基于正交试验的纳米ZnO/SEBS复合改性沥青性能

为使改性沥青混合料具有良好的性能,能够在一些极端环境下正常使用,选择纳米ZnO和（苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯）SEBS两类改性剂复合对70号沥青进行改性。利用正交试验对复合改性沥青的制备方案进行优化,并通过布氏旋转黏度、针入度、延度、软化点和高低温流变等实验,对纳米ZnO、SEBS、纳米ZnO/SEBS改性沥青以及基质沥青的粘滞性、温度敏感性、高低温流变性能以及PG连续分级进行比较分析,以此确定最优配方。试验结果表明,纳米ZnO/SEBS复合改性沥青最优制备改性剂掺量为3%纳米ZnO+5%SEBS,最优制备方案为先加SEBS后加纳米ZnO;此掺量复合改性沥青的温度敏感性显著降低,低温抗裂性能以及PG连续分级的高低温服务温度范围均有明显改善,对沥青高温性能提升最为显著。     

基于PG的复合改性沥青混合料性能的试验研究

沥青混合料的低温性能是寒区沥青路面低温开裂的主要影响因素,现有的改性沥青低温性能不能满足寒区沥青路面PG技术规范的要求。在黑龙江省常用道路沥青性能与复合改性沥青性能的PG评价结果基础上,对不满足PG_(m~n)低温性能标准的黑龙江省道路沥青进行了进一步的复合改性,对相应的复合改性沥青混合料性能进行了PG评价,研究目标是研发适合PG_(m~n)技术标准的黑龙江省道路沥青。研究内容包括:复合改性剂与复合改性沥青混合料的组成设计,复合改性沥青混合料高低温性能评价等。研究结果表明,以PG技术指标为标准的复合改性沥青混合料的高温车辙与低温开裂性能均有较明显的提高,基本满足PG_(m~n)技术标准的要求。研究结果对改善黑龙江省沥青路面的低温性能具有一定的理论与实用价值。     

橡胶沥青工艺参数对其性能影响的试验研究

通过沥青常规试验和SHRP性能分级试验,分析研究了橡胶粉粒径、类型、掺量和基质沥青类型等工艺参数对橡胶沥青性能指标的影响.研究表明,橡胶粉的加入可以显著改善沥青的高温性能、低温性能和抗老化性能等,橡胶沥青可达到PG82-28的技术要求.通过系列试验,发现货车胶粉优于小汽车胶粉;20目胶粉优于40目及60目胶粉;通过对不同掺量胶粉的研究,确定了18%的最佳掺量;与90号基质沥青相比,70号基质沥青可使橡胶沥青高温性能更好,但低温性能略差.     

硬质沥青及其混合料路用性能的试验研究

硬质沥青是低标号基质沥青,具有针人度小、粘稠度大、软化点高、延度小的特点,其高温性能优良,温度敏感性较好,但低温性能略差.针对硬质沥青及其混合料的性能指标,尤其是高、低温性能,水稳定性能和疲劳性能,同时与石油沥青Ah-70#、SBS改性沥青进行对比试验研究,以全面了解硬质沥青的使用性能.研究结果为夏季炎热地区、重载交通和长大纵坡路段应用硬质沥青提供了参考.     

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.     

多碎石沥青混合料SAC路用性能

对SAC的2种级配（SAC-25,SAC-20）、3种沥青结合料（A-70,A-30,SBS改性沥青）的高温性能和单轴贯入剪切试验、低温性能、水稳性能等进行了比较试验研究．研究结果表明,采用骨架密实型级配和硬质沥青,其混合料的动稳定度DS约为石油沥青（A-70）混合料的2倍,单轴贯入剪切试验抗剪强度约为石油沥青（A-70）混合料的1．3倍,为SBS改性沥青混合料的1．1．倍,适用于南方湿热地区沥青路面中下面层．     

植物基复配沥青混合料的蠕变性能

为研究植物基复配沥青混合料的流变特性,以进一步考察复配沥青混合料的高低温路用性能,在对基质沥青与植物沥青进行基本性能试验、并确定了两者适宜配合比例得到复配沥青的基础上,采用AC-13级配类型,分别进行了基质沥青与复配沥青混合料的高低温弯曲蠕变试验。基于Burgers模型,以塑性变形、劲度模量S以及蠕变速率m和m/S值及耗散能比等参数,分别评价了混合料的高、低温性能。研究结果表明,植物沥青较70~#沥青温度敏感性大;复配沥青中植物沥青的适宜掺量为70~#沥青质量的10%;复配沥青混合料的高温性能较70~#沥青混合料略差,但均满足规范要求,其低温性能及应力松弛性能亦略次于70~#沥青混合料。     

