溶剂型冷补沥青研制及其混合料性能评价方法

为弥补溶剂型冷补沥青混合料性能评价方法上存在的不足,并对其进一步研究,首先采用正交试验自行研制一种溶剂型冷补沥青,然后分析冷补料不同的制备工艺,提出并优化冷补料的性能评价方法,最后将自研的冷补沥青拌制成冷补料,与市场在售的3种冷补料进行性能对比并验证。研究结果表明：冷补料最佳制备工艺为将集料、冷补沥青及拌锅均加热至60℃后再拌和;自研冷补沥青拌制成的冷补料低温施工和易性优良、初始强度高、抗水损害能力强。提出的评价方法能够较好地评价冷补料的路用性能。同时完善冷补料的性能评价体系,能够较好地指导其试验设计和施工。     

高黏复配改性沥青低温性能试验评价

为了进一步提升开级配沥青混合料的低温抗裂性能，选用改性剂制备不同类型高黏改性沥青并对其进行压力老化(PAV)试验模拟长期老化，通过针入度、延度和弯曲梁流变试验(BBR)对比分析高黏改性沥青低温性能，同时基于Burgers模型拟合分析其低温蠕变行为，综合评价高黏改性沥青的低温抗裂性能。结果表明：对比基质沥青，增黏剂可以显著降低沥青低温蠕变劲度且提高沥青蠕变速率，改善沥青的低温柔韧性能和应力松弛能力，有效改善沥青的低温抗裂性能；通过Burgers模型分析进一步证明了所采用的增黏剂可以有效改善沥青的低温性能，但增黏剂过量会对沥青低温性能产生负面影响，通过综合比选，增黏剂最佳掺量为2%;PAV老化后高黏改性沥青低温柔性增强，但应力松弛能力降低。     

冷补沥青混合料性能评价及技术要求

针对冷补沥青混合料技术应用中存在的施工和易性和路用耐久性的矛盾,参考国内外相关资料和研究成果,制定了粘附性试验、贯入试验、粘聚性试验、修正马歇尔试验4个评价方法.变化隔离剂的掺量,选择3种添加剂和2种矿料级配,配制了若干种冷补料并进行了试验.分析试验结果,指出冷补料性能评价应兼顾施工性能和马歇尔强度,重视粘聚性能和水稳定性,据此提出了冷补沥青混合料的评价指标和技术要求.     

胶粉/高黏剂复合改性SBS沥青的性能与改性机理

通过添加胶粉和高黏剂对SBS改性沥青进行复合改性。采用基本物理指标研究高黏改性沥青的制备工艺;采用软化点差值法评价高黏改性沥青的热储存稳定性;采用动态剪切流变试验(DSR)研究高黏改性沥青的高温流变性能和中温抗疲劳性能;借助傅里叶红外光谱(FTIR)和差示扫描量热法(DSC)对高黏改性沥青的改性机理进行分析。基本物理试验结果表明:胶粉有助于提高改性沥青的高温性能,但对其低温性能有不利影响,高黏剂能够大幅度提高改性沥青的黏度,最佳的胶粉掺量和三种高黏剂的掺量分别为:10%、8%、7%、8%。离析试验结果表明:三种高黏改性沥青的热储存稳定性满足规范要求。DSR试验结果表明:胶粉和高黏剂有助于提高成品SBS沥青的高温性能和感温性能;短期老化后,其高温性能提高,但对感温性能产生不利影响;胶粉和高黏剂的掺入提高了沥青的中温抗疲劳性能。FTIR结果表明:胶粉和高黏剂与SBS沥青之间既存在物理共混,也有化学反应的发生。DSC结果表明:通过高黏复合改性后,沥青的高温稳定性得到有效提高。     

冷补沥青混合料的制备及其性能分析

为提供一种全天候路面坑槽修补材料,采用多种矿质黏土和3种稀释剂制备冷补沥青混合料.通过标准马歇尔试验、浸水马歇尔试验、低温和易性试验、冻融劈裂试验和车辙试验等室内试验,系统地研究了冷补沥青混合料的路用性能.结果表明,稀释剂对冷补沥青混合料的马歇尔强度和低温和易性具有一定影响.加入重油可以提高混合料的马歇尔强度,但是重油的加入量过多则会影响混合料的低温和易性,因此,将柴油-重油作为最佳稀释剂.矿质黏土制备的冷补沥青混合料路用性能良好,马歇尔强度不小于4.43 k N,残留稳定度不小于85%,冻融劈裂强度比大于80%,动稳定度大于907.781次/mm.矿质黏土改性沥青的过程仅为物理混合过程,加入矿质黏土后沥青表面呈现不规则波状结构.     

