的种类会影响PPA改性生物沥青的温度敏感性、高温性能和低温性能,其中PPA/CSO改性沥青的温度敏感性最高,三种PPA改性生物沥青按其高温性能由高到低排序依次为：PPA/KWO改性沥青、PPA/CSO改性沥青、PPA/VBO改性沥青;按其低温流变性能由高到低排序依次为：PPA/VBO改性沥青、PPA/CSO改性沥青、PPA/KWO改性沥青。【结论】PPA和生物油共同作用可以明显改善沥青的高、低温性能,本研究可为生物油的应用和推广提供参考,使道路工程建设更加绿色和环保。     

Sasobit改性沥青混合料路用性能研究及经济环境效益分析

分别对不同掺量Sasobit改性沥青混合料的高温稳定性能、低温抗裂性能、水稳定性能及抗疲劳性能进行试验研究,并与基质沥青混合料和SBS改性沥青混合料的相关性能指标进行对比分析,重点探讨在降低拌和与击实温度的情况下,Sasobit改性剂对沥青混合料路用性能的影响,并分析了Sasobit的节能减排效果.结果表明,Sasobit可以显著提高沥青混合料的高温抗车辙性能、水稳定性及耐疲劳性能,但对低温抗裂性能有一定的负面影响;此外,Sasobit可有效降低沥青混合料的拌和及施工温度,减少施工过程中废气和粉尘的排放,具有良好的经济效益和环境效益.     

氧化石墨烯改性沥青性能评价及其OGFC混合料路用性能

为制备氧化石墨烯(GO)高黏改性沥青,采用GO和SBS粒子为复配改性剂对70~#基质沥青进行复合改性。通过沥青结合料常规性能、流变性能和黏附性能测试对GO改性沥青性能进行表征;采用3种高黏沥青(GO改性基质沥青、GO/SBS改性沥青和壳牌高黏沥青)制备开级配磨耗层(OGFC-13)混合料并评价其路用性能,考察GO改性沥青应用于OGFC混合料的适用性。结果表明:GO可显著提升沥青的黏度、稠度、刚度、韧性、抗永久变形能力、热储存稳定性和黏附性能,而对沥青低温抗裂性能影响并不显著,GO对基质沥青的改性效果优于改性沥青;GO改性沥青具有较好的固态交联网络,在高温(60℃)下可抑制胶体结构的破坏并提高沥青的弹性恢复功能;GO的加入可提高沥青的色散分量和极性分量,并提高沥青的表面自由能,进而提升沥青的黏附性能;GO可有效减缓沥青老化过程中轻质组分的挥发,从而降低老化对OGFC混合料劲度和弹塑性能的影响,在全面提高混合料老化性能的同时延长路面使用寿命;与壳牌高黏沥青结(混)合料相比,GO/SBS改性沥青结(混)合料具有优良的高温稳定性、施工和易性、水稳定性、低温抗裂性和抗老化性能,是一种具有高性能的高黏改性沥青结(混)合料。未来可尝试采用加入芳烃油、木质素纤维等方法进一步改善GO改性沥青结(混)合料的低温抗裂性和耐久性。     

碳纳米管改性沥青及混合料的高温流变和断裂韧性试验

利用室内试验,以基质沥青和SBS改性沥青作对比,研究了碳纳米管对沥青高温流变性能和混合料断裂韧性的影响,并通过差示扫描量热分析和扫描电镜分析对其机理进行解释.结果表明:碳纳米管能显著改善沥青的抗剪切性能和高温抗车辙性能,并提高了沥青混合料的施工温度;当碳纳米管掺量大于2.0%时,车辙因子再无明显增长,相反搅拌温度超过177℃时,沥青极易老化,因此碳纳米管最大掺量为2.0%;碳纳米管的加入降低了沥青150℃时的吸热峰,使沥青热稳定性得到显著改善;与基质沥青和SBS改性沥青相比,碳纳米管的加入对沥青起到物理吸附和加筋作用,极大改善了沥青混合料的断裂韧性.     

