基于表观黏度的新疆岩沥青改性沥青的老化动力性能研究

本文通过室内模拟老化试验,探究了不同老化条件下基质沥青和新疆岩沥青改性沥青表观黏度的变化规律,以黏度为参数建立了老化动力学模型,求得老化反应活化能和老化反应总速率等动力学参数。研究表明：短期老化过程中两种沥青的表观黏度呈指数增长;改性沥青具有更低的反应速率和更高的活化能;所建立模型的计算值与实测值相关性较高;能够准确的表征新疆岩沥青改性沥青和基质沥青老化过程中表观黏度的变化规律。     

委内瑞拉岩沥青改性沥青配制及老化机理

委内瑞拉岩沥青(VRA)是一种批量开采时间不长的岩沥青,为探究不同掺量下VRA改性沥青的掺配性能及老化机理,本文针对VRA改性沥青,选取0%、4%、8%、12%、16%和20%六种VRA掺量开展RTFOT老化前后的质量、三大指标、黏度、AFM等测试,计算分析质量损失、残留针入度比、软化点增量、延度变化、黏度比、老化指数、AFM二维图、AFM三维图、AFM图表面粗糙度等技术指标。研究表明：随VRA掺量增长,VRA改性沥青老化前后针入度呈指数下降、135 ℃旋转黏度呈指数上升、软化点呈线性上升、15 ℃延度急剧下降并趋于平稳、质量损失绝对值呈线性增加、粗糙度呈凹型抛物线变化,4%-8%VRA改性沥青老化前后技术性能较好,是一种优质的岩沥青改性沥青。     

岩沥青复合改性沥青流变性能

为改善岩沥青改性沥青的流变性能,使其更好地应用于实际工程,分别添加不同掺量的胶粉、SBS和岩沥青,制备得到胶粉/岩沥青复合改性沥青(CR/RACMA)和SBS/岩沥青复合改性沥青(SBS/RACMA),采用针入度、软化点和黏度试验筛选改性剂掺配方案,应用频率和温度两种扫描模式下的动态剪切流变(DSR)和弯曲梁流变(BBR)试验分析岩沥青复合改性沥青的流变性能,利用Black曲线探讨岩沥青复合改性沥青的时温等效原理有效性及黏弹特性,并通过多应力蠕变恢复试验评价岩沥青复合改性沥青的抗永久变形能力.结果表明,CR/RACMA较SBS/RACMA具有更好的高温性能和温度敏感性;CR/RACMA较SBS/RACMA具有更优的PG分级,其中添加18%胶粉和5%岩沥青的CR/RACMA的PG分级最优;SBS/RACMA具有更加明显的时温依赖性,而CR/RACMA不适用于时温等效原理;CR/RACMA较SBS/RACMA具有更高的弹性成分和更小的不可恢复应变,其中添加18%胶粉和5%岩沥青和添加14%胶粉和12%岩沥青的复合改性沥青表现出相近的抗永久变形能力.综合流变性能试验分析得到18%胶粉和5%岩沥青是岩沥青复合改性沥青的合理掺配.     

硅灰改性沥青老化动力性能研究

文章通过旋转薄膜老化试验,研究了基质沥青和硅灰改性沥青在不同老化温度和老化时间下软化点的变化规律,并以软化点为参数建立了硅灰改性沥青的老化动力学模型。结果表明:与基质沥青相比,硅灰改性沥青的软化点随着老化温度和老化时间变化的变化率更低;以软化点为参数建立的老化动力学方程能较好地表征硅灰改性沥青的老化过程。     

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.     

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.     

青川岩沥青改性沥青及其混合料技术性能研究

为了探究青川岩沥青对改性沥青及其混合料性能的影响,对掺量为6%、8%、10%、12%的改性沥青及基质沥青分别进行动态剪切流变试验和重复蠕变试验,由此确定青川岩沥青的最佳掺量,并对最佳掺量的青川岩沥青改性沥青混合料与基质沥青混合料进行路用性能试验研究.结果表明:掺量为8%时,改性沥青的综合性能最佳;岩沥青的添加可有效改善沥青混合料的高温稳定性能、水稳定性能,但对低温抗裂性能的影响,还需通过进一步的试验研究加以验证.     

