基于线黏弹范围的改性沥青动态流变性能

为了比较改性沥青在较宽频率范围内的流变性能,选择SBS、高弹、高黏和高强等4种改性沥青与基质沥青进行动态力学分析通过应变扫描试验,发现在相同复数模量时,4种改性沥青的线黏弹范围均小于基质沥青.在线黏弹范围内进行频率扫描试验,并应用时温等效原理分别构建复数模量和相位角主曲线,可区分不同改性沥青的性能差异.结果表明:高弹改...     

SBS、橡胶和高黏改性沥青流变性能对比

为充分认识在同一评价体系中不同改性沥青高低温流变性能,使用动态剪切流变仪对SBS、橡胶和高黏改性沥青分别进行应变扫描试验,确定其线性黏弹性范围,进行频率扫描试验和多重应力蠕变恢复试验分析其高温性能。同时使用弯曲梁流变仪对3种改性沥青进行弯曲蠕变劲度试验分析其低温性能。研究结果表明:根据应变扫描试验结果,当应变小于10%时,SBS、橡胶和高黏改性沥青处在线性黏弹性范围内。根据频率扫描试验结果,使用Sigmoidal模型拟合SBS、橡胶和高黏改性沥青的复数剪切模量主曲线光滑连续,且均是简单的流变材料; SBS、橡胶和高黏改性沥青在低频状态下复数剪切模量相差较大,在高频状态下复数剪切模量相差较小。根据多重应力蠕变恢复试验结果,相比SBS和高黏改性沥青,橡胶改性沥青具有较高的流动变形特性;高黏改性沥青的抗永久变形能力优于橡胶和SBS改性沥青。低温弯曲蠕变劲度试验中,蠕变劲度和蠕变速率均与温度呈指数关系。通过蠕变劲度和蠕变速率可知,高黏改性沥青的低温抗裂性优于SBS和橡胶改性沥青。此外,用蠕变劲度指数衡量改性沥青的低温感温性,可知高黏改性沥青温度敏感性低于SBS和橡胶改性沥青温度敏感性。因此,在流变性能方面,高黏改性沥青的高低温性能均优于SBS和橡胶改性沥青。     

煤直接液化残渣中的四氢呋喃可溶物对沥青流变性能的影响

为了研究从煤直接液化残渣(direct coal liquefaction residue,DCLR)中萃取得到的四氢呋喃可溶物(tetrahydrofuran soluble,THFS)作为改性剂对沥青流变性能的影响,选用SK-90作为基质沥青,分别制备了不同掺量(与基质沥青质量比分别为0%、4%、6%、8%、10%)的THFS改性沥青。通过应变扫描,首先确定沥青的线黏弹范围,其次在线黏弹范围内通过动态剪切流变(DSR)试验和弯曲蠕变劲度(BBR)试验得到车辙因子、疲劳因子、蠕变速率及蠕变劲度模量等,最后,结合CAM模型(一种在动态剪切作用下建立的可描述不同沥青材料宽温宽频主曲线的数学模型)物理参数的分析,对THFS改性沥青的流变特性进行综合评价。研究结果表明:随着THFS掺量的提高,THFS改性沥青的高温稳定性和感温性能越来越好,但低温性能和疲劳性能受到一定的负面影响;按照时温等效原则,复合出THFS改性沥青在45℃下的复数模量主曲线,并对其进行CAM模型拟合,拟合判定系数R~2均在0.999以上。利用CAM模型中物理参数对THFS改性沥青的黏弹特性进行评价,发现添加THFS后降低了沥青的温度敏感性,使其对路表温度变化的适应性增强。综合考虑THFS改性沥青各项性能,确定THFS最佳掺量应控制在6%以内。     

