再生沥青微观结构对流变性能的影响

为揭示再生沥青的再生机理及效果,基于灰熵关联分析法,结合傅里叶变换红外光谱(FTIR)、电镜扫描(SEM)和动态剪切流变(DSR)测试,探讨了老化与再生沥青流变特性参数和特征官能团含量的变化情况及关联程度,并对其微观形貌进行表征对比.研究结果表明:沥青老化后,FTIR谱图中C=O基团与S=O基团指数明显增大,芳香分和非对称脂肪族化物指数含量减少;添加再生剂后,再生沥青的特征官能团含量变化与老化沥青呈相反趋势;复数模量降低,相位角升高;温度是影响沥青抗车辙性能和抗疲劳性的重要因素,抗车辙因子和疲劳因子均随温度的升高呈现幂指数衰减形式.沥青老化后微观特征由光滑形貌向密集褶皱转变,加入再生剂后基本恢复至光滑形貌.基于灰熵关联分析得出:再生沥青化学组分变化对高温流变特性参数影响程度,由大到小的排序依次为羰基、亚砜基、芳香族化合物、非对称脂肪族化合物.     

泡沫温拌再生沥青抗疲劳性能

为了研究回收沥青掺量对泡沫温拌再生沥青抗疲劳性能的影响,采用三大指标试验、动态剪切流变试验和扫描电镜试验,测试了不同回收沥青掺量下的泡沫温拌再生沥青抗疲劳性能的变化。试验结果表明:随着回收沥青掺量的增加,泡沫温拌再生沥青的疲劳因子和极限疲劳温度值逐渐增大,疲劳寿命值不断减小,抗疲劳性能不断变差;当回收沥青掺量大于等于60%(质量分数)时,泡沫温拌再生沥青的抗疲劳能力显著变差。回收沥青使泡沫温拌再生沥青的表面由光滑细腻逐渐变为清晰的褶皱,刚性增强。     

Evotherm温拌再生沥青流变特性

为探究RAP料中回收沥青掺量对温拌再生沥青流变性能的影响,在Evotherm温拌沥青中分别掺量0%,10%,20%,30%,40%和50%的回收沥青制备温拌再生沥青.采用粘度试验、温度扫描试验和弯曲梁流变试验分别对温拌和热拌再生沥青的流变性能进行对比研究,并对温拌再生混合料的路用性能进行了验证.试验结果表明:Evotherm温拌再生沥青的流变性能优于热拌再生.随着回收沥青结合料掺加的增加,温拌再生沥青的粘度值、车辙因子、破坏温度值和蠕变劲度S值逐渐增大,而蠕变速率m逐渐变小,说明Evotherm温拌再生沥青和易性变差,高温性能变好,而低温抗裂性能变差.另外,掺加40%RAP料的温拌再生沥青混合料具有优良的路用性能.并建议回收沥青结合料的掺量为40%.     

复掺磁铁矿粉和活性炭粉沥青胶浆高温流变特性研究

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)和布氏黏度试验,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,亦增加其黏度。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。     

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。     

“再生-改性”沥青性能研究

目的研究在再生剂和不同掺量改性剂作用下取得的"再生-改性"沥青的性能,为沥青路面再生-改性技术提供试验和理论依据.方法采用两种再生方案对老化沥青进行再生处理,对再生后的沥青进行针入度、软化点、延度、布氏黏度、动态剪切流变和弯曲梁流变等系列试验.结果采用添加再生剂方案再生的沥青其针入度、软化点、延度、车辙因子、临界温度、主曲线、劲度模量和蠕变速率与原样沥青非常接近;采用再生剂加改性剂的再生-改性方案可显著提升沥青的高温抗车辙和低温抗开裂的能力,且随着改性剂掺量的增加"再生-改性"沥青的高低温性能均逐渐增强.结论采用单一添加再生剂的普通再生方案可恢复沥青的高低温性能,采用再生-改性方案再生后沥青的高低温性能均显著优于原样沥青和普通再生沥青.     

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.     

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。     

沥青多次再生后的性能与其组分的关系分析

为研究沥青多次再生机理,通过沥青化学组分试验(四组分法),测试并分析了沥青多次再生过程中各个组分及胶体不稳定指数变化规律,并探讨了各组分与针入度、延度等物理性质的关联性.基于再生剂的掺量与化学组分、物理性质的关系,揭示了再生剂在沥青多次再生过程中所起到的改善作用.研究结果表明:随着再生次数的增加,沥青中的沥青质质量分数增大,芳香分和胶质质量分数降低,饱和分质量分数较为稳定,胶体不稳定指数增大,沥青的常规性能指标总体上可以恢复;沥青的多次再生设计中,应重点关注化学组分的协调与匹配,以提高其路用性能.     

橡胶沥青胶浆低温流变特性灰关联分析

为评价不同组成因素对橡胶沥青胶浆低温流变特性的影响,采用弯曲梁流变仪,测出了3种胶粉掺量、3种胶粉细度以及8种粉胶质量比(0.8,0.9,1.0,1.1,1.2,1.3,1.4)的橡胶沥青胶浆蠕变劲度和蠕变曲线斜率,并运用灰色理论分析了不同因素的影响程度。研究结果表明:橡胶沥青胶浆低温蠕变劲度模量随胶粉掺量的增加而减小,蠕变曲线斜率则呈增大趋势;20目胶粉具有最低的蠕变劲度模量和最大的蠕变曲线斜率;粉胶比增大会导致蠕变劲度模量增大和蠕变曲线斜率减小;粉胶比对橡胶沥青胶浆低温蠕变劲度模量影响最大,其次是橡胶粉掺量;基于橡胶沥青胶浆低温流变特性,建议粉胶比小于1.2,采用22%的胶粉掺量和20目胶粉。     

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.     