细乳液法制备大豆蛋白丙烯酸酯复合胶黏剂试验

利用细乳液聚合法制备大豆蛋白丙烯酸酯胶黏剂,并压制胶合板、检测胶合强度.通过正交试验确定最佳制胶工艺条件:m(大豆蛋白)∶m(丙烯酸酯)∶m(乳化剂)为1∶6∶0.04,温度80℃.制备的胶黏剂胶合性能最好,压制的胶合板达到GB/T 9846—2004Ⅱ类胶合板要求.     

丙烯酸酯改性大豆蛋白制备胶黏剂

为有效提高胶黏剂的胶合强度,用丙烯酸酯接枝大豆蛋白进行乳液聚合反应,得到丙烯酸酯改性大豆蛋白胶黏剂;采用FT-IR表征产物,考察丙烯酸酯接枝大豆蛋白胶黏剂的固含量、黏度;通过正交试验确定胶黏剂制备、胶合板样板压制的最佳工艺条件.结果表明:改性大豆蛋白胶黏剂固含量为24.0%～27.3%,耐水性明显高于普通大豆蛋白胶;改性胶黏剂最佳制备工艺条件为p H在8.0～8.5,m(大豆蛋白)∶m(水)∶m(马来酸酐)∶m(引发剂)为80∶150∶3∶10,在该配比下胶合强度最好,胶合板的耐水性提高,胶合强度在0.70 MPa以上,均符合国家标准GB/T 9846—2004Ⅱ类胶合板要求;压制胶合板样板的最佳工艺条件为温度120℃、压强1 MPa、压板时间10 min,胶合板性能最佳,胶合强度达到1.12 MPa.     

冷补沥青混合料性能评价方法研究

我国尚无冷补沥青混合料路用性能系统科学的评价体系.通过查阅大量文献,参考国内外对冷补沥青混合料性能的评价方法,并推荐一些较科学的试验评价方法.     

冷补沥青混合料的配比设计

与热拌沥青混合料相比,冷补沥青混合料由于不受天气条件限制,能随用随补,成为目前公路沥青路面坑槽修补的一种新形式。针对冷补沥青混合料的配比问题,选择了冷补沥青混合料的原材料,研究了冷补沥青添加荆的配方,对冷补沥青混合科初始强度和成型强度进行了试验。试验结果表明,所配制的冷补沥青混合料有较好的性能。     

SBS/胶粉复合改性新疆沥青制备及性能评价

为解决新疆沥青与SBS、胶粉相容性差,SBS对其难以改性等技术问题,提高新疆交通建设中废料利用水平,采用SBS、胶粉对克拉玛依(KLMY)、塔河(TH)调和沥青进行复合改性,制备了SBS/胶粉复合改性新疆调和沥青,优化其制备工艺,确定适用于新疆炎热地区及严寒地区的SBS/胶粉复合改性新疆沥青掺配方案;采用动态剪切流变(DSR)试验、多应力重复蠕变恢复(MSCR)试验、弯曲梁流变(BBR)试验、线性振幅扫描(LAS)试验、布氏旋转黏度试验,对比评价了SBS/胶粉复合改性新疆沥青、SBS改性沥青和橡胶改性沥青的高温流变性能、低温流变性能、疲劳性能和黏温特性。结果表明：优化后的SBS/胶粉复合改性新疆沥青制备工艺为沥青分2次剪切;适用于新疆严寒地区的复合改性沥青(SBS/CR-N)掺配方案为KLMY90∶TH60=2∶3、掺量15%胶粉(质量分数,下同)、3%SBS、2%PR-1助剂、4%相容剂SH、0.12%稳定剂SWD;适用于新疆炎热地区的复合改性沥青(SBS/CR-S)掺配方案为KLMY90∶TH60=2∶3、15%胶粉、3.5%SBS、2%PR-1助剂、3%相容剂SH、0.12%稳定...     

