水泥改性乳化沥青混凝土力学性能与微观机理

研究了不同水泥用量对乳化沥青混凝土的抗压强度和抗压回弹模量、抗折强度和抗折回弹模量等力学参数的影响.使用红外光谱、X衍射和扫描电子显微镜,研究了水泥乳化沥青胶浆以及混凝土界面的微观结构特征.结果表明,加入水泥后,乳化混凝土力学参数有较大提高,并随着水泥用量增加而增大;水泥与乳化沥青之间没有发生明显的化学反应;水泥与乳化沥青中的水相发生了水化反应,水化产物与水泥在水中的水化产物相同;呈网状的水化产物与沥青通过物理复合形成的水泥沥青胶浆,增大了沥青胶浆的粘度,改善了胶浆与集料界面的粘结,提高了混凝土的力学性能.     

高性能冷黏结剂中水泥与乳化沥青相互作用行为的机制探讨

“双碳”背景下以乳化沥青为连续相的高性能冷黏结剂已成为全球道路行业的青睐材料.为充分提升该类非均质多相复合体系材料的工程性能，从水泥和乳化沥青的自身材料特性出发，系统地总结与梳理了不同状态下水泥与乳化沥青相互作用行为特征对高性能冷黏结剂性能影响的关键要点和研究进程.在新拌状态下，阐明了水泥颗粒与沥青液滴在吸附过程中的微观形貌变化特征，凝练了吸附行为的多尺度测试手段及评价指标；在固化过程中，阐明了水泥乳化沥青黏结剂相互作用区的微观结构特征的演化规律，归纳了二者之间相互作用能力的测试与表征方法.结果表明：多尺度表征水泥与乳化沥青相互作用的微、宏观特征，并揭示其在新拌状态和固化过程中吸附行为和强度生成的演变规律，有助于强化对水泥与乳化沥青相互作用行为的理解与表达，为后续乳化沥青类高性能冷黏结剂的研发提供理论依据和实践支撑.     

冷再生混合料用乳化沥青流变性能

为了准确评价乳化沥青流变特性对冷再生混合料路用性能的影响规律,从而为乳化沥青冷再生混合料性能指标的建立提供参考。采用界面流变和动态剪切流变的手段,以乳化沥青的界面扩张模量、黏性/弹性模量、相位角、黏性和弹性的转变点等流变参数为主要特征参数,考察其随频率和温度的变化情况以及对冷再生混合料性能的影响规律,并结合乳化沥青各组分的作用机理和流变模型分析,采用描述线性黏弹性流体的理想模型(即Maxwell流体模型)进行拟合计算,建立了多项流变参数与路用性能指标的构效关系,并进行乳化沥青冷再生混合料的性能评价。试验结果表明:所考察的流变性能参数与乳化沥青及冷再生混合料的性能有很好的相关性;界面扩张模量与乳化沥青的黏度和储存稳定性呈正相关性,其值越高,乳化沥青黏度越大,储存稳定性更佳;乳化沥青黏性-弹性的转变温度以及模量与冷再生混合料的强度和水稳定性呈正相关性,其值越大,乳化沥青冷再生混合料的强度越高,水稳定性更好;与经典的Maxwell流体模型相比,乳化沥青的cole-cole图(弹性模量对黏性模量作图)和G′/G″-ω图(弹性模量G′和黏性模量G″对频率ω作图)均与理论模型偏离,属于具有非单一结构松弛时间的非线性黏弹性流体。研究结果可为乳化沥青冷再生混合料的理论研究及性能指标的建立提供参考。     

乳化沥青-水泥复合胶浆稠度研究

目的研究乳化沥青-水泥复合胶浆的稠度性质,为乳化沥青混合料性能优化提供科学依据.方法采用自主研发的新型稠度测试仪,探究了水泥与乳化沥青不同用量比对复合胶浆稠度的影响,在此基础上,分析了水泥对乳化沥青-水泥复合胶浆稠度的贡献率.结果水泥与乳化沥青用量比为22%时,其胶浆稠度达到最大值,表现出较强的黏韧性;在25℃和45℃测试条件下,水泥稠度贡献率分别为65.5%和55.5%,且25℃测试条件下水泥对沥青黏结成膜状态的促进作用及其胶浆稠度的贡献程度更加显著.结论水泥和乳化沥青这两种胶结材料相互影响和制约,水泥水化物结构不仅对胶浆稠度具有提升作用,还对乳化沥青黏结成膜作用的优化具有一定的贡献.     

