直投式高黏改性沥青混合料路用性能试验

高黏改性沥青是决定排水沥青路面使用性能的关键因素之一。为了评价改性剂类型、掺量及生产工艺的影响,分别采用车辙、半圆弯曲、浸水马歇尔、冻融劈裂和浸水肯塔堡飞散试验对高黏改性沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性进行测试,通过微观形貌特征对改性剂在沥青中的工作机理进行分析。研究结果表明：不同因素对沥青混合料空隙率的影响很小。在相同的掺量和生产工艺下,与常规的泰孚派克（Tafpack Super,TPS）高黏改性沥青混合料相比,热塑性树脂（thermoplastic resin,TPR）高黏改性沥青混合料具有更优的低温抗裂性、相当的水稳定性和略差的高温稳定性,但是两者的路用性能在统计学意义上无显著差异。TPR改性剂掺量的提高可以明显提升混合料的各项路用性能;当以70#普通沥青和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（styrenic block copolymers,SBS）改性沥青作为基质沥青时,TPR改性剂掺量分别达到13 %和9 %,其混合料路用性能即可满足排水沥青混合料的技术要求。总体上看,改性剂掺量和生产工艺对各项路用性能均有显著影响,其中改性剂掺量的影响大于生产工艺。从微观形貌角度证实采用直投法时沥青中存在颗粒结团,部分改性剂颗粒与沥青的不完全混融导致直投法的改性效率低于剪切法,因此采用直投法时应适当增加改性剂掺量。研究成果可为排水沥青路面的材料设计提供有益的参考。     

SBS改性沥青的动态力学性能

通过1种基质沥青、4种苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)改性剂制备的13种改性沥青的动态力学试验,分析比较了原样沥青和旋转薄膜烘箱试验(RTFOT)老化沥青的动态力学温度谱试验结果,讨论了SBS改性沥青动态力学性能的变化机理,得出了改性剂的种类和剂量对其动态力学性能的影响.结果表明,低温下改性沥青的动态力学性能与基质沥青性能有关,高温时则取决于SBS改性剂的性质,RTFOT老化后因SBS的裂化与降解使改性沥青的弹性成分产生损失,其性能向基质沥青特性转变.     

NOMMT/SBS复合改性沥青流变性能

为了研究纳米有机蒙脱土(NOMMT)与SBS两种改性剂对沥青流变性能的影响,采用熔融插层复合法,将改性剂与基质沥青熔融共混,制备了6种不同NOMMT、SBS改性剂掺量的NOMMT/SBS复合改性沥青.通过动态剪切流变(DSR)与弯曲梁流变(BBR)试验,分析不同的温度、NOMMT及SBS掺量和老化条件下的沥青流变性能.结果表明,SBS改性剂对基质沥青的高温稳定性和低温抗裂性具有良好的改善作用,且改善效果与SBS掺量有关;添加NOMMT不仅可有效增强SBS改性沥青的高温稳定性和低温抗裂性,而且显著提高其抗老化性能.此外,在研究的NOMMT和SBS掺量范围内,添加2%NOMMT和3%SBS改性沥青老化前后的高温稳定性和低温抗裂性最好.     

采用测力延度评价复合改性沥青的低温性能

将煤沥青与石油沥青共混,经SBS和橡胶粉改性制得复合改性沥青.针对不同改性剂以及不同的改性剂掺量,对复合改性沥青的测力延度进行分析,评价相关的指标屈服应变能E、拉断功W、韧性比R和柔量D5℃/F2对复合改性沥青低温性能的影响.结果表明,SBS复合改性沥青中,随着SBS含量的增大,其低温抗变形能力增强;在4％的SBS改性沥青中加入一定量的胶粉,其低温延度减小.     