硬质沥青混合料动态、静态模量的试验研究

采用针入度为10/20的硬质沥青和石灰岩集料制备高模量沥青混合料,同时选择了一种PG76—22的SBS改性沥青,进行性能对比。基于体积法的配合比设计完成后,采用马歇尔稳定度试验、车辙试验、三点弯曲试验、间接拉伸试验来评价硬质沥青混合料的高温性能、低温性能和水稳定性。静态回弹模量与动态复数模量均采用单轴压缩试验来完成,采用不同的加载模式,回弹模量采用7级静态加载,复数模量采用不同频率的正弦波动态加载。深入研究了温度对两种模量的影响。基于反曲函数绘制了动态模量主曲线,同时采用Cole-Cole平面分析硬质沥青混合料的黏弹特征。研究认为,硬质沥青可以制备抗车辙性能优异的高模量沥青混合料,相同温度下,硬质沥青混合料的复数模量均高于SBS改性沥青混合料,但37.8℃以上温度时,硬质沥青混合料的黏性流动比例较大。     

基于动态力学分析的改性沥青黏弹性能研究

鉴于目前的沥青黏弹性能评价指标对改性沥青的适用性较差,采用动态力学分析方法对基质沥青和改性沥青进行研究,测定了不同温度和频率下沥青的黏弹性能参数,通过Han曲线和动态黏弹参数的变化规律分析其黏弹性能.结果表明:改性沥青的Han曲线在不同温度下具有不同的温度依赖性,由于其相态结构比较复杂,导致其黏弹性能不同于基质沥青;采用动态力学方法能很好地揭示改性沥青的宏观力学性能与微观结构的相关性.     

厂拌热再生改性沥青混合料的动态黏弹特性

为研究再生改性沥青混合料的动态黏弹特性,进行了沥青混合料性能试验(AMPT),分析了试验温度和荷载频率对再生混合料动态模量和相位角的影响规律,以及旧料掺量、再生剂和老化的作用效应,建立了动态模量主曲线.结果表明:随温度升高,不同荷载频率内,再生混合料动态模量趋于一致,而相位角呈不同的变化趋势,旧料掺量大于70%,相位角峰值消失;高温下再生混合料黏性表现充分,动态模量受加载频率影响较小;中低温时再生混合料相位角随荷载频率增大而减小,温度较高时先增大后减小,峰值及其对应的荷载频率小于新拌混合料,且随旧料掺量增加进一步减小;较宽频域内,再生混合料与新拌混合料动态模量趋于一致,与旧料掺量、再生剂及老化无关.     

基于CAM模型的紫外光老化后沥青胶浆黏弹性参数演化研究

高原地区沥青路面易受紫外光影响,沥青胶浆是决定抗老化性能关键因素.利用室内紫外光环境箱开展沥青胶浆老化试验,运用动态剪切流变仪进行不同辐照时间下沥青胶浆温度(频率)扫描试验,结合CAM模型建立老化后沥青胶浆复数剪切模量主曲线,分析辐照时间对其黏弹性参数影响.研究表明：随辐照时间延长,胶浆复数剪切模量逐渐增大,相位角逐渐减小,两者趋于稳定;CAM模型可拟合不同辐照时间下沥青胶浆复数剪切模量数据,相关系数达0.99以上;当频率f逐渐减小时,平衡剪切模量G_e^*逐渐增大,胶浆抗高温变形性能增强;当频率f逐渐增大时,玻璃态复数剪切模量G_g^*逐渐减小,低温抗变形性能降低,敏感性参数R_G逐渐降低,紫外光老化提升胶浆频率敏感性.     

基于DMA方法的浇注式沥青胶浆高温性能及评价指标

为了研究浇注式沥青胶浆的高温性能及评价指标,采用动态力学分析(DMA)方法,通过动态剪切流变试验,探讨了不同温度、沥青种类、粉胶比对浇注式沥青胶浆高温性能的影响.分析了广义剪切模量与浇注式沥青混合料高温变形之间的相关性,探讨了该指标作为浇注式胶浆高温性能评价指标的适用性,并以车辙深度为控制标准,对广义剪切模量以及60℃条件下的贯入度提出了建议值.结果表明:浇注式沥青胶浆复数剪切模量和相位角受温度、沥青种类、粉胶比因素影响明显;广义剪切模量与混合料永久变形呈良好的线性关系,能作为一种合适的劲度指标评价浇注式沥青胶浆的高温稳定性;60℃条件下,浇注式沥青混合料贯入度指标建议值不大于3.29 mm.     