溶剂型冷补沥青混合料低温施工和易性定量评价方法

针对目前溶剂型冷补沥青混合料低温施工和易性定量评价方法欠缺的问题,设计了“等效圆法”,以散落面积S作为评价指标,对CA、LB、XR型冷补料及对照组进行低温施工和易性定量评价。研究结果表明散落面积S作为“等效圆法”的定量评价指标,不仅试验操作简单,而且与经验法所得出的低温施工和易性等级之间具有较好的相关性,显著提高了试验结果的客观性与可靠性;通过“等效圆法”得出,四种冷补料低温施工和易性依次为：对照组>CA>XR>LB;马歇尔稳定度试验表明,四种冷补料初始强度依次为：LB>CA>XR>对照组。结合试验结果,推荐冷补料性能评价指标为：散落面积S≥44πcm²,初始强度≥2.4 kN。     

稠油油溶性降黏剂ASAM/C/O的合成与评价

分析了造成稠油高黏的原因及降黏剂的降黏机理,对降黏剂的分子结构进行设计.先以丙烯酸(A)、苯乙烯(S)、丙烯酰胺(AM)为原料合成了中间产物——三元共聚物ASAM,然后以ASAM、多元醇、长链烷基酸为原料通过两步酯化反应合成了一种稠油油溶性降黏剂ASAM/C/O.通过正交实验确定出中间产物ASAM的最佳合成条件:单体质量比m(丙烯酸)∶m(苯乙烯)∶m(丙烯酰胺)为6∶3∶2,引发剂质量分数1.3%,反应时间为6 h.降黏剂ASAM/C/O的最佳合成条件∶m(ASAM)∶m(C)∶m(O)取6∶2∶1.5,长链烷基酸的碳链长度取18,反应温度在110～120℃之间,反应时间为6 h左右.降黏剂ASAM/C/O具有较好的降黏效果;降黏率与温度有关,随温度降低,降黏率升高;加剂处理后稠油体系的活化能大幅度降低,说明体系内的结构强度减弱.     

SBS改性高黏沥青机理的多尺度表征

结合宏微观试验与分子模拟，对苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性高黏沥青的改性机理进行多尺度表征.对比高黏剂质量分数为5%～15.5%的高黏沥青流变性能与存储稳定性的变化趋势，基于红外光谱、凝胶色谱与扫描电镜试验，分析高黏沥青微观形貌、官能团、分子量组成的变化特征.开展分子动力学模拟，分析高黏剂与沥青组分相容性、高黏沥青体系稳定性及高黏剂在沥青中的扩散.结果表明：12%高黏沥青兼具较好的流变性能与存储稳定性；高黏沥青制备中基本无化学反应，5%高黏沥青中交联结构初步形成；轻质油提升SBS与沥青相容性，促进SBS分子在沥青中扩散与均匀分布，增强高黏沥青体系稳定性；高黏剂与芳香分的相容性最好，范德华力在高黏剂与沥青的分子相互作用中起主导作用.     

超临界CO_2增黏机制研究进展及展望

研制临界CO2增黏剂,突破超临界CO2压裂技术,是实现页岩气高效开发的一条有效途径。通过文献调研,对超临界CO2增黏剂研制现状、增黏剂在超临界CO2中的溶解机制、增黏剂-CO2相互作用机制、增黏剂的作用机制及其分子设计方法、超临界CO2增黏面临的问题等方面进行分析,总结超临界CO2增黏机制的研究动向。研究认为:具备两亲特性的新型低聚表面活性剂或酯类化合物是值得研究的备选增黏剂;应开发新型低密度支撑剂,与增黏剂共同用于超临界CO2压裂;研究含氟化合物在超临界CO2中的溶解机制及其分子间相互作用规律,有助于开发不含氟超临界CO2增黏剂;选择合适的分子模拟计算方法可以从微观上为超临界CO2增黏剂的分子设计提供理论指导。     

