布敦岩沥青改性沥青高温性能分析

利用扫描电镜(SEM)观察布敦岩沥青及其岩石矿物的细观结构,并对布敦岩沥青中岩石矿物进行X射线衍射试验(XRD)分析其组成成分;通过沥青高温性能常规试验、Brookfield旋转黏度试验、动态剪切流变试验对布敦岩沥青改性沥青的高温性能进行系统研究.结果表明:布敦岩沥青是"沥青—矿物"共混物,其岩石矿物主要成分为CaCO_3;布敦岩沥青改性沥青高温性能明显优于70#基质沥青,且布敦岩沥青掺量越高,其高温性能越好;布敦岩沥青改性沥青的车辙因子G*/sinδ与试验温度之间有较好的指数函数关系,而与布敦岩沥青掺量之间有较好的线性函数关系;布敦岩沥青改性沥青的等车辙因子临界温度T_(G*/sinδ)与布敦岩沥青掺量之间有较好的线性函数关系;试验温度较低时,布敦岩沥青掺量的变化对改性沥青高温性能的影响更为显著.     

基于流变性能的抗油蚀改性沥青高温特性

为有效评价抗油蚀改性沥青的高温特性,采用5％抗油蚀剂对佛山70#、佛山90#两种基质沥青进行改性,并对其抗油蚀性能进行评价.同时,基于流变性能对不同沥青进行高温性能研究,并对不同表征高温特性的指标进行相关性分析.结果表明,与基质沥青相比,抗油蚀改性沥青具有更小的油蚀度,抗油蚀性能优异;抗油蚀改性沥青的相位角δ、不可恢复蠕变柔量Jnr下降明显,复数剪切模量G*、车辙因子G*/sinδ及蠕变恢复率R显著增加,高温性能显著改善;与其他高温指标相比,G*/sinδ与Jnr相关性更好,G*/sinδ更具适用性和准确性.     

老化沥青介入下SBS改性沥青特性研究

目的通过分析不同老化沥青掺量(0%、10%、20%、30%)的再生沥青的温度敏感性、高低温性能、蠕变疲劳性能和微观分析等,系统地研究老化沥青介入下SBS改性沥青的特性.方法对不同沥青的动力黏度、黏温指数(VTS)进行测定和分析;采用高温动态剪切流变仪、弯曲梁流变仪、直接拉伸仪对样品试验,利用荧光显微镜分析了沥青样品成分.结果在高低温下,再生沥青的黏度变化不一致;当老化沥青掺量大于30%时,才能改善再生沥青的温度敏感性;随着老化沥青掺量的增加,再生SBS改性沥青具有更好的高温抗车辙性能,临界开裂温度温度则不断升高;老化沥青少量掺加有利于提高再生沥青的疲劳寿命,大量掺加会降低沥青的蠕变疲劳性能.结论随着老化沥青掺量的增加,再生SBS改性沥青具有更好的高温抗车辙性能,但再生沥青的低温开裂性降低,蠕变疲劳性能下降,SBS分布变得不均匀且粒径大小不一.     

不同老化沥青掺量下的温拌再生沥青性能研究

目的研究在不同温拌剂、不同老化沥青掺量下的温拌再生沥青性能,分析温拌剂和老化沥青对温拌再生沥青的性能影响.方法对不同温拌再生沥青的旋转黏度、动态剪切流变试验的高温性能及抗疲劳性能、弯曲梁流变试验的低温性能进行分析.结果随老化沥青掺量的增加,沥青的旋转黏度、车辙因子及疲劳因子升高,低温蠕变速率下降;降黏型温拌再生沥青A与普通再生沥青相比,黏度下降20%~30%,高温性能和抗车辙能力降低,其抗疲劳性能和低温性能均有不同程度的提高;表面活性型温拌再生沥青B与普通再生沥青相比,其黏度、高温性能和抗车辙能力基本不变,抗疲劳性能和低温性能略有提高.结论老化沥青提高温拌再生沥青施工温度和高温性能,降低其抗疲劳和低温性能.不同温拌剂对再生沥青的性能影响不同,应根据实际需要选择相应温拌剂.     