基于重复蠕变恢复试验的化学改性沥青高温性能

为了探究多聚磷酸(PPA)和反应型三元共聚物(RET)改性沥青的高温流变行为,基于重复蠕变恢复试验,深入研究基质沥青、PPA改性沥青、RET改性沥青及SBS改性沥青在不同加载应力及温度条件下黏弹性响应的变化规律,从温度、应力等方面对改性沥青的延迟弹性进行分析,并将PPA,RET与SBS等3种改性沥青的高温性能进行比较,更加客观地评价PPA和RET两种化学改性沥青的高温性能.采用Burgers模型对试验数据进行拟合,分析了蠕变劲度黏性成分与混合料车辙试验动稳定度的相关关系.结果表明:PPA和RET的加入可显著改善沥青的高温抗变形能力,提高路面的抗车辙性能.     

石墨烯橡胶复合改性沥青高温性能研究

为了研究石墨烯橡胶复合改性剂对沥青高温性能的影响,采用SBS改性沥青作为试验对照组,基于流变学原理,通过动态温度、频率扫描试验,分析改性沥青在动态加载条件下的黏弹性能与流变性能.研究结果表明:改性沥青的车辙因子、复数模量及黏度随着温度的升高而降低,在高温条件下石墨烯橡胶复合改性沥青相较于SBS改性沥青具有良好抗车辙性能...     

基于动态剪切流变试验的硅粉/SBS复合改性沥青性能分析

为研究硅粉与SBS复合改性沥青的流变性能,对不同Si O2含量的硅粉进行沥青3大指标试验,通过动态剪切流变实验(DSR)对基质沥青、硅粉改性沥青、SBS改性沥青和硅粉/SBS复合改性沥青进行流变性能指标测定,并对硅粉掺量为2%、4%、6%、8%的硅粉/SBS复合改性沥青进行系统研究。试验研究表明:硅粉的加入可有效提高复合改性沥青性能,并且Si O2含量越高改性沥青的性能越好。在DSR流变试验中,相同温度下,硅粉的加入使得复数剪切模量G*以及抗车辙因子G*/sinδ均有所上升;硅粉掺量的增加使得复数剪切模量G*以及抗车辙因子呈先增大后减小的趋势,加入掺量为6%硅粉的得到的复合改性沥青性能最优。     

苯乙烯丁二烯苯乙烯嵌段共聚物改性沥青贮存稳定性评价方法

为了研究基于动态剪切流变（DSR）试验的苯乙烯丁二烯苯乙烯嵌段共聚物（SBS）改性沥青贮存稳定性的评价方法,通过选择SBSΙ-D改性沥青为研究对象,测试其在163 ℃下不同贮存时间的离析软化点差,基于相对应的复数剪切模量、相位角以及车辙因子,提出了以复数剪切模量离析参数、相位角离析参数、车辙因子离析参数以及三个参数与温度所形成的线性斜率为参数的SBS改性沥青贮存稳定性评价指标其计算模型。研究结果表明：SBS改性沥青的离析软化点差随着高温贮存时间的延长而逐渐增大,两者基本呈线性关系;离析后SBSΙ-D改性沥青上部1/3的弹性成分、抗变形能力及高温性能明显大于下部1/3;基于DSR试验的SBS改性沥青贮存稳定性评价指标的评价结果与基于离析软化点差所获得的的评价结果具有高度的一致性。     

