基于原子力显微镜的沥青再生机理

沥青的老化严重影响了沥青混合料在实际应用中的耐久性,为了研究沥青的老化和再生机理,将基质沥青进行SHRP(strategic highway research program)老化,利用原子力显微镜(atomic force microscope, AFM)和动态剪切流变仪(dynamic shear rheometer, DSR)技术研究不同掺量的基质沥青和再生剂对老化沥青的再生效果。结果表明:基质沥青和再生剂均能对老化沥青产生再生效果,且随着它们掺量的增大,再生效果变好;老化沥青表面微观结构粗糙不均匀,基质沥青和再生剂的加入有效改善其表面微观形貌,降低其黏附力和粗糙度指标,同时使老化沥青相位角增大、复数剪切模量和抗车辙因子减小;温度的升高有助于再生剂在老化沥青中的扩散。可见再生剂的主要再生机理是增加并扩散老化沥青中缺失的组分。     

道路石油沥青动态热机械分析研究

为了避免针入度分级的不足,本文应用动态热机械分析仪（DMA）测量了道路石油沥青在正弦菏载作用下存储模量和相位角δ随温度的变化情况,试验数据表明,标号小的沥青如果其-30℃模量E1和温度敏感性指标△E/△t小,则其低温抗裂性好,而不同于按针入度分级得到的结论,标号小的沥青低温性能差,这个结论与最新研究成果当量脆点t1.2和针入度指数PI的试验结果相一致,由此可以说明,动态热机械分析仪（DMA）能够确定沥青的低温性能和温度敏感性,为沥青的正确选用提供依据。     

基于等针入度的沥青固有与改善性能的流变性分析

为了研究道路沥青固有与改善性能,在以代表高温性能的针入度指标基础上,研究相同等级针入度条件下的两种类型道路沥青在短期老化过程中针入度及其他指标的变化情况,分析不同道路沥青老化机理。同时再利用动态剪切流变实验对沥青进行高温老化分析,由此得出苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(styrene-butadiene block copolymer)SBS改性沥青的流变性能和抗变形性均优于基质沥青、等同于沥青的改善性能、优于沥青固有性能的结论。     

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。     

多联针沥青针入度测定仪的研制与设计

论文对目前测定沥青针入度试验仪器所存在的主要问题做了总结和分析,结合文献资料的研究基础,对沥青针入度测定仪做了设计。即采用多联杆的测定模式,很好地实现了测定的同一试件、同一环境、同一标准的操作模式。应用案例表明,针入度的测量精度得到了大大提高,这对于客观地反映沥青材料的特性提供了必要条件。同时,多联针沥青针入度测定仪的研制为设备的开发与推广提供了理论依据。     

道路沥青温度敏感性指标的分析与讨论

选用6种传统沥青和6种改性沥青,利用Strategic Highway Research Program（SHRP）试验方法研究了沥青的温度敏感性评价指标。中高温区间利用动态剪切流变仪评价沥青温度敏感性,使用弯曲梁流变仪评价沥青在低温区间的温度敏感性,高温区间沥青的温度敏感性采用旋转粘度仪评价。结果表明SHRP试验得到的试验数据物理意义明确,用来评价沥青的温度敏感性具有明显优势。同时SHRP试验方法可以分不同温度区间对道路沥青的温度敏感性进行评价;中高温度区间推荐使用模量指数作为评价沥青温度敏感性的指标;高温区间下推荐使用粘温曲线斜率作为沥青的温度敏感性评价指标;负温区间推荐使用劲度指数来评价沥青的温度敏感性。     

热塑性树脂对高等级道路沥青性能的增强

根据基准沥青性状，ＥＶＡ的醋酸乙烯脂含量与熔融指数，以及性能改善的预期目标，采用多元共混方式使基准沥青的强度，韧性，粘性和温度稳定性均有明显提高。形成一种路用品质优良的树脂改性沥青。通过常规和专项性能测试，证实了这种ＥＶＡ改性沥青制配成的沥青混凝土能减缓沥青面层低温开裂损坏，提高结构整体强度，减少高温永久变形的累积，从而明显延长了面层的使用寿命。     

沥青胶结料性能评价新指标的研究

针对中国常用的沥青高温指标和温度敏感性指标的不足,首先运用自行研发的稠度测试仪进行了沥青粘弹性分析,发现沥青粘性部分是影响沥青高温性能的关键,由此提出了沥青纯粘性稠度及其计算方法;与沥青混合料动稳定度的比较分析表明：纯粘性稠度克服了中国现有高温指标不适宜评价改性沥青的缺点,可以作为沥青的高温指标。然后,通过稠度与温度关系的分析,提出了表征沥青感温性的稠度－温度指数及其计算方法。最后,给出了沥青纯粘性稠度和稠度－温度指数标准的建议值。     

