排水性沥青混合料低温性能的探讨

针对高寒多年冻土区特点,分析排水性沥青混合料低温性能的影响因素及评价方法,为保证低温性能,首先对3种改性沥青的原样、薄膜老化(TFOT)样品、压力老化(PAV)样品进行常规指标试验、-12℃弯曲流变仪(BBR)试验,评价沥青胶结料的低温性能;然后,对几种沥青成型的排水性沥青混合料进行约束试件温度应力试验(TSRST),评价排水性沥青混合料的低温抗裂性能,并通过与长期老化试件TSRST试验结果的对比,分析老化对排水性沥青混合料低温性能的影响。研究结果表明:沥青胶结料BBR试验的劲度模量与排水性沥青混合料的TSRST试验结果有很好的一致性;老化后的排水性沥青混合料冻断温度升高、冻断应力减小,低温性能降低;排水性沥青混合料的冻断应力约为密级配沥青混合料的1/3,冻断温度相近,2种类型沥青混合料低温性能相差不明显。     

强紫外线辐射对沥青路用性能的影响

运用薄膜烘箱试验、美国公路战略研究计划(SHRP)的压力老化试验(PAV)和人工强紫外线光照射试验，对沥青路用性能的针入度、延度、软化点和SHRP的动态剪切流变仪(DSR)、弯曲梁流变仪(BBR)指标分析，发现紫外线光老化与热老化对沥青性能的影响在指标上有所不同，从影响沥青路面低温开裂的延度和劲度模量这两项指标来说，紫外线光老化对沥青性能的影响远大于PAV热老化．这对于西部强紫外线辐射地区研究防止沥青路面过早老化和损害有着积极的意义。     

不同老化方式对沥青低温性能的影响分析

研究了不同老化方式对沥青低温性能的影响,分3个阶段,对不同老化方式的试验结果进行了比较.阶段1研究表明,沥青在压力老化容器(PAV)中100℃条件下老化20h后的低温性能与在1.01×105Pa、60℃条件下老化38d后的低温性能相差无几.阶段2研究表明,可以通过58℃、10r/s时的高温因子G*/sinδ来修正低温性能分级,从而可以利用短期老化来代替长期老化试验.阶段3研究表明,沥青的低温性能会随着老化时间改变而变化.当老化时间较短时,低温性能分级由劲度指标控制;当老化时间较长时,低温性能分级将转变为由蠕变速率控制.     

基于正戊烷沥青质的温拌沥青老化动力性能

在不同老化温度和老化时间下,对温拌沥青、基质沥青进行了老化试验,测试了老化前后沥青中正戊烷沥青质含量,建立了以正戊烷沥青质含量为参数的老化动力学模型,计算了老化反应速率常数和老化反应活化能等参数,据此对比研究了温拌沥青与基质沥青的老化动力特性.研究结果表明:沥青老化遵循一级反应动力学方程,老化过程中正戊烷沥青质含量均随时间的延长和温度的升高而增大,而温拌沥青具有较低的反应速率常数和较高的反应活化能,因此抗老化性能更好.以正戊烷沥青质含量为参数的老化动力学方程,能够较好地区分温拌沥青与基质沥青老化过程的差异.     

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。     

沥青混合料老化后的低温性能

沥青路面的耐久性与沥青混合料抗老化性能密切相关。为了研究老化对沥青混合料低温性能的影响,通过对2种级配的基质沥青和改性沥青混合料老化后的低温弯曲试验,分析了老化作用对其低温性能的影响。结果表明:细级配混合料低温性能要优于粗级配混合料,但老化后弯拉应变衰减幅度大;改性沥青混合料的低温性能好于基质沥青混合料,且其老化后弯拉应变衰减幅度也较小;长期老化对沥青混合料低温性能的影响最严重。建议在沥青混合料低温性能评价中应考虑老化作用的影响。     