植物油再生沥青老化再生机制及其流变特性研究

为指导植物油在老化沥青再生中的合理应用,揭示植物油再生剂对老化沥青的再生及二次老化机制,探究其流变特性的变化,采用微、宏观相结合的方法对植物油再生沥青的微观结构组成、微观形貌特征和流变特性展开研究.结果表明:植物油再生剂因其富含芳香分,减少了老化沥青中羰基(C=O)和亚砜基(S=O)的相对含量,降低了沥青质的团聚程度,...     

RAP掺量对热再生沥青混合料性能影响分析

为了确定热再生沥青混合料合理的旧沥青路面材料(RAP)掺量,依托浙江省102省道杭昱线(临安段)旧沥青路面厂拌热再生利用试验路,通过大量室内试验,进行了不同RAP掺量的热再生沥青混合料AC-20C的目标配合比设计和路用性能分析.研究结果表明,旧沥青中掺加5%的再生剂和70%的新沥青,再生后的调和沥青可以达到A-70#目标沥青的性能要求;随着RAP掺量的增加,热再生沥青混合料的总最佳油石比和新料最佳油石比线性增加,而新沥青用量线性减少;RAP掺量在20%~40%之间时,热再生沥青混合料的各项路用性能均满足规范的技术要求,且随着RAP掺量的增加,热再生混合料的高温稳定性呈指数关系增强,低温抗裂性、抗渗性和抗滑性呈线性减弱,水稳定性在RAP掺量为30%时达到最大.为此,按30%RAP掺量铺筑了试验路,经通车两年考验,取得了优良的应用效果.     

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。     

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。     

渗透型再生剂对再生沥青性能影响的实验分析

为改性老化沥青,恢复老化沥青的路用性能,综合相容性和胶体调和原理,用回收食用油和扩散剂制备渗透型再生剂,对比分析普通型再生剂与渗透型再生剂用量对再生沥青粘滞性和低温性能的影响,并采用动态剪切流变试验测定再生沥青的车辙因子。结果表明,随着再生剂掺量的增加,再生沥青的针入度和延度呈近似的线性增大,软化点、动力粘度和低温蠕变劲度则降低;相比于普通型再生剂,渗透型再生剂的再生效果更好,当渗透型再生剂的用量为6%时,再生沥青的以上性能均可恢复至基质沥青的指标水平,且再生沥青具有合适的车辙因子以满足高温稳定性的要求。     

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。     

布敦岩沥青灰分胶浆动态流变性能和微细观特性

将布敦岩沥青(BRA)中的矿物质(灰分)提取出来,与基质沥青拌合制备灰分胶浆(粉胶质量比=0.8∶1).采用动态剪切流变性能试验、X衍射分析以及扫描电子显微分析技术,研究胶浆的动态流变特性以及灰分、矿粉物质的微细观特性.结果表明:灰分胶浆的高温流变性能比矿粉胶浆要好,抗变形能力更强,性能高温等级为76℃;灰分胶浆和矿粉胶浆的动态力学温度谱、频率谱具有一定的相似性;灰分物质表面存在较多的凸起和凹陷结构,外表呈蓬松的鳞片状,纵向起伏较大,微尺度振幅达到0.35μm,比表面积远大于矿粉.其发达的孔隙和沟纹结构,可以增加结构沥青的膜厚度,使得水分子难以破坏沥青-集料界面,增强填料对沥青的吸附作用,提高沥青与集料的黏结强度.     

不同老化沥青掺量下的温拌再生沥青性能研究

目的研究在不同温拌剂、不同老化沥青掺量下的温拌再生沥青性能,分析温拌剂和老化沥青对温拌再生沥青的性能影响.方法对不同温拌再生沥青的旋转黏度、动态剪切流变试验的高温性能及抗疲劳性能、弯曲梁流变试验的低温性能进行分析.结果随老化沥青掺量的增加,沥青的旋转黏度、车辙因子及疲劳因子升高,低温蠕变速率下降;降黏型温拌再生沥青A与普通再生沥青相比,黏度下降20%~30%,高温性能和抗车辙能力降低,其抗疲劳性能和低温性能均有不同程度的提高;表面活性型温拌再生沥青B与普通再生沥青相比,其黏度、高温性能和抗车辙能力基本不变,抗疲劳性能和低温性能略有提高.结论老化沥青提高温拌再生沥青施工温度和高温性能,降低其抗疲劳和低温性能.不同温拌剂对再生沥青的性能影响不同,应根据实际需要选择相应温拌剂.     

基于原子力显微镜的沥青再生机理

沥青的老化严重影响了沥青混合料在实际应用中的耐久性,为了研究沥青的老化和再生机理,将基质沥青进行SHRP(strategic highway research program)老化,利用原子力显微镜(atomic force microscope, AFM)和动态剪切流变仪(dynamic shear rheometer, DSR)技术研究不同掺量的基质沥青和再生剂对老化沥青的再生效果。结果表明:基质沥青和再生剂均能对老化沥青产生再生效果,且随着它们掺量的增大,再生效果变好;老化沥青表面微观结构粗糙不均匀,基质沥青和再生剂的加入有效改善其表面微观形貌,降低其黏附力和粗糙度指标,同时使老化沥青相位角增大、复数剪切模量和抗车辙因子减小;温度的升高有助于再生剂在老化沥青中的扩散。可见再生剂的主要再生机理是增加并扩散老化沥青中缺失的组分。