基于DSR和RV的单宁酸改性沥青高温性能试验研究

探究了单宁酸改性沥青的复数剪切模量、相位角、车辙因子和黏度随着不同温度不同单宁酸改性沥青掺量的变化而变化的情况。分析了根据黏温曲线确定单宁酸改性沥青的拌和温度和碾压温度以及车辙因子与温度的对数关系。研究表明,当温度相同时,随着单宁酸掺量增加,复数模量、车辙因子逐渐提高,而相位角逐渐降低,沥青抵抗高温流变性能增强;相同温度下,黏度随单宁酸掺量增加而增加;碾压温度和拌和温度随单宁酸掺量而成倍增加,建议掺量不大于6%;从布氏黏度和动态黏度,单宁酸的掺入,降低了沥青的感温性,各单宁酸掺量下,车辙因子和温度具有良好双对数线性相关关系,回归系数先减小后增大,对单宁酸改性沥青还需要进一步探讨研究。     

就地热再生沥青混合料的动态力学特性

为探究就地热再生沥青混合料动态力学特性,采用动态剪切流变试验和弯曲流变试验确定了再生剂最佳掺量,并对就地热再生混合料（RAC-13）及SBS改性沥青混合料（AC-13、SMA-13）在4种温度及6种频率下进行单轴压缩动态模量试验,同时结合时温等效原理和CAM模型构建了沥青混合料动态模量与相位角主曲线并分析了其力学性能。结果表明:就地热再生沥青混合料动态模量随频率增加（或温度降低）而增大,相位角随频率增加（或温度降低）先升高后降低。在标准设计条件（20℃、10Hz）下,就地热再生沥青混合料动态模量分别是AC-13、SMA-13的1.6、1.1倍,其具有优异的抗高温抗变形能力且低温抗裂性与SMA-13相当。CAM模型可以拟合得到就地热再生沥青混合料动态模量与相位角在宽频范围内的发展规律,为就地热再生沥青路面结构计算提供参考。     

UHPC-沥青面层黏层动态剪切性能

为探究超高性能轻型组合桥面 UHPC-沥青面层黏层材料动态力学性能,采用伺 服液压系统 UTM-30 对 UHPC-SMA 界面施加动态剪切荷载,通过 5 ℃、15 ℃、25 ℃、35 ℃、45 ℃、60 ℃六种温度和0.1 Hz、0.5 Hz、1 Hz、5 Hz、10 Hz、25 Hz六种加载频率下动态剪切试验,获 得热熔型改性环氧树脂 202、高黏高弹改性沥青 PG100两种典型黏层材料的动态剪切模量和 相位角的变化规律;基于时间-温度等效原理和Sigmoidal函数,采用最小二乘法拟合得到动态 模量主曲线和相位角主曲线. 试验研究表明：动态模量随着温度的升高而减小,随着频率的增 加而变大;而相位角却随着温度的升高而变大,随着频率的增加而减小;黏层材料具有黏弹性 材料动力响应特征. 在相同温度、相同频率下,树脂202的动态模量明显大于沥青PG100,其相 位角明显小于沥青 PG100,且随着温度的升高这种现象更明显;60 ℃时,树脂 202动态模量仍 大于 1.13 MPa,而沥青 PG100 仅为 0.15 MPa 左右;树脂 202 比沥青 PG100 具备更好的抗剪性 能. UHPC-沥青面层黏层最不利工况为高温与低频,与25 ℃、25 Hz（相当于120 km/h）相比,60 ℃、5 Hz（相当于 30 km/h）条件下,树脂 202、沥青 PG100 的动态剪切模量分别下降 34.9%、 88.8 %. 树脂 202、沥青 PG100动态模量主曲线拟合优度 R2 分别为 0.993、0.996,相位角主曲线 拟合优度R2 分别为0.978、0.989,回归方程的拟合度优良. 通过动态性能主曲线,不仅可以获得 高频率和长时间下的材料特征,同时也可以预测黏层材料的寿命和长期使用性能.     