道路沥青老化动力学研究

研究了两种道路沥青老化动力学，计算得到有关动力学参数，揭示了沥青组成结构与其老化性能之间的关系。     

热老化对不同沥青组成结构和性能的影响

为了研究热老化对沥青组成结构和性能的影响,利用色谱柱法和傅里叶变换红外光谱对不同品种沥青热空气老化前后的化学组成、分子结构和高低温性能进行了测试表征,并分析了组成结构与性能之间的相关性。化学组成和红外光谱分析表明,在热空气老化过程中沥青的饱和分含量基本不变,芳香分结构中的脂肪烃支链易断链而发生氧化缩聚,导致芳香分转化为胶质和沥青质,使沥青的脂肪族指数减少、芳香族指数以及羰基和亚砜基指数增大;随热老化温度升高,沥青的软化点和粘度升高、低温柔性降低,但不同品种沥青的抗老化性能表现出明显的差异,饱和分含量高、芳香分含量低以及芳香族指数小的沥青具有更好的抗老化性能。     

用弯曲应变能方法评价沥青混合料的低温抗裂性能

通过对沥青混合料低温开裂机理的分析和对大量试验结果的总结，以弯曲应能密度临界值为指标来评价沥青混合料的低温抗裂性能，首先，分析了沥青混合料低温开裂机理，其次，在MTS810材料试验系统上进行了0℃下的沥青混合料的低温弯曲试验；最后，用灰关联的方法分析了沥青混合料的弯拉强度、临界弯拉应变、油石质量比，表观密度及所用沥青的针入度等指标对混合料的应变能密度临界值的影响程度，研究表明，一般情况下，沥青混合料储存的弹性应变能越多，沥青混合料的低温抗裂性能就越好，由于沥青混合料的应变能密度临界值指标是混合料临界弯拉应变和弯拉强度2个指标的综合，用它来评价沥青混合料的低温抗裂性能更加科学；低温时沥青混合料的允许变形能力较差，提高混合料的允许变形能力可明显增强沥青路面的低温抗裂性能。     

蓖麻基生物油对不同老化程度沥青的再生作用

为探究蓖麻基生物油对不同老化程度沥青的再生作用,首先,制备了TFOT 2.5 h(T2.5)、TFOT 5.0 h(T5.0)和PAV 20 h(P20)这3种老化沥青,以针入度恢复至未老化水平为依据,确定了不同老化沥青再生所需的生物油最佳掺量;然后,分析了老化及再生沥青的基本路用性能与流变特性;最后,借助傅里叶变换红外光谱(FTIR)与原子力显微镜(AFM),分析老化及再生沥青的特征官能团及微观结构特性,阐述了蓖麻基生物油对老化沥青的再生机理。研究结果表明：3种老化沥青针入度和软化点指标均可恢复至未老化水平,但延度偏小且黏度、活化能偏大;在流变特性方面,与未老化沥青相比,在保证高温性能的前提下,生物油再生沥青具有较低的蠕变劲度S和较高的蠕变速率m;其中,P20老化沥青经生物油再生后,低温等级降至PG-28,表现出良好的低温柔韧性;生物油对老化沥青疲劳性能同样具有较强的再生及恢复能力,其中,P20经生物油再生后的疲劳寿命已显著大于未老化沥青的疲劳寿命。生物油中的脂肪酸含有大量羰基,因此,FTIR羰基指数无法用于评价生物油对老化沥青的再生作用;生物油富含的轻质组分会有效溶解和稀释沥青中的...     

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SHRP方法的不同层位旧沥青性能试验评价

针对某高速公路沥青路面不同层位的回收沥青及其短期老化（旋转薄膜烘箱RTFOT）和长期老化（旋转薄膜烘箱RTFOT＋压力老化PAV）后的沥青,应用Superpave技术中的PG分级方法开展动态剪切流变（DSR）和低温弯曲梁流变（BBR）试验,分别评价它们的高温稳定性、低温抗裂性、抗疲劳性能及耐老化性能.同时,利用沥青混合料简单性能试验仪（SPT）进行不同层位沥青混合料的重复加载永久变形试验,评价它们的高温稳定性能.研究结果表明,不同层位面层的旧沥青由于沥青品种、老化程度不同,所测试出的高温稳定性、低温抗裂性、抗疲劳性能及耐老化性能都有所差异.高温稳定性增强了,但低温抗裂性、抗疲劳性能及耐老化性能均有所降低,需进一步提高.还确定了不同层位沥青的最高和最低的路面设计温度等级.     