不同改性剂改性基质沥青性能试验

为系统地评估不同改性剂对基质沥青各项性能指标的改性效果,选取LDPE和SBS等五种聚合物及两种纳米材料作为改性剂,分别在三种掺量下改性70~#基质沥青。通过比较改性沥青的高、低温性能、感温性能和延性,评估不同改性剂在不同掺量下的改性效果。研究结果表明,SBS对基质沥青各项性能指标的改善效果最为突出,旧LDPE的综合改性效果优于新LDPE,废旧胶粉在改善低温性能方面较为显著,SBR可在改善基质沥青高、低温性能的同时显著地提高延度,纳米ZnO和纳米TiO_2在提高延度(15℃)方面效果较为突出,旧LDPE、SBS、废旧胶粉及SBR四种材料的综合改性效果较为优异。     

基于材料性能和数理统计的改性沥青适用性

为了寻求经济且环保的改性沥青结合料,以克服或减轻河北地区沥青路面的车辙和裂缝等病害,本文选用废胶粉（GTR）,多聚磷酸（PPA）和SBS高聚物作为SK90#基质沥青的改性剂,以河北某高等级公路为依托工程,在充分考虑当地施工环境的前提下,基于室内试验对不同改性沥青的高低温性能进行研究。同时,基于数理统计方法和沥青结合料的性能对各改性沥青在不同老化状态和不同温度条件下进行分组,从而研究GTR改性沥青和PPA改性沥青在河北地区的适用性。研究结果表明,与基质沥青相比,SBS,GTR和PPA三种改性剂对未老化和RTFO老化后的改性沥青高温性能均有显著影响。在河北地区,基于经济性对比结果,当强调沥青路面的高温性能时,掺加0.7％PPA（1.2％PPA）的改性沥青可以替代掺加3％SBS（5％SBS）的改性沥青;当强调沥青路面的低温性能时,掺加8%GTR或掺加1.2％PPA的改性沥青可以代替掺加5%SBS的改性沥青使用;SBS,GTR和PPA三种改性剂的掺加对经PAV老化后的改性沥青在中温区间时（22℃~31℃）的抗车辙性能不会造成显著影响;相较于基质沥青,掺加PPA可以增加沥青结合料的m值,而掺加GTR或SBS在一定程度上会降低该值。     

克拉玛依沥青的SBS改性试验研究

为了解决西部地区沥青路面的横向开裂等主要病害,对西北地区常用的克拉玛依基质AH 110#沥青及AH 90#沥青使用SBS4303,1401,1301改性剂进行了室内改性试验.结果显示,影响SBS改性沥青性能,特别是低温性能的主要因素为基质沥青的性质、组分的比例,其次为改性剂的型号和剂量;优良的基质沥青并不能通过SBS改性达到适合于本地区改性沥青的技术要求.     

Sasobit改性沥青技术性能研究

为了探讨Sasobit作为沥青改性剂的适用性及优越性,分别对不同掺量Sasobit改性沥青进行常规性能试验及Superpave评价指标试验,并与基质沥青和SBS改性沥青的相关性能指标进行对比分析.结果表明:Sasobit改性剂可显著改善沥青的高温性能及施工和易性,同时对沥青的抗老化性能、感温性能也具有一定的改善作用,但对低温性能却有一定的不利影响.综合改性沥青材料的性价比,推荐Sasobit改性剂的最佳掺量为3.0%,能够保证改性沥青提高一个高温等级,同时低温等级保持不变.     

基于正交试验的SEBS/橡胶粉复合改性沥青性能分析

为获得性能优异的改性沥青混合料,选用苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯(styrene ethylene butadiene styrene,SEBS)和橡胶粉对沥青进行复合改性,采用正交试验设计优化复合改性沥青的掺配方案,同时选用三大指标、布氏旋转黏度、短期老化模拟(RTFOT)等试验对复合改性沥青、橡胶改性沥青、SEBS改性沥青、基质沥青的黏滞性、高温稳定性、低温抗裂性、感温性及抗老化性进行对比分析,综合评价其路用性能.正交试验结果表明,SEBS、CR的最优复合掺量分别为5％和16％,最佳制备方案为SEBS和CR同时加入;采用本文方法制备的SEBS/CR复合改性沥青可降低沥青感温性能,改善低温抗裂性能和抗老化性能,对高温稳定性的改善效果尤为明显;此外需考虑目标需求及温差变化较大时复合改性沥青的掺配比例.     