聚醚胺接枝氧化石墨烯对沥青性能的影响

为了改善氧化石墨烯（GO）在沥青基体中的分散性,提升GO及其衍生物改性沥青的性能,合成了聚醚胺接枝氧化石墨烯（PEA-GO）并通过傅里叶红外光谱（FTIR）试验和X射线衍射光电子能谱（XPS）对聚醚胺接枝前后的GO进行化学结构表征,验证了PEA-GO的成功合成. 对不同掺量GO及PEA-GO改性沥青的性能规律进行了分析,结果表明：相较于GO,PEA-GO对沥青常规性能的改善作用更加明显. 在相同掺量下,PEA-GO改性沥青的针入度、延度、软化点均高于GO改性沥青,而PEA-GO改性沥青的黏度低于GO改性沥青. 在相同掺量下,PEA-GO改性沥青的复数剪切模量（G*）、车辙因子（G*/sinδ）均高于GO改性沥青,当PEA-GO的掺量为沥青质量的0.05%时,改性沥青的G*最高,且PEA-GO改性沥青的相位角（δ）均低于GO改性沥青,表明PEA-GO对沥青的高温抗变形能力、弹性恢复能力、抗车辙能力的改善优于GO.     

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。     

基于动态剪切流变仪试验的温拌沥青老化性能研究

为了研究温拌沥青短期老化和长期老化后性能的变化,该文选用Sasobit和3G两种温拌沥青,加入到70#基质沥青和SBS改性沥青,制备相应的温拌沥青,采用动态剪切流变仪DSR,测试不同温拌剂种类及不同掺量的温拌沥青,测试其复数剪切模量G*和相位角δ。结果表明：Sasobit和3G温拌剂的加入都使沥青短期老化程度降低,Sasobit温拌剂的幅度比3G温拌剂大,且降低幅度随着温度的增大而增大,而3G温拌剂在不同温度下其降低幅度相差无几;长期老化后,Sasobit温拌剂能够使沥青的G*/sinδ值变大,提高沥青的高温性能,3G温拌沥青的高温性能基本不变。     

生物柴油再生沥青胶结料性能

为研究生物柴油再生沥青胶结料的黏附性能与流变性能,通过三大指标和布氏黏度分析生物柴油对老化沥青常规性能的影响;采用车辙因子评价高温性能,疲劳性能通过线性振幅扫描试验(linear amplitude scanning, LAS)测试,并基于黏弹性损伤(viscoelastic damage, VECD)模型对疲劳寿命预测;通过测试有机溶剂与沥青试样的接触角分析其黏附性。结果表明：生物柴油掺量为2%～3%时,能有效恢复老化沥青的三大指标,2%掺量生物柴油可使老化沥青的黏度恢复至基质沥青水平;生物柴油的加入降低了沥青的高温性能,掺量越大沥青试样的高温临界温度越低,但能显著提高沥青的疲劳性能,掺量达到2%时,路面产生5%应变时的疲劳寿命约是基质的1.28倍,产生2.5%应变时约是基质的1.39倍。3%掺量生物柴油再生沥青与两种集料的界面黏附强度均大于基质沥青,其与玄武岩的黏附功达到65.69 mJ/m²,与花岗岩的黏附功可达51.73 mJ/m²。     

高黏改性沥青胶浆黏弹性力学行为分析

为了研究高粘改性沥青胶浆的粘弹力学性能,采用动态剪切流变仪对三种改性沥青在五个粉胶比下制备的15种改性沥青胶浆进行动态剪切流变试验,分析其粘弹力学指标随温度、荷载的变化规律。结果表明：矿粉能够劲化沥青胶结料,提高胶浆的高温抗变形能力;增大沥青的零剪切粘度可以有效提高沥青胶浆的车辙因子（G*/sinδ）,降低其G*/sinδ的温度敏感性,提高其高温抗变形能力;在较高频率下,两种高粘改性沥青胶浆的复数剪切模量（G*）随粉胶比的增幅要远大于普通改性沥青胶浆（GC胶浆）,在粉胶比大于1.2后这种现象尤为突出,因此,从低温性能考虑使用高粘改性沥青时粉胶比不宜大于1.2。     

泡沫沥青再生沥青路面胶结料的多尺度评价

以用水量和沥青发泡温度作为两个主要控制参数进行正交试验,确定沥青发泡合适的制备条件.根据生产调和沥青的原理,将不同掺量的泡沫沥青和基质沥青分别添加到老化沥青中对老化沥青进行再生试验研究,采用旋转黏度与针入度作为评价再生沥青性能的关键指标来衡量沥青再生效果.结合相位角、车辙因子、疲劳因子和黏度等与温度的关系曲线,从流变学角度分析泡沫沥青和基质沥青对老化沥青再生效果的差异性.试验研究表明:相较于传统基质沥青,泡沫沥青再生沥青路面胶结料的性能更好,泡沫沥青内部存在的水分子结构能增强沥青流动性和融合性,增大泡沫沥青与老化沥青的接触面积,补充老化沥青缺失的组分.利用傅里叶红外光谱仪和扫描电镜,从微观角度揭示沥青再生过程和物质变化规律.     