低温地区沥青结合料参数对沥青路面开裂的影响研究

为了研究河北低温地区沥青结合料参数对沥青路面裂缝病害的影响,以河北低温地区5条高等级公路共计80条路段为依托,采用不同PG分级的90#基质沥青和SBS改性沥青,通过现场调研、DSR动态剪切流变试验以及数理统计方法,分析沥青结合料的材料类型,应用类型以及流变参数与裂缝病害之间的关系.研究结果表明:在河北低温地区,级配碎石基层路面工程的抗横向裂缝性能较好,薄层罩面养护工程的抗纵向裂缝性能较好.对于新建半刚性基层路面和薄层罩面养护工程宜选用PG58-34基质沥青,对于新建级配碎石基层路面工程宜选用PG58-34 SBS改性沥青;相位角为64°左右的SBS改性沥青材料和相位角为81°左右的90#基质沥青材料适用于河北低温地区,不推荐该区域采用PG64-28 SK90#基质沥青;各结合料参数对河北低温地区沥青路面横向裂缝病害的影响权重排列为:材料类型>相位角>应用类型>复数剪切模量,对纵向裂缝病害的影响权重排列为:材料类型>应用类型>相位角>复数剪切模量.     

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。     

甘肃地区Superpave路面材料标准

为了研究甘肃地区Superpave路面材料的应用标准,使Superpave路面更好地与甘肃地区的实际情况结合并进行应用,通过对该地区1971～2000年的气温资料整理统计,利用LTPP气候影响模型计算甘肃地区Superpave路面高温和低温设计温度,得到甘肃地区沥青PG等级；同时结合中国及甘肃地区实际情况,对该地区沥青PG等级进行调整,提出该地区沥青PG分级推荐标准；结合天水过境高速公路及西长凤(西峰—长庆—凤翔)高速公路实体工程,对甘肃陇东地区集料进行调查,通过对集料料源特性及加工特性进行试验研究、指标分析,最终提出了甘肃陇东地区Superpave路面集料推荐标准.     

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。     

基于微观和流变分析的岩沥青改性沥青性能评价

采用埃索70#沥青,以不同掺量的青川天然岩沥青为改性剂制备岩沥青改性沥青.通过红外光谱和差示扫描热量法(DSC)对天然岩沥青及岩沥青改性沥青的微观结构进行分析,研究其改性机理.采用SHRP试验对岩沥青改性沥青的高温、低温和抗疲劳性能进行研究,并对不同掺量的岩沥青改性沥青进行了SHRP-PG分级.微观研究证明,天然岩沥青沥青质的杂原子基团含量高,芳香性和极性强.经过改性,基质沥青的微观结构发生了变化,岩沥青改性沥青的感温性降低,温度稳定性和水稳定性得到增强.流变特性分析表明岩沥青改性沥青的黏度明显提高,高温稳定性和抗疲劳性得到显著改善,可用于非极端低温的环境.     

高掺量SBS改性沥青及其在OGFC中的应用

通过常规沥青指标试验,对不同掺量SBS改性沥青进行测试,并与日本高粘沥青进行对比,发现6%SBS改性沥青的135℃粘度与日本高粘沥青较为接近.采用动态剪切流变仪(DSR)分别进行剪切速率扫描试验和温度扫描试验,对比5%SBS改性沥青、6%SBS改性沥青、日本高粘沥青的零剪切粘度、复数模量和车辙因子.试验结果表明:6%SBS改性沥青零剪切粘度略大于日本高粘沥青,远大于5%SBS改性沥青;日本高粘沥青高温性能优于6%SBS改性沥青.最后通过车辙、飞散、水稳试验对比混合料的性能,试验结果表明:6%SBS改性沥青与日本高粘沥青相比,高温和水稳定性能较为接近;飞散损失略大,但远低于规范上限值.从试验结果分析可知,6%SBS改性沥青用于OGFC混合料是可行的.     

改性剂对SBS改性沥青低温性能的影响

以动态剪切流变仪（dynamic shear rheometer）实测的玻璃化转变温度（Tg）为评价指标，针对同一种油源、不同标号的基质沥青，分析了改性剂结构和掺量对苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）改性沥青低温性能的影响．结果表明，改性剂结构对SBS改性沥青的低温性能影响不大；而改性剂掺量对SBS改性沥青的低温性能有重要影响，这种影响受到基质沥青标号的限制，基质沥青的标号越大，掺量对低温性能的影响越大．     

应用加权密切值法评价基质沥青抗老化性能

对3种中国基质沥青和1种进口基质沥青进行旋转薄膜加热试验（RTFOT）,测试了试验前后沥青的各项性能指标。利用加权密切值法将沥青老化前后质量损失、残留针入度比、残留延度比、软化点增量、粘度比和老化指数等6项评价指标转化为最优密切值这一单项评价指标,同时考虑了各指标的可靠性和有效性的不同,并赋予不同的权重值。试验结果表明：该方法有效克服了采用多种评价指标得到不一致甚至相互矛盾的结果的缺点;评价过程简便易行,评价结果与验证试验结果具有良好的一致性,是选出抗老化性能较好的沥青的一种有效方法。     

用炭黑加劲的沥青混合料的性状

本文通过室内试验和代表性路面的结构分析表明,掺加15—20%的丸状炭黑(以结合料重量计),可以改善沥青混凝土的温度敏感性,有助于减轻低温开裂和减少高温时的车辙量,而其疲劳寿命并未受到不利影响。