3种AC-20沥青混合料的动态模量及其主曲线拟合与分析

为了探索沥青路面常用的AC-20沥青混合料的动态模量规律,采用相同料源的粗集料、细集料和矿粉配制了AC-20级配矿质混合料。以马歇尔试验方法确定的最佳油石比,配制了湖沥青改性沥青、SBS改性沥青以及70#基质沥青等3种沥青混合料。采用基本性能试验仪的沥青混合料单轴压缩动态模量试验方法进行了动态模量试验,并在此基础上运用时间-温度等效原理,采用NCHRP09-29提供的Mastersolver Version 2.2对阿伦尼乌斯方程中的参数进行拟合,建立了参考温度为20℃的3种沥青混合料动态模量主曲线。研究结果表明,湖沥青改性沥青AC-20和SBS改性沥青AC-20的动态模量主曲线始终位于基质沥青AC-20上方,说明沥青改性剂对混合料性能改善作用显著;湖沥青改性沥青AC-20和SBS改性沥青AC-20的动态模量主曲线存在逼近、交叉现象,说明不同改性沥青混合料性能表现出不同的适用范围。     

低温敏性高黏弹沥青冲击隔离防护材料研制及其黏弹性研究

通过分析改性剂和增塑剂在沥青改性中的作用机理,确定了采用高掺量线型SBS、高掺量芳烃油和氧化剂复配改性沥青的技术路线和高温高速剪切共混的改性工艺,制备了低温敏性高黏弹沥青冲击隔离防护材料,系统测试了高黏弹沥青不同时温条件下的微观结构和剪切模量等.研究表明：研制的高黏弹沥青在充分溶胀、交联后,沥青与改性剂形成了相与相互穿的半互穿网络结构,与10%线型SBS改性沥青相比,其动态剪切模量和温敏性大幅度降低;与针入度温敏性表征方法相比,采用动态剪切模量温敏性表征方法更能准确反映沥青材料的温敏性.     

基于氧化动态模型的沥青热氧老化性能预测

为研究沥青热氧老化过程中的动态变化规律,对3种沥青在不同时间和温度条件下进行热氧老化,采用动态流变剪切仪对各老化后的沥青试样进行动态频率扫描试验,得到沥青的复数剪切模量、相位角主曲线,进而获得各试样的交叉模量,分析交叉模量在沥青老化过程中随老化时间和老化温度的动态变化规律,建立预测交叉模量的氧化动态模型.研究结果表明,无论是石油沥青还是改性沥青,交叉模量对数的倒数在老化开始一段时间增长速度较快,后期逐渐缓慢趋于线性增长;氧化动态模型可预测沥青经任意温度和任意时间老化后的交叉模量;每种沥青都有其各自的老化路径.     

多尺度条件下高弹高黏改性沥青耐老化及存储稳定性诊断评价

为探究高性能添加剂对传统改性沥青抗老化行为的增强机制及其存储稳定性的影响特征，在掌握高弹高黏改性沥青基本物理性能参数的基础上，通过傅里叶红外光谱仪、动态剪切流变仪、荧光显微镜等多尺度测试手段，分析了不同老化状态下高弹高黏改性沥青的宏观流变力学行为及其微结构组成与形貌特征.结果表明：改性剂能够对传统改性沥青的基本物理性能有显著改善，残留针入度、软化点增量和残留延度等指标能够较好地评价沥青的耐老化性；傅里叶红外光谱中没有新出现的特征峰，表明沥青改性过程中以物理共混为主，羰基官能团指数、亚砜基官能团指数和聚合物指数能有效反映不同改性沥青的老化程度；通过动态剪切流变频率扫描试验获取的相位角、车辙老化指数及复数模量主曲线能够有效评价不同老化程度下沥青的流变力学行为；不同添加剂在传统改性沥青内部的分散、相容与交联状态存在差异，显著影响其内部的3维空间网状结构，进而导致其呈现不同的存储稳定性；以热塑性橡胶为主要成分的添加剂增强了传统改性沥青的耐老化能力及存储稳定性能.研究成果可为高性能添加剂的甄选及先进沥青基材料的生成与调控提供理论依据与技术保障.     

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。