SBS改性沥青车辙因子的改进

分析了车辙因子G＊（sinδ）^-1用于评价沥青,特别是改性沥青高温性能的局限性,结合重复蠕变与恢复试验和Bouldin的模型假设,建立了改进型车辙因子G＊（sinδ）^-9,并通过一种基质沥青和4种丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物（SBS）制备4种SBS改性沥青的动态剪切流变（DSR）试验结果,分析比较了G＊（sinδ）^-9和G＊（sinδ）^-1评价SBS改性沥青高温性能的合理性,得出结论：G＊（sinδ）^-9比G＊（sinδ）^-1作为改性沥青高温评价指标更加合理.     

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。     

EVA分子结构对其改性沥青性能的影响

以秦皇岛AH-70沥青和克拉玛依AH-70沥青为基质沥青,以不同醋酸乙烯(VA)含量的乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)为改性剂制备EVA改性沥青,采用动态力学分析(DMA)方法和荧光显微镜考察VA含量对EVA改性沥青流变性、相容性及常规性能等的影响。结果表明:在测定频率与温度范围内,随着VA含量的增加,EVA改性沥青的相位角δ增大,黏性成分逐渐增加,车辙因子G*/sinδ减小,抗车辙能力逐渐减弱,相容性先增强后减弱;在测定VA含量范围内,当VA含量为25%时,EVA改性沥青的综合性能达到最好;秦皇岛EVA改性沥青的抗车辙能力优于克拉玛依EVA改性沥青,克拉玛依EVA改性沥青的相容性相对较好。     

应用DSR评价改性沥青高温区域的感温性

为了评价改性沥青高温区域的感温性,应用DSR对未老化和经过RTFO短期老化的改性沥青试样分别进行了温度扫描试验。测试高温条件下的G*/sinδ,通过线性回归计算得到感温性指标GTS,并与针入度-温度感应性系数A进行对比分析。结果表明:与A相比,GTS可更准确地评价改性沥青在高温区域的感温性。以GTS作为感温性指标对未老化和经过RTFO短期老化的改性沥青试样的评价结果基本一致,但后者的线性回归相关系数明显大于前者,更有利于实际工程应用。     

泡沫温拌再生沥青抗疲劳性能

为了研究回收沥青掺量对泡沫温拌再生沥青抗疲劳性能的影响,采用三大指标试验、动态剪切流变试验和扫描电镜试验,测试了不同回收沥青掺量下的泡沫温拌再生沥青抗疲劳性能的变化。试验结果表明:随着回收沥青掺量的增加,泡沫温拌再生沥青的疲劳因子和极限疲劳温度值逐渐增大,疲劳寿命值不断减小,抗疲劳性能不断变差;当回收沥青掺量大于等于60%(质量分数)时,泡沫温拌再生沥青的抗疲劳能力显著变差。回收沥青使泡沫温拌再生沥青的表面由光滑细腻逐渐变为清晰的褶皱,刚性增强。     

基于动态剪切流变仪试验的多聚磷酸改性沥青流变特性

为了研究多聚磷酸(PPA)改性沥青的流变性能和疲劳性能,制备不同掺量的PPA改性沥青,采用动态剪切流变仪(DSR)进行温度扫描、时间扫描和频率扫描试验,分析各掺量PPA改性沥青的复数剪切模量(G^*)和车辙因子(G^*/sin δ)随温度、荷载作用次数和加载频率的变化关系,G^*下降到初始值(G0^*)的50%对应的加载次数作为疲劳指标表征PPA改性沥青的疲劳性能。研究结果表明：沥青的G^*值和G^*/sin δ均随着温度的增加而下降,即温度越高,沥青抗剪切变形能力和高温稳定性越差,当温度超过64℃后,持续提高温度对二者基本无影响;PPA改性剂能显著提高沥青的抗剪切变形能力和高温稳定性,2.0%掺量PPA改性沥青的G^*值和G^*/sin δ是70#基质沥青的2.5倍;PPA掺量越高,改性沥青疲劳寿命越大,沥青抗疲劳性能越好,PPA改性沥青疲劳寿命与加载应力在双对数坐标中具有较好的线性递减关系,线性拟合优度R²大于0.9。此外,PPA改性剂可以改善沥青抗剪切变形和弹性恢复能力,尤其当加载频率较低时,改善效果显著。     