高模量沥青混凝土研究进展

为进一步提升路面结构与材料的耐久性,促进高模量沥青混凝土(high modulus asphalt concrete,HMAC)的研究与应用,系统梳理了国内外现有研究与应用成果,对比法国、欧洲及中国HMAC相关规范与评价指标,总结分析国内外试件成型方式及技术指标差异;全面调查了国内外HAMC相关研究动态,总结了各国高模量技术体系转换成果,对比评价了中国采用低标号(硬质)沥青、自调和沥青、添加聚烯烃类物质(外掺剂)3种方法制备的HMAC力学性能及路用性能,并针对其低温性能缺点提出了改善建议。结果表明:国内外HMAC相关规范对动态模量均要求大于14 GPa,部分国家引入高模量技术后结合本国实情对技术体系进行了转换,导致不同地区试件成型方法与性能验证试验呈差异化;国外制备的HMAC高温性能多采用动态模量、动稳定度及车辙深度等指标评价,均值分别可达15 836 MPa、7 393次/mm、2.34 mm;中国则主要考虑动态模量与动稳定度等指标,其中采用低标号沥青时动态模量最高,均值可达20 827 MPa,采用外掺剂时动稳定度、疲劳寿命最优,均值分别可达11 640次/mm、146 173次(应变400×10~(-6)),使用不同种类外掺剂的混合料路用性能差距明显;HMAC低温抗裂性能普遍较差,可掺入胶粉、聚乙烯等助剂予以提升。鉴于中国低标号沥青发展的局限,合理优选性能稳定的外掺剂并改善混合料低温性能是促进HMAC发展的基础。     

改性沥青在排水性沥青路面中的应用

为了研究改性沥青性能对排水性沥青混合料的影响,针对目前常用的几种类型改性沥青,通过粘韧性试验、60 ℃粘度试验、流淌试验、飞散试验、高温车辙试验和低温弯曲试验,对改性沥青和混合料进行了各项技术指标测试,系统评价了不同改性沥青对沥青混合料路用性能的影响,提出了中国排水性路面改性沥青技术要求的建议值.结果表明:不同类型的改性沥青其性能差别较大,应分别提出技术要求;冻融劈裂试验比残留稳定度试验能更好地评价排水沥青混合料的水稳性;添加少量木质素纤维可以明显提高沥青与矿料之间的握裹力,SBS改性沥青混合料和SBR改性沥青混合料各项指标都能达到与日本高粘度改性沥青相同的技术标准.     

新型温拌改性沥青流变性能研究

为降低沥青混合料施工过程中大量的能源消耗和废气排放,研发了新型温拌沥青改性剂,基于布洛克菲尔德旋转黏度试验,确定了温拌剂降黏特性。采用动态剪切流变试验(DSR)试验研究了温拌剂掺量、温度等因素对沥青流变性能的影响规律。结果表明:温拌剂掺量大于1%时,沥青黏度降低约80%,与SBS改性沥青相比,在64~70℃范围内时,温拌改性沥青抗车辙因子提高幅度为28.6%~71.4%,温拌剂的加入不仅降低了沥青黏度,而且改善了沥青高温性能。     

温拌技术对成品高黏沥青性能的影响

针对目前对于温拌成品高黏沥青性能研究较少的问题,对成品高黏沥青分别采用3种不同的温拌技术,得到4种温拌高黏沥青.通过对车辙因子、60℃ 零剪切黏度、蠕变劲度S、蠕变速率M、极限疲劳温度等一系列美国战略公路研究计划(SHRP)指标的试验结果的对比分析,评价出了不同温拌技术对成品高黏沥青的高低温流变性能和抗疲劳性能的影响....     

基于多应力蠕变恢复试验的温拌沥青高温性能

选择Evotherm~(3G)和EC120两种温拌剂加入基质沥青和SBS改性沥青中,配制温拌沥青.采用多应力蠕变恢复试验,对短期老化前后温拌沥青的高温性能进行评价.结果表明:两种温拌剂对沥青高温性能的影响表现出明显的差异性;Evotherm~(3G)温拌剂增加了沥青的应变,降低了沥青的蠕变恢复率,提高了沥青不可恢复蠕变柔量;EC120温拌剂降低了沥青的应变,提高了沥青的蠕变恢复率,降低了沥青不可恢复蠕变柔量;EC120比Evotherm~(3G)更能提升沥青的高温性能,但两种温拌剂均能不同程度地提高沥青的应力敏感性;短期老化提高了基质沥青的高温性能,但对改性沥青高温性能有所削弱.     

坑槽修补中冷补料级配及冷补添加剂

针对黑龙江省地区气候特点,对冷补沥青混合料路用性能进行研究.采用热拌沥青混合料的常规实验方法,对不同冷补添加剂下的初始稳定度、成型稳定度、残留稳定度进行分析比对,以及通过马歇尔实验方法对五种不同级配下的冷补沥青混合料物理指标进行对比分析,据此对SMC冷补料进行高温、低温性能的研究.结果表明:SMC冷补添加剂具有稳定度高、水稳定性好、低温性能较好等特点;耐水性要求较高地区LP-10、AC-10型级配耐水性较好,LB-10与AM-10型级配和易性较好.