阿尔巴尼亚岩沥青材料性质及其改性沥青性能分析

为了揭示阿尔巴尼亚岩沥青(Albania Rock Asphalt,简称ARA)的材料性质和改性机理,通过沥青含量、四组分、沥青性能、XRD衍射、红外光谱和荧光显微等室内试验对ARA的原材料性质及其改性沥青的路用性能进行了分析。结果表明:ARA中沥青含量高达70%以上,是一种沥青质和胶质含量较高的硬质沥青,其矿物质成分主要包括硅酸盐、碳酸钙和硫酸钙及少量氧化铁和氧化铝等金属氧化物;将ARA掺入石油沥青中是一种物理混融的改性过程,二者之间具有很好的相容性,可起到天然沥青物质增黏增弹和矿物质增劲增韧的作用,从而可有效地提高改性沥青的高温稳定性、温度敏感性、抗老化性能、抗剥落性能和施工安全性。因此,ARA作为一种天然沥青改性剂可用于改善沥青路面的使用性能,其适宜掺量为基质沥青质量的10%～20%。但应用过程中,宜采用538℃燃烧法快速测试其沥青含量,当采用湿法工艺时应加强搅拌,以确保其改性沥青的均匀性。     

生物沥青及岩沥青复合改性沥青使用性能

为研究生物沥青及岩沥青复合改性沥青结合料使用性能,在60%范围内对不同掺量(质量)生物沥青及岩沥青复合改性沥青进行针入度、软化点、延度、黏度和RTFO短期老化试验,考察基质沥青在生物沥青和岩沥青复合改性作用下各性能的变化.试验结果与分析表明:在保持生物沥青及岩沥青复合改性沥青结合料与对照组基质沥青结合料的25℃针入度一致时,岩沥青与生物沥青的比值和复合改性剂的掺量变化成正比例关系;复合改性沥青针入度指数PI值增大,温度敏感性得到改善;复合改性沥青的高温性能先略有降低而后一直提升,复合改性剂掺量约为15%时达到对照组基质沥青水平;复合改性沥青RTFO后残留针入度比先略有减小而后一直增大,复合改性剂掺量约为20%时达到对照组基质沥青水平,软化点变化提升明显;然而,沥青的延度随着复合改性剂的掺入而大幅降低,但沥青混合料弯曲试验对低温性能的验证显示,复合改性剂的掺量不超过30%时,复合改性剂的掺入不会降低沥青的低温性能,反而有一定改善.综上所述,在20%～30%掺量范围内,将复合改性剂替代部分石油沥青不会降低沥青的各类性能,甚至均有一定提高,且适应不同性能要求时掺量范围上限或下限可适当放宽.     

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.     

岩沥青与玄武岩纤维复合改性沥青混合料性能研究

岩沥青改性沥青具有较好的抗车辙能力、抗水损坏能力和抗疲劳能力,但低温抗裂性能较差,以玄武岩纤维和聚酯纤维作为岩沥青的增强材料,采用车辙试验、低温弯曲试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验和三轴剪切试验分别对比了岩沥青和纤维复合改性沥青混合料、基质沥青混合料以及SBS(styrene butadiene styrene)改性沥青混合料的高、低温性,水稳定性能,力学性能。试验结果表明,青川岩沥青与纤维复配的复合改性沥青混合料具有优良的路用性能,纤维的加筋作用能够有效改善岩沥青改性沥青的低温抗裂性能,且玄武岩纤维的改性效果优于聚酯纤维,推荐最佳的复配方案为6%青川岩沥青+0.30%玄武岩纤维。     

委内瑞拉岩沥青改性沥青混合料配合比设计及性能研究

委内瑞拉岩沥青(Venezuela Rock Asphalt,简称VRA)中沥青含量高达95%以上,是一种沥青含量高、灰分杂质少且易于加工的硬质天然沥青。为了分析其用于沥青改性剂的适用性,选取表面层常用AC-13C型沥青混合料,在0%～1%范围内按0.25%间隔选取5种不同VRA掺量,对其改性沥青混合料进行了配合比设计和路用性能检验。首先,以普通沥青混合料配合比设计结果为基准,根据VRA中纯沥青和矿物质分别等量替代普通沥青混合料中基质沥青和矿粉的原则,提出了VRA改性沥青混合料配合比设计调整的计算公式;同时,通过干法和湿法两种拌和工艺对比,确定了适宜于VRA改性沥青混合料拌制的温度范围与干法工艺。然后,分别进行了不同VRA掺量改性沥青混合料的路用性能试验,结果显示,随着VRA掺量的增加,VRA改性沥青混合料的马歇尔稳定度、动稳定度、抗弯拉强度和劲度模量呈加速递增变化,残留稳定度和冻融劈裂强度比呈先增加后减小变化,而流值呈递减变化,最大弯拉应变呈平缓的加速递减变化,表面渗水系数和构造深度变化不大。研究结果表明,VRA的掺入可有效增强其改性沥青混合料的整体黏结性能和抗变形能力,并显著提高高温稳定性和抗疲劳性能,有效改善水稳定性,但对低温抗裂性能有一定的不利影响,而对表面抗渗和抗滑性能无明显影响。故VRA较适合于南方地区沥青路面使用,根据试验结果建议VRA的适宜掺量范围为其改性沥青混合料质量的0.25%～0.75%。     