木屑液化产物合成的生物沥青性能及机理分析

为促进废物利用及绿色道路材料开发,结合我国木质材料固体废弃物特性及生物沥青发展的需要,将杨木屑液化产物合成树脂,然后加入基质沥青制备生物沥青。分析了合成树脂掺量对生物沥青针入度、软化点、延度及黏度的影响,确定了合理的合成树脂掺量。并探讨了生物沥青的复数剪切模量、相位角、车辙因子在30~80℃温度范围内的变化规律;通过短期与长期老化试验,采用老化前后的针入度比、软化点增值、延度比、黏度老化指数指标分析了生物沥青的耐久性,并与基质沥青及SBS(5%)改性沥青进行对比分析。通过红外光谱分析,讨论了生物沥青的作用机理。结果表明,生物沥青中合成树脂的合理掺量为10%,该掺量的生物沥青复数剪切模量、相位角、车辙因子与SBS(5%)改性沥青较为接近,即生物沥青具有较优良的高温抗车辙性能;生物沥青抗长期老化能力与SBS改性沥青接近,远高于基质沥青。分析认为,生物沥青中的合成树脂可吸收沥青的轻组分使沥青质相互之间的距离缩小,从而改变沥青的黏度;合成树脂在生物沥青中可形成网络结构,提升其高温黏性及低温弹性;合成树脂与沥青交互作用,可增强沥青内部的黏聚力,进而提高了沥青的高温性能及抗老化性能。     

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。     

基于材料复合理论的老化沥青再生规律

通过复合材料的性能模型及相关沥青组分调合模型的研究,从理论上说明了再生沥青材料性能的可设计性及其材料复合效应.以老化沥青和新沥青及再生剂为基质组分,设计复合再生试验,通过常规物理指标、SHRP指标和感温指标分析新沥青、再生剂对老化沥青的复合再生规律,并推导了再生沥青的复合性能模型.试验结果表明:再生沥青与新沥青掺量在针入度、软化点、高温车辙因子、低温劲度模量及针入度指数指标方面具有良好的对数线性或线性复合关系;再生剂与旧沥青的复合针入度符合Grunberg方程,且再生剂对老化沥青的再生规律与新沥青对老化沥青的再生规律基本相同;尽管在低温延度方面,新沥青及再生剂与旧沥青的复合规律均较差,但再生剂对旧沥青延度及其他性能的改善远优于新沥青.     

基于聚辛烯/硫磺的橡胶沥青性能提升技术

为了解掺入聚辛烯与硫磺对橡胶沥青性能的提升效果,以橡胶沥青的抗车辙因子G~*/sin(δ)、软化点及5℃延度值作为评价指标,基于四因素三水平正交试验探究剪切速率、胶粉掺量、剪切时间和剪切温度对沥青高低温性能的影响,并采用优化的工艺参数制备不同掺量(质量分数,下同)聚辛烯(0.5%、1.0%、1.5%)与硫磺(0.1%、0.5%)的橡胶沥青。通过软化点、动态剪切流变(58℃)、动力黏度(60℃)等指标评价其高温性能;开展不同温度下的弯曲梁流变试验研究其低温性能;通过弹性恢复及离析试验分析其弹性恢复能力与储存稳定性,并综合相关性能试验结果推荐聚辛烯与硫磺的最佳掺量。研究结果表明:胶粉掺量的增加可改善沥青高低温性能,剪切时间的延长与剪切温度的增加对橡胶沥青高低温性能影响不显著,剪切速率的加快会降低沥青低温性能,故制备工艺选取胶粉掺量为20%,剪切时间为60 min,剪切温度为180℃,剪切速率为1 000 r/min;单独掺入硫磺对橡胶沥青的高温性能、弹性恢复能力几乎没有影响,与聚辛烯双掺改性则可以改善橡胶沥青的性能,且掺量越高其性能改善效果越显著;不同掺量的聚辛烯与0.1%硫磺双掺可改善橡胶沥青低温性能,同时提升其储存稳定性,在聚辛烯掺量为1.0%条件下效果最优。因此,建议使用0.1%的硫磺和1.0%的聚辛烯制备复合改性橡胶沥青。