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%.     

SBS聚合物改性沥青技术性能

针对不同种类、不同工艺的SBS改性沥青，采用试验、理论相结合的方法，包括常规三大指标试验、SHRP动态剪切流变DSR试验、储存稳定性试验等，分析了加工工艺参数对SBS改性沥青技术性能以及相容性的影响。结果表明，不同品种的改性剂、不同的制备温度、不同的改性工艺均对改性沥青的性能产生较大影响。相比于其他因素而言，SBS改性沥青的改性工艺是影响其性能的主导因素；储存稳定性较好的改性沥青，其技术性能也较好；星型SBS改性沥青的技术性能优于线型SBS改性沥青；基于改性沥青的综合性能考虑，制备温度不宜过低。因此，通过掺配适当的稳定剂和助剂等措施改善改性工艺，是提高SBS改性沥青技术性能的最有效途径之一。     

改性剂对沥青粘结性的影响

采用拉伸强度试验评价了改性沥青的粘结性．试验是在ＭＴＳ＿８１０（ＴＥＳＴＳＴＡＲ＿Ⅱ）材料试验系统中进行的，结果显示改性剂能够明显提高沥青的粘结力，其主要作用机理是改性剂吸收了部分沥青组分，改变了沥青的组分配合比和性质．同时也使改性剂的一些性质发生改变．由于改性剂的存在吸收了破坏应力，因而提高了沥青抵抗外力破坏的能力和破坏伸长率．并在此基础上建立了微观模型．     

基于分子动力学的不同沥青分子自愈机制分析

对沥青材料自愈合机理的探究是评价沥青愈合潜力的关键因素之一,这对于预测沥青的疲劳寿命有着关键性作用。为了探究沥青材料的自愈合性能,本文基于分子动力学模拟,利用Materials Studio软件建立基质沥青、SBS改性沥青、老化沥青以及老化SBS改性沥青的三维微裂缝模型,并通过密度分析,相对浓度分布以及自由体积分数等方法,分析自愈合模型的愈合情况。结果表明,SBS改性剂对沥青的自愈有一定的促进作用,老化对沥青的自愈有一定的抑制作用,四种沥青的自愈潜力从大到小依次为SBS改性沥青、基质沥青、老化后SBS改性沥青以及老化沥青。     

高沥青质塔河原油制备道路沥青的工艺及性能评价

提出了以高沥青质的塔河原油生产重交通道路沥青和聚合物改性道路沥青的制备工艺,并对产品进行了路用性能评价。采用增延剂和其他添加剂可以制备性能优良的重交沥青;利用交联稳定剂可以制备相容性好的聚合物改性道路沥青。路用性能评价采用传统方法和美国战略公路研究计划(SHRP)方法进行。结果表明:塔河沥青具有软化点和针入度指数高的特点;SHRP方法评价表明,尽管塔河沥青老化前后的低温延度低,但是在具有较高的抗高温变形能力前提下,能够保持优良的低温抗裂性。与其他原油制备的改性沥青相比,高沥青质塔河原油制备的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)和丁苯橡胶(SBR)改性沥青,具有独特的高、低温性能和更低的感温性。     

基于粘弹性理论的天然沥青复合改性沥青低温流变性能

为优化天然沥青低温性能欠佳的问题,采用低温弯曲流变试验(BBR)对不同掺量下的橡胶/天然沥青及SBS/天然沥青复合改性沥青的低温性能进行试验,并结合Burgers模型对其蠕变数据进行拟合以分析天然沥青复合改性沥青的低温性能。结果表明：橡胶和SBS掺入使XRA和TLA天然改性沥青的粘性和弹性得到相应的改善,且其松弛时间逐渐减小,耗散能比与蠕变导数逐渐增加,低温下的应力松弛能力及弹性后效的到改善;在同一温度下,橡胶和SBS延缓了XRA与TLA到达蠕变稳定的时长,但随着温度的不断降低,其蠕变稳定时长逐渐减小。随着橡胶和SBS掺量的增加XRA和TLA复合改性沥青的低温性能有显著的提高,且橡胶对XRA和TLA天然改性沥青低温性能的改善优于SBS;随着温度的降低,不同掺量下的橡胶和SBS对其低温性能的改善程度逐渐减小。     

