多聚磷酸以及多聚磷酸与SBS复合改性沥青混合料路用性能研究

采用加速加载试验、三分小梁弯曲试验、冻融劈裂试验、APA疲劳试验分别研究了多聚磷酸（PPA）以及多聚磷酸与SBS复合改性沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性和疲劳性能,结果表明PPA的加入可以改善沥青混合料的高温稳定性和疲劳性能,随着PPA掺量的沥青增加混合料的低温抗裂性和水稳定性变差。SBS的加入可以改善PPA改性沥青混合料的路用性能,在3%SBS＋1%PPA掺量下复合改性沥青的路用性能可达到5%SBS掺量的SBS改性沥青路用性能。     

沥青马蹄脂碎石混合料抗裂性能研究

以间接拉伸试验为评价方法,研究纤维、沥青以及冻融循环次数对沥青混合料抗裂性的影响。试验结果表明:掺加聚丙烯腈纤维的沥青混合料的抗裂性能优于掺加玄武岩纤维和木质素纤维的沥青混合料;采用橡胶沥青的沥青混合料的抗裂性能优于采用SBS改性沥青和基质沥青的沥青混合料;不论冻融循环次数多少,破坏荷载和破坏应变随沥青类型的变化规律大致表现为:橡胶沥青SBS改性沥青基质沥青。     

玄武岩纤维与布顿岩沥青复合改性沥青混合料性能及改性机理

提高单一纤维和天然沥青改性沥青混合料的综合路用性能一直是工程界和学术界关注的热点。基于板带拉伸试验、BBR和DSR试验优化出了适宜的BRA与BF掺量范围,采用室内马歇尔、车辙、低温弯曲、浸水马歇尔、冻融劈裂、及四分点加载疲劳试验研究了BF/BRA复合改性沥青混合料的路用性能和抗疲劳性能。结果表明,将BRA与玄武岩纤维复配后可实现二者对BRA/BF复合改性沥青高温性能改善效果的叠加作用,BRA对玄武岩改性沥青低温性能有不利影响;掺加BF/BRA复合改性剂极大提高了沥青混合料的高温抗车辙性能,0.2%BF+25%BRA、0.3%BF+20%BRA、0.4%BF+15%BRA三种复合改性混合料的弯曲应变可达到3 000με以上,BRA/BF复合改性沥青混合料抗水损害性能优良。BRA/BF复合改性沥青混合料疲劳优于SBS改性沥青混合料,且疲劳寿命对应变水平的敏感性小于SBS改性沥青混合料。玄武岩纤维对沥青混合料疲劳性能的改善机理在于其"加筋阻裂作用"、"吸附稳定作用"、"界面增强作用"、"传力、消散力作用"及"加箍锁作用",有效延缓了加载过程中微裂缝的发生和发展,BRA对沥青混合料的改性机理在于其提高了沥青胶浆与集料之间的粘附性与沥青沥青混合料的劲度模量     

纤维微表处路用性能的影响因素

为了研究高寒高海拔环境下纤维类型及用量、改性乳化沥青类型对微表处路用性能的影响,采用3种乳化沥青和4种纤维制备纤维微表处混合料,并对其抗磨耗性能、抗水损性能、抗轮辙变形性能及低温抗裂性能进行试验研究。结果表明:掺量在0.1%~0.3%范围内时,纤维掺量越大低温抗裂性能越好;微表处中加入聚丙烯纤维或玄武岩纤维,其综合路用性能表现最优;SBS/SBR复合改性乳化沥青综合了SBS和SBR改性乳化沥青的优势。     

季节性冰冻区PPA/SBS复合改性沥青工厂化参数与性能评价

通过对多聚磷酸与SBS复合改性沥青及其混合料性能的系统研究,分析了影响PPA与SBS复合改性沥青性能的多个工厂化生产参数,针对季节性冰冻区的特殊要求,提出了PPA掺加顺序、剪切速率、发育温度、发育时间的合理取值范围,评价了PPA与SBS复合改性沥青的针入度分级和PG分级;采用室内加速加载模拟试验、低温冻断试验、低温小梁弯曲试验和四分点加载疲劳试验对PPA与SBS复合改性沥青混合料的路用性能进行了验证,并将其与4.5%SBS改性沥青混合料进行了对比,进而推荐了适宜的PPA与SBS掺配比例。结果表明,PPA与SBS复合改性沥青混合料比4.5%SBS改性沥青混合料具有更优的高温稳定性及抗疲劳耐久性,适用于在季节性冰冻地区推广应用。     