基于氢化还原与端基钝化的老化沥青化学修复机制与性能评价

针对废旧沥青因性能劣化引起的再生沥青混合料路用性能不佳的问题,选用氢化还原剂三乙氧基硅烷将老化沥青中的强极性羰基和亚砜基还原成羟基,生成极性较低的酯或者醚;再通过端基钝化剂异氰酸酯与羟基进行酯化反应,实现端基钝化。通过测试老化沥青各修复阶段的微观化学结构与极性变化,研究其修复机理;进而以基质沥青为参比,分析测试老化沥青性能修复前后的动力粘度和低温性能,评价氢化还原与端基钝化对老化沥青的化学修复效果。结果表明,氢化还原与端基钝化使老化沥青的化学结构发生了本质的变化,三乙氧基硅烷可将老化沥青中羰基和亚砜基还原成羟基,异氰酸酯可将羟基酯化成酯;经氢化还原与端基钝化之后,老化沥青的极性显著减弱,分子间作用力和粘度明显降低,低温变形能力得以显著改善,且老化沥青的低温性能与官能团指数之间具有良好的相关性。     

紫外老化对沥青性能影响的研究

紫外线辐射是导致沥青老化的主要因素之一.研究了沥青紫外老化前后的物理性能与流变性能,并与热老化前后的物理性能与流变性能进行了对比.低温弯曲梁流变试验(BBR)表明沥青紫外老化后低温抗裂性能减弱.因此,在强烈紫外线作用下导致沥青使用寿命明显缩短,并会产生一系列相关路面病害.     

生物质重油再生沥青流变性能研究

针对老化沥青的再生利用问题,通过生物质重油与老化沥青掺配的方法,实现老化沥青的再生利用,通过进行布氏粘度试验和高低温流变试验分析研究了老化前后及不同掺配比下生物质重油再生沥青的流变性能.试验结果显示:随着生物质重油的掺入,再生沥青的粘度和复数模量有明显的增幅,高温稳定性能显著提高,相反,低温抗开裂性能降低.随着掺配比的...     

国产道路沥青的^13C—NMR研究

用＾１３Ｃ－ＮＭＲ技术测定了几种国产沥青的化学组成。对沥青中各种类型的碳进行了归属。计算了沥青的芳碳率，研究了碳率与沥青质量的关系。通过对沥青老化过程中芳碳率的变化及不同类型碳的规律变化的考察，进一步讨论了沥青的老化机理，沥青蜡含量与碳谱特征区域的吸收峰面积有关联。研究结果表明＾１３Ｃ－ＮＭＲ技术是研究沥青的有效而快速的方法。     

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。     

直馏沥青与半氧化沥青及其混合料性能对比研究

为了研究直馏和氧化两种工艺生产的沥青及其混合料路用性能特点,选择两种生产工艺下的70#和90#沥青进行沥青常规指标试验,并分别用四种沥青和AC-16级配配制混合料进行马歇尔试验,对比研究直馏沥青混合料和半氧化沥青混合料高温、低温和水稳定性等路用性能的特点。结果表明,氧化工艺相比较于直馏工艺,能改善沥青高温性能,但在提高沥青的低温性能和抗老化性方面不如直馏工艺;半氧化沥青混合料抗压强度高于直馏沥青混合料;半氧化沥青混合料的高温稳定性,低温抗裂性和低温状态下的水稳定性均在一定程度上优于直馏沥青混合料;鉴于两种沥青各有优缺点,对于高标准重交通道路的石油沥青,建议采用直馏和半氧化综合生产工艺。     

透水沥青混合料老化特性分析

目的 研究透水沥青混合料(OGFC)老化后的路用性能,比较透水沥青混合料在不同空隙率及不同老化程度下的性能差异并对其老化性能进行预测.方法 以不同时长对空隙率为19％、21％、24％的透水沥青混合料进行老化,进行高、低温及水稳定性能试验,得到其路用性能的变化规律;扫描电镜获取混合料界面的微观形貌进行宏观试验验证;基于灰...     

紫外光及温度老化对冷拌冷铺乳化沥青混合料的性能影响评价

目的 研究紫外光及温度老化对冷拌冷铺乳化沥青混合料(CMA)高温稳定性、低温抗裂性及水稳定性的影响.方法 基于CMA与热拌沥青混合料(HMA)的对比分析,在紫外光老化方面,通过Verhulst生物模型建立沥青混合料各项性能与紫外光老化时间的关系方程,提出紫外光老化速率评价指标,评价各项性能的紫外光老化速率;在温度老化方...