高含量SBS改性沥青老化性能及老化机理

为探究老化对高含量苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(Styrene-butadiene-styrene, SBS)改性沥青性能(高粘沥青)的影响,通过室内试验模拟高粘沥青短期、长期老化,通过针入度、软化点、延度试验,流变试验,傅里叶红外光谱试验以及原子力显微镜试验测试老化沥青的物理性能、流变性能以及沥青组分。试验结果表明：随着老化程度的增加,高粘沥青25℃针入度、15℃延度减小,软化点、复数模量、蠕变速率增大,恢复率R先减小后增大,不可恢复蠕变Jnr与相位角则反之;高粘沥青前期老化以SBS降解为主,后期以沥青的热氧老化为主;老化过程中,高粘沥青发生化学反应产生羰基、亚砜基等含氧官能团,微观形貌中“蜂”形结构数量降低,单个面积增大;高粘沥青老化过程中,短期老化对其性能影响较小,长期老化则反之。     

布敦岩沥青改性沥青混合料试验研究

通过电子探针检测，测得了布敦岩沥青的矿物组成元素主要为碳、氧、硫、硅、镁、铝、钙、钾及铁等；微观形态结构表明布敦岩沥青中有的岩矿是多孔材料，沥青和岩矿相互包容．沥青组分试验表明，跟普通石油沥青相比，该种岩沥青的沥青质含量很高而胶质含量较低．不同温度的针入度结果则揭示了布敦岩中的沥青能明显改善基质沥青的高温性能，但同时降低其低温性能．高温弯曲蠕变试验进一步证实了布敦岩沥青对沥青混合料的高温性能具有显著的改性作用．     

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.     

利用印尼布敦岩沥青制备改性沥青

目的研究配料比、表面活性剂及反应时间、温度等因素对油分回收率的影响;测试改性沥青的结构,针入度、软化点及延度;分析SBS改性沥青、硅藻土改性沥青结构.方法以减压渣油作溶剂,提取印尼布敦岩沥青中油分;用提取的岩沥青油分制备改性沥青,通过红外光谱图、扫描电镜照片分析其结构.结果当布敦岩沥青与减压渣油的配料质量比为1∶1.5,表面活性剂w=0.5%,反应时间2 h,反应温度140℃时,油分回收率可高达90.1%;随改性剂SBS掺量的增大,改性沥青的针入度降低,软化点升高,延度有所改善;随硅藻土掺量的增大,改性沥青针入度大大降低,软化点升高,延度降低.当SBS掺量为1%~2%时,SBS改性沥青各项性能得到明显改善;当硅藻土掺量为12%~15%时,试验结果最佳.结论利用减压渣油提取布敦岩沥青中的油分,经过滤得到的渣油与油分的混合物,无需再做分离处理,即可进行改性实验.与常规方法相比,不仅提高了回收率,而且降低了生产成本;利用布敦岩沥青油分制备改性沥青,不但拓展了改性沥青的研制方法,而且提高了布敦岩沥青的使用价值..     

抗紫外线改性沥青老化性能分析

为确定抗紫外线改性剂的品种和剂量,以提高沥青路面的路用性能。本文通过沥青紫外线老化试验进行对比分析得出:炭黑、抗氧剂及丁苯橡胶均有改善效果;综合分析,在青海强紫外线地区可首选丁苯橡胶作为沥青抗紫外线的改性剂。     

橡胶粉改性沥青老化性能试验研究

为研究橡胶粉细度、用量及溶胀时间对胶粉改性沥青老化性能影响.试验选用AH-70基质沥青,橡胶粉选用40目、60目和80目,进行沥青老化试验研究.试验结果表明：橡胶胶粉对沥青老化性能有较好的提升作用,但若胶粉在沥青中溶胀时间不够,对沥青改性并非胶粉越细越好.     

基于人工神经网络的超稠油表观黏度预测

对辽河超稠油表观黏度与温度、剪切速率的关系进行了全面的研究,结果表明超稠油的表观黏度是温度与剪切速率的函数,表观黏度随温度的升高而减小,随剪切速率的增大而减小.运用人工神经网络的方法来模拟各种影响因素与超稠油表观黏度之间的映射关系,建立了超稠油表观黏度的预测模型.这种方法综合考虑了温度、剪切速率对超稠油表观黏度的影响,模型所需参数少、计算简单、预测精度较高,为原油管道工艺计算和管道运行提供了较精确的黏度参数.