纳米改性沥青混合料路用性能

通过室内试验研究了纳米SiO2改性沥青混合料、膨润土改性沥青混合料、纳米SiO2/膨润土复合改性沥青混合料、纳米SiO2/膨润土/SBS复合改性沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性,并与基质沥青混合料和SBS改性沥青混合料进行对比.结果表明,纳米SiO2改性沥青混合料、膨润土改性沥青混合料、纳米SiO2/膨润土复合改性沥青混合料的高温稳定性较基质沥青提高了56%～77%,水稳定性提高了3%～7%,与SBS改性沥青相比则相差不大.其中,纳米SiO2/膨润土/SBS复合改性沥青混合料的高温稳定性和水稳定性最优,较SBS改性沥青分别提高86%和3%.纳米SiO2改性沥青混合料、膨润土改性沥青混合料和纳米SiO2/膨润土复合改性沥青混合料的低温抗裂性较基质沥青略有降低,但仍能满足沥青路面对低温抗裂性能的要求.因此,纳米改性沥青混合料具有优良的路用性能,可适用于沥青改性技术中.     

玄武岩纤维与抗车辙剂复合改性沥青混合料路用性能研究

为了探索玄武岩纤维和抗车辙剂复合添加对沥青混合料的增强效果,本文通过室内试验研究复合改性沥青混合料的路用性能,并与单掺一种改性剂的沥青混合料进行对比。试验表明与单掺玄武岩纤维沥青混合料相比,复合改性沥青混合料动稳定度提高320%,冻融劈裂强度比提高5%,疲劳破坏寿命提高14.6%;与单掺抗车辙剂的沥青混合料相比,复合改性沥青混合料低温抗弯拉应变提高53%,冻融劈裂强强度比提高8%,疲劳破坏寿命提高31.5%。玄武岩纤维与抗车辙剂复合改性能明显提升善沥青混合料路用性能。     

沥青混合料中掺加定量抗车辙剂后的路用性能

为了更好地解决沥青路面特有的车辙损坏这一难题,通过对特定抗车辙剂在沥青混合料中掺加后的路用性能进行了室内试验。结果表明:在油石比确定的情况下,改性沥青混合料的高温稳定性在一定范围内与抗车辙剂掺量正相关,而对于水稳定性和低温抗裂性能则无可确定的单一相关趋势,但在油石比为4. 9%情况下,对AC-13C型沥青混合料掺入0. 4%的抗车辙剂可有效提高改性沥青混合料的高温稳定性、水稳定性及低温抗裂性能。研究为沥青路面车辙损坏的预防提供一种新的配比方案,充分考虑实际工程情况和经济原则后确定抗车辙剂的最优掺量。     

增塑剂对沥青混合料路用性能的影响

为了提高沥青混合料的低温性能,借鉴耐寒增塑剂在塑料工业中的成功应用,选用双(2-乙基己基)己二酸酯(DOA)增塑剂,研究其对沥青混合料路用性能的影响规律。通过低温小梁弯曲试验、高温车辙试验和冻融劈裂试验对DOA增塑剂改性沥青混合料低温抗裂性、高温稳定性以及水稳定性能进行评价研究。结果表明,增塑剂对沥青混合料低温柔韧性改善效果显著,对其水稳定性能也有所提高,但高温性能却有所下降。为了同时兼顾沥青混合料的高低温性能,加入抗车辙剂,制备增塑剂/抗车辙剂复合改性沥青混合料,并采用同样的试验方法研究其高温性能与低温性能,试验结果表明,抗车辙剂可以克服增塑剂对沥青混合料高温抗车辙能力不足的影响,且同时保证低温抗裂特性。     