基于抗裂性能的沥青混合料低温弯曲蠕变试验

采用KLM70#、KLM90#、KLM110#和科氏SBS(苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物)改性沥青及AC-13、JW-13、Sup-13三种级配的混合料,分别进行低温弯曲蠕变试验来评价沥青混合料的低温抗裂性,评价指标为蠕变速率、应力水平,研究了老化及不同油石比对弯曲蠕变试验结果的影响.结果表明:就抗裂性而言,大标号沥青优于...     

硅橡胶粉-SBS复配改性沥青路用性能流变学分析

为了研究硅橡胶粉(silicone rubber powder, SRP)-苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(styrene-butadiene-styrene, SBS)复配改性沥青的高低温性能,复配了9种不同掺配比例的改性沥青。通过常规试验和沥青流变学试验的分析方法,定性定量地分析了硅橡胶粉、SBS掺量对于复配改性沥青黏弹性的影响。分析低温弯曲蠕变试验结果时,为了全面考虑劲度模量变化率和劲度模量,分析了二者的比值和低温连续分级温度,全面准确的分析了复配改性沥青的低温性能。利用多温度下的频率扫描试验,构建复配改性沥青的复数剪切模量的主曲线,在较宽频率范围内分析了不同配合比下复配改性沥青的性能差异,为更好地研究极端频率下的情况,引入改进型CAM(Christensen-Andersen-Marastean)模型,分析了复配改性沥青的高温性能。复配改性沥青的高低温性能良好,推荐使用的复配比例为17.5%SRP+4%SBS。     

高性能高黏改性沥青高低温性能研究

为进一步提升材料的黏结能力与耐久性,特研发HVA-H高黏改性剂,使用此种改性剂与SBS改性沥青在合理剪切工艺下,制备出一种高黏改性沥青。通过荧光显微镜观察HVA-H高黏改性剂掺量分别为4%、6%、8%、10%时高黏改性沥青的分散性,确定最佳掺量,并将其与试验室原有的高黏改剂和其它厂家高黏改性剂进行对比分析研究。结果表明：HVA-H高黏改性剂最佳掺量为8%,HVA-H高黏改性沥青高低温性能优于HVA高黏改性沥青和其它厂家高黏改性沥青;且拉伸柔量指标与BBR试验结果之间存在相关性,可精确评价改性沥青的低温性能;Carreau模型比Cross模型拟合精度更高,在实际应用中可通过Carreau模型拟合零剪切黏度,对研究改性沥青高温性能有较好的指导作用。     

生物沥青、岩沥青及复合改性沥青常规性能与流变性能的相关性

为探讨生物沥青改性沥青和岩沥青改性沥青及其复合改性沥青常规性能和流变性能的相关性,对不同掺量的3种改性沥青进行常规使用性能和流变性能试验,并从高温性能、低温性能、可使用温度范围和感温性能等方面进行相关性分析.试验结果与分析表明:3种改性沥青的软化点和当量软化点之间相关性较好,且当量软化点与高温连续分级温度呈显著线性相关;生物沥青改性沥青的当量脆点与低温连续分级温度呈线性相关,另外两种改性沥青则为复杂抛物线关系,应结合两种性能指标综合评价沥青低温性能;3种改性沥青的当量软化点与当量脆点之差和高低温连续分级温度之差之间呈显著线性相关,对沥青可使用温度范围的评价具有一致性;3种改性沥青的针入度指数和复数模量指数之间相关性较好,对感温性能的评价具有一致性.可以通过常规性能指标来合理预估流变性能.