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。     

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。     

不同拌和方法的沥青混合料路用性能对比

为了研究两阶段拌和对沥青混合料的影响,采用试验评价与细观图像处理技术,对常规拌和与两阶段拌和的沥青混合料路用性能及细观结构进行分析。研究内容包括：两阶段拌和的最佳沥青掺配比确定、常规拌和与两阶段拌和的沥青混合料力学性能对比、不同拌和方法的试件断面细观结构分析。研究结果表明,两阶段拌和对大粒径和大空隙的沥青混合料力学性能提升明显,水稳性和耐高温性有明显提高。研究成果对两阶段拌和的沥青混合料应用具有一定的参考价值。     

基于车辙试验优选沥青高温性能评价指标

选择6种沥青分别进行短期老化前后的常规试验、动态剪切流变试验以及重复蠕变恢复试验,得到常规7种高温性能评价指标。将指标排序结果与模拟沥青路面高温性能的沥青混合料车辙试验结果进行相关性分析,选择最优的沥青高温性能评价指标。     

城市道路交叉口沥青混合料路用性能试验研究

针对南京市气候条件和道路交叉口的交通特点，通过分析集料级配对沥青混合料抗车辙性能的重要影响，选择2组具有较好抗车辙性能的集料级配AC-16I调整型和SAC-16A与2种sBs改性沥青共4组沥青混合料进行全面的路用性能试验，对比研究了混合料的水稳定性、高温稳定性、抗剪切性能、抗疲劳性能、低温抗裂性能、抗压强度和劈裂强度，重点评价了材料的高温抗车辙性能，从而提出了最佳的南京市道路交叉口路面上面层沥青混合料组成设计。     

玻璃集料对沥青混凝土体积参数及路用性能的影响研究

目前,将玻璃作为集料应用于沥青混凝土是一种较为环保的回收利用方式,但现阶段对玻璃沥青混凝土的研究多局限于室内试验,缺乏在实体工程中的检验应用。为此,本文选取0%、5%、10%和15%等4种玻璃掺量进行试验,分析其对沥青混合料体积参数和路用性能的影响规律以及二者之间的内在联系,在此基础上优选一组性能最佳的掺量比例铺筑试验段。结果表明：随着玻璃掺量增加,空隙率与矿料间隙率先减小后增大,沥青饱和度则相反;玻璃沥青混合料的长期性能、高温性能、低温性能、水稳定性以及抗滑性能也随着玻璃掺量的增加而有所下降,掺量在10%以内时各项指标基本满足规范要求,5%掺量时其动稳定度、马歇尔稳定度和残留稳定度略高于普通沥青混合料。实际应用表明,玻璃沥青路面具有优异的路用性能和出色的反光效果,可在路面工程中推广应用。     

重交70#道路沥青不同老化时间的性能变化规律

利用旋转薄膜烘箱对重交70#道路沥青进行0,40,8,18,240,300 min加热来模拟沥青老化实验,测得老化前后70#沥青的“3大指标”及4组分组成,对实验数据进行数理统计方法进行分析.分析表明：重交70#道路沥青的针入度、延度随着老化时间的增长而成指数减小,软化点随老化时间的增加按指数增加的规律;且针入度随着时间减小的速率变化率小于延度随时间减小的变化率;沥青4组分组成的变化规律为：饱和分、芳香分含量随着老化时间的增加均有减小的趋势,而沥青质、胶质含量随老化时间的增加而增加,且其中胶质的变化率最大.     

阳离子道路乳化沥青改性

在不改变胺化木质素为乳化剂的道路乳化沥青的筑路工艺，装备的条件下，加入复合添加剂进行改性，保留了原乳化沥青的优点，缩短了初凝时间，提高了粘聚力和抗磨性能。     

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。     

不同级配沥青碎石基层性能的对比研究

研究了3种级配沥青碎石混合料的低温抗裂性、水稳定性和高温稳定性．分别采用弯曲梁试验、冻融劈裂试验与车辙试验方法进行试验,并进行相关指标的对比分析．研究结果表明,不同级配对混合料性能具有较大影响．当采用混合料集料粗细集料相对比例较好的4#和6#级配,在最佳沥青含量下形成良好的骨架结构后,混合料各项性能都较好．     

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.     

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。