委内瑞拉岩沥青改性沥青混合料配合比设计及性能研究

委内瑞拉岩沥青(Venezuela Rock Asphalt,简称VRA)中沥青含量高达95%以上,是一种沥青含量高、灰分杂质少且易于加工的硬质天然沥青。为了分析其用于沥青改性剂的适用性,选取表面层常用AC-13C型沥青混合料,在0%～1%范围内按0.25%间隔选取5种不同VRA掺量,对其改性沥青混合料进行了配合比设计和路用性能检验。首先,以普通沥青混合料配合比设计结果为基准,根据VRA中纯沥青和矿物质分别等量替代普通沥青混合料中基质沥青和矿粉的原则,提出了VRA改性沥青混合料配合比设计调整的计算公式;同时,通过干法和湿法两种拌和工艺对比,确定了适宜于VRA改性沥青混合料拌制的温度范围与干法工艺。然后,分别进行了不同VRA掺量改性沥青混合料的路用性能试验,结果显示,随着VRA掺量的增加,VRA改性沥青混合料的马歇尔稳定度、动稳定度、抗弯拉强度和劲度模量呈加速递增变化,残留稳定度和冻融劈裂强度比呈先增加后减小变化,而流值呈递减变化,最大弯拉应变呈平缓的加速递减变化,表面渗水系数和构造深度变化不大。研究结果表明,VRA的掺入可有效增强其改性沥青混合料的整体黏结性能和抗变形能力,并显著提高高温稳定性和抗疲劳性能,有效改善水稳定性,但对低温抗裂性能有一定的不利影响,而对表面抗渗和抗滑性能无明显影响。故VRA较适合于南方地区沥青路面使用,根据试验结果建议VRA的适宜掺量范围为其改性沥青混合料质量的0.25%～0.75%。     

LY抗车辙剂在特殊环境下的混合料性能

为了验证LY抗车辙剂对沥青混合料高温性能的改善效果,以LY抗车辙剂、克拉玛依90#沥青、SBS(1-C)改性沥青和玄武岩为试验材料,选取AC-16C矿料级配拌制沥青混合料,分别研究高温重载、高温浸水和不同碾压次数等较苛刻条件下掺加LY抗车辙剂的不同沥青混合料类型的抗车辙性能.研究结果表明:混合料高温性能通过动稳定度来表征,得出在高温有水及高温重载条件下,LY抗车辙剂对提高混合料的抗车辙性能效果显著;碾压次数的适当增加可以提高LY抗车辙剂混合料的动稳定度,但是对于添加0.4%LY改性沥青混合料,增大碾压次数并不能显著提高高温性能,当碾压次数为36次时,该混合料的高温抗车辙性能最好.     

玄武岩纤维与抗车辙剂复合改性沥青混合料路用性能

为了探索玄武岩纤维和抗车辙剂复合添加对沥青混合料的增强效果,通过室内试验研究复合改性沥青混合料的路用性能,并与单掺一种改性剂的沥青混合料进行对比。试验表明与单掺玄武岩纤维沥青混合料相比,复合改性沥青混合料动稳定度提高320%,冻融劈裂强度比提高5%,疲劳破坏寿命提高14.6%;与单掺抗车辙剂的沥青混合料相比,复合改性沥青混合料低温抗弯拉应变提高53%,冻融劈裂强强度比提高8%,疲劳破坏寿命提高31.5%。玄武岩纤维与抗车辙剂复合改性能明显提升善沥青混合料路用性能。     

聚酯纤维复配RET改性沥青混合料的技术性能

为了研究聚酯纤维和RET对沥青混合料的性能影响,通过贯入剪切试验、半圆弯拉试验以及小梁弯曲疲劳试验,采用贯入剪切强度、断裂能密度与疲劳寿命评价聚酯纤维与RET对沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性以及抗疲劳性能的影响,并与SBS,SBR改性沥青混合料进行对比研究.最后采用Weibull分布,分析不同沥青混合料在不同失效概率下的疲劳性能.研究结果表明:相比于SBS,SBR改性沥青混合料,复配改性沥青混合料的贯入剪切强度、断裂能密度以及疲劳寿命显著提高,因此聚酯纤维复配RET能够显著改善沥青混合料的高温稳定性,有效改善RET改性沥青混合料的低温性能,且对沥青混合料的疲劳性能有较显著的影响.     

青川岩沥青改性沥青及其混合料技术性能研究

为了探究青川岩沥青对改性沥青及其混合料性能的影响,对掺量为6%、8%、10%、12%的改性沥青及基质沥青分别进行动态剪切流变试验和重复蠕变试验,由此确定青川岩沥青的最佳掺量,并对最佳掺量的青川岩沥青改性沥青混合料与基质沥青混合料进行路用性能试验研究.结果表明:掺量为8%时,改性沥青的综合性能最佳;岩沥青的添加可有效改善沥青混合料的高温稳定性能、水稳定性能,但对低温抗裂性能的影响,还需通过进一步的试验研究加以验证.     

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.