阳离子乳化沥青对水泥乳化沥青浆体流变性的影响

采用流变仪测定水泥乳化沥青(CA)浆体的流变曲线,考察沥青与水泥质量比、沥青的组成和阳离子乳化沥青中乳化剂含量对CA浆体表观黏度和屈服应力的影响,通过激光粒度仪测定乳化沥青平均粒径,探讨乳化沥青平均粒径对CA浆体流变性的影响。结果表明:CA浆体属于非牛顿流体,呈现剪切变稀的特性;CA浆体的表观黏度和屈服应力都随沥青与水泥质量比和乳化沥青中乳化剂含量的增加而增大,随沥青质质量分数的增加而降低;CA浆体的表观黏度和屈服应力与乳化沥青的平均粒径负相关。     

基于细微观试验的水泥乳化沥青混合料空隙特征

水泥乳化沥青混合料中的水泥和乳化沥青会发生相互作用,因而其空隙结构较普通热拌沥青混合料复杂.采用X射线断层扫描技术(CT)研究乳化沥青用量和水泥用量对混合料中细观空隙分布和空隙特征的影响,基于扫描电镜(SEM)进一步研究混合料中微观尺度的空隙结构.结果表明,随着乳化沥青用量的增大,混合料内部空隙尺寸有所减小,试件水平断面上的空隙总面积和平均单个空隙面积减小;水泥用量超过3％时,混合料的CT可视空隙率明显增大,且空隙中的大尺寸空隙比例增高;由于乳化沥青及水泥材料的相互作用,水泥乳化沥青混合料的内部空隙结构比传统热拌沥青混合料疏松.     

沥青乳化剂及沥青乳液性能研究

测定了 4种沥青乳化剂的临界胶束浓度、临界胶束浓度下的表面张力以及沥青乳液的油水界面张力和 ζ电位。考察了胜华 10 0 # 道路沥青的最佳乳化工艺条件以及水中阴、阳离子对油水界面 ζ电位的影响。研究结果表明 ,乳化剂的性质是决定乳化效果及沥青乳液基本性质的主要因素 ,乳化剂水溶液 pH值对乳化效果的影响比乳化剂浓度和乳化温度的影响大。乳化沥青油水界面张力越低 ,ζ电位越高 ,乳状液的稳定性越好     

水泥乳化沥青复合胶浆微观结构特征

采用扫描电镜(SEM)、红外光谱(IR)和电子能谱(EDXA)等微观试验手段,对由不同粉胶比(质量比)、不同类型水泥和不同岩性填料构成的水泥乳化沥青复合胶浆进行研究,给出复合胶浆微观结构特征.结果表明:水泥乳化沥青复合胶浆由沥青包裹的矿粉与未水化水泥组成的粒状颗粒和纤维状水泥水化产物水化硅酸钙(C-S-H)凝胶、晶状氢氧化钙(CH)等构成;粒状颗粒、C-S-H凝胶和自由沥青相互交织,构成一种空间网络结构;当粉胶比为1.1时,胶浆表面C-S-H凝胶较多,胶浆结构致密,孔隙分布均匀;不同粉胶比复合胶浆中,各有机基团之间或与无机化合物间没有新键生成;石灰岩矿粉、较高强度水泥以及合理的粉胶比有利于复合胶浆微观结构的改善.     

沥青乳化剂及沥青乳液性能研究

测定了4种沥青乳化剂的临界胶束浓度，临界胶束浓度下的表面张力以及沥青乳液的油-水界面张力和ζ电位，考察了胜华100#道路沥青的最佳乳化工艺条件以及水中阴，阳离子对油-水界面ζ电位的影响。研究结果表明，乳化剂的性质是决定乳化效果及沥青乳液基本性质的主要因素，乳化剂水溶液pH值对乳化效果的影响比乳化剂浓度和乳化温度的的影响大。乳化沥青油-水界面张力越低，ζ电位越高，乳状液的稳定性越好。     

水性环氧树脂-水泥-乳化沥青复合胶结体系的硬化机理

采用XRD,SEM及红外光谱测试方法对水性环氧树脂-水泥-乳化沥青(CAE)复合胶结体系不同龄期硬化产物以及微观形貌进行分析,并研究其胶结硬化机理.研究结果表明:水性环氧树脂中与水泥水化产物发生了化学反应,生成含钙络合物,并延迟了Ca(OH)2的结晶;CAE复合胶结体系形成了以沥青胶结物、水性环氧树脂固化物与水泥水化产物交织共生的一种空间网络结构.     

橡胶沥青混合料沥青用量影响因素研究

选择SMA-10热拌橡胶沥青混合料,通过马歇尔击实实验,研究了混合料最佳油石比随级配变化、胶粉类型、胶粉掺量的变化规律。结果表明:混合料的最佳沥青用量与级配关键筛孔通过率有较高的相关性,由于橡胶沥青中的胶粉颗粒有着填料的作用,橡胶沥青混合料适宜采用较粗的级配;最佳油石比随胶粉粒径的减小呈增大趋势,当粒径减小到一定程度时,最佳橡胶沥青用量增大趋势不再显著,宜采用60目胶粉;胶粉掺量与混合料的体积指标具有良好的相关关系,高胶粉掺量拌合困难,胶粉掺量范围不宜超过24%(外掺),油石比在8.5~9.5范围内。     

改性沥青玛蹄脂及沥青玛蹄脂碎石路用性能

分析了沥青玛蹄脂碎石混合料的路用性能,其中包括马歇尔稳定度、水稳定性、低温抗裂性、高温稳定度、疲劳耐久性和抗滑性能,并与密级配沥青混凝土进行了对比分析;同时研究分析改性沥青及纤维玛蹄脂PG指标.结果表明：沥青玛蹄脂碎石混合料级配从连续级配理论变化到间断级配理论,骨架结构与玛蹄脂填充度是间断级配的关键;改性沥青及玛蹄脂PG指标性能对混合料性能具有明显的影响;沥青玛蹄脂碎石混合料中粉胶比应高于普通密级配沥青混合料,且具有较密级配沥青混合料更好的路用性能,适合作高等级公路沥青面层.     

采用天然岩沥青改性的沥青混合料路用性能

以SK 70#沥青作为基质沥青,选用青川天然岩沥青作为外掺剂制备改性沥青混合料,通过车辙试验、动态蠕变试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验和低温小梁弯曲试验等室内试验,测试和评价改性沥青混凝土的路用性能,并分析岩沥青改性剂对混合料路用性能的影响.研究结果表明:掺入岩沥青改性剂后,岩沥青改性沥青混合料的高温性能、力学性能、抗疲劳性能和抗水损害能力有所提高,低温性能有所降低;但随着岩沥青掺量的增加,其对混合料路用性能的影响逐渐减弱,实际工程中,建议岩沥青的适宜掺量为8%.     

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.     

热拌与温拌沥青混合料和易性试验

为了研究沥青混合料和易性,研发沥青混合料和易性指数测试仪,提出混合料和易性评价指标--和易性指数,分别测试在不同转速、不同级配类型、热拌及温拌条件下混合料和易性.结果表明:转速越大,和易性指数越小,表现出混合料和易性较差,随着试验温度升高,因转速造成的和易性差异减小;混合料公称最大粒径越大,其和易性指数越小,和易性越差,随着温度升高,粒径较小的混合料和易性提升幅度较大;基质沥青温拌混合料和易性指数最大,和易性最好,改性沥青热拌混合料和易性指数最小,和易性最差.当温度低于140℃时,基质沥青热拌混合料和易性指数较改性沥青温拌沥青混合料大,和易性好.当温度高于140℃时,基质沥青热拌混合料和易性指数与改性沥青温拌混合料相当,说明通过温拌技术,可使得改性沥青混合料和易性增加,可弥补因温度降低而造成的改性沥青混合料路用性能降低之不足.     

乳化沥青配方对冷再生混合料路用性能的影响

为提高乳化沥青冷再生混合料的和易性及早期强度,结合实际工程,对乳化沥青配方进行专项设计。并用现有的规范方法验证了设计配方的乳化沥青冷再生混合料的路用性能。结果表明,所设计的乳化沥青配方能够有效提高混合料和易性与早期强度。实体工程的成功应用充分说明了设计乳化沥青配方对提高冷再生混合料路用性能的重要性。     

厂拌热再生混合料回收沥青老化特性对新沥青诱导老化的研究

为探究厂拌热再生沥青混合料中新旧沥青的老化进程及老化机理,模拟再生混合料的拌和与使用过程,首先测试了基质沥青、回收沥青以及新旧沥青三种试样依次经历旋转薄膜烘箱老化试验RTFOT和加速加压老化试验PAV之后各自的动力粘度与路用性能,对比分析了热再生中新旧沥青在老化过程中的宏观性能衰减规律,进而采用红外光谱和差示量热分析扫描等微观测试手段探明了新旧沥青的老化进程与老化机理。测试结果表明,先后经历RTFOT老化和PAV老化之后,回收沥青的粘度上升最显著,低温性能下降也十分迅速,但新旧沥青的动力粘度与低温性能变化幅度均远远高于基质沥青,证明其老化速率较基质沥青快;新旧沥青在经历RTFOT老化和PAV老化过程中,除新沥青和回收沥青各自独立的老化外,还存在一种介于二者之间的化学作用,即回收沥青中某些活性基团对新沥青的老化进程具有较明显的促进作用,称之为“诱导老化”,这种诱导老化通过改变基质沥青的老化进程而改变其老化机理。     

沥青还原剂在沥青路面预防性养护中的应用研究

沥青还原剂封层技术是一种常用的沥青路面预防性养护技术。阐述了还原剂养护材料的性能要求和评价方法,并就还原剂对沥青的恢复作用进行了研究。结合应用情况,对沥青还原剂预防性养护技术的施工技术做了简要的介绍,并对处理后效进行了评价。研究表明,沥青还原剂对老化的沥青路面性能具有一定的恢复作用,对路面细微裂缝有一定的封堵作用,但在一定程度上会降低路面的抗滑能力。