SBS/纳米SiO2复合改性再生沥青混合料抗裂性能研究

为解决再生沥青混合料抗裂性能不足的问题,选择纳米SiO2和SBS为改性剂,分别制备纳米Si O2改性再生沥青混合料、SBS改性再生沥青混合料、SBS/纳米SiO2复合改性再生沥青混合料和普通再生沥青混合料,对几种混合料进行试验,包括圆盘拉伸试验(DCT)、小梁试验和疲劳试验,以确定不同沥青混合料的抗裂性能。结果表明,使用改性沥青对再生沥青混合料的低温性能和抗疲劳性能有促进作用,且SBS/纳米SiO2复合改性再生沥青混合料的整体抗裂性能最优。为此,建议应用较高掺量旧沥青路面材料(RAP)时,采用SBS/纳米SiO2复合改性沥青会显著改善整体混合料的抗裂性能。     

多聚磷酸复配TB胶粉改性沥青流变特性及其混合料路用性能

基于针入度评价体系和PG分级体系研究了多聚磷酸(PPA)与Terminal Blending(TB)胶粉复合沥青性能,优化了最佳的PPA与TB胶粉掺量范围,采用车辙、低温弯曲、浸水马歇尔、冻融劈裂试验和四分点加载疲劳试验研究了PPA与TB胶粉复合改性沥青混合料的路用性能、抗疲劳性能和自愈合性能,并将其与4.5%SBS改性沥青混合料进行了对比。结果表明:TB胶粉改性沥青低温性能和抗疲劳性能优良,但其高温性能较差,将TB胶粉与PPA复配后可实现二者对沥青混合料高低温性能和抗疲劳性能改善效果的优势互补;在1.0%~1.5%PPA掺量和18%~24%TB胶粉掺量范围内TB与PPA复合改性沥青可替代4.5%SBS改性沥青,且PPA与TB胶粉复合改性沥青混合料具有更优的路用性能和抗疲劳性能;1.0%PPA+18%TB、1.25%PPA+22%TB、1.5%PPA+26%TB 3种复合改性沥青混合料疲劳寿命比4.5%SBS改性沥青混合料高40%~110%,室温放置4个月后的自愈合性能为SBS改性沥青混合料的2.5倍,掺TB胶粉改性沥青显著提高了PPA改性沥青混合料的抗疲劳耐久性和自愈合性能。推荐PPA与TB胶粉复合改性沥青中,适宜的PPA掺量为1.0%~1.5%,TB胶粉合理掺量为20%~24%。     

胶粉与RET复合SBS改性沥青老化前后流变特性及其混合料性能研究

为了改善高海拔寒冷地区沥青路面的耐久性能,采用自制的"紫外光与热老化模拟老化环境箱"进行室内加速老化试验,模拟紫外光与热耦合作用对高原高海拔地区沥青路面的老化作用,基于延度、软化点、弹性恢复率、DSR、BBR试验和车辙、低温弯曲、冻融劈裂及四点弯曲疲劳试验研究了胶粉与RET复合SBS改性沥青老化前后流变特性及其混合料路用性能。试验结果表明:随着胶粉、RET掺量增大,复合改性沥青老化后的低温性能提高,相较于SBS改性沥青,胶粉与RET复合SBS改性沥青具有优良的抗紫外光与抗老化性能;掺加RET可显著提高低剂量SBS改性沥青及其混合料的高温性能,但是RET对胶粉、SBS改性沥青低温性能提高幅度不大,甚至有负面影响,建议采用胶粉、SBS与RET或胶粉与RET复合SBS改性方案以提高RET改性沥青混合料的低温性能;相较于SBS改性沥青和SBS与胶粉复合改性沥青,胶粉与RET复合SBS改性沥青具有优良的抗疲劳性能,对于高原高海拔强紫外光辐射地区可优先采用胶粉与RET复合改性沥青或胶粉与RET复合SBS改性沥青。工程实践证明,胶粉与RET复合SBS改性沥青能够改善路面抗车辙性能、提高路面水损害及抗裂性能,其老化前后的抗裂性能优于SBS改性沥青,采用胶粉与RET复合SBS改性沥青混合料延长了高海拔寒冷地区沥青混凝土道路的使用寿命。     

玻璃纤维对沥青混合料路用性能的影响

通过单轴拉伸试验、半圆弯拉试验和冻融劈裂试验等,考察了纤维类型和埋深与沥青的黏结作用,并分析了玻璃纤维掺量对基质沥青/改性沥青混合料高温稳定性、低温性能、中温抗裂性能和水稳定性的影响。结果表明,玻璃纤维与基质沥青/改性沥青的黏结强度高于玄武岩纤维和钢纤维,且改性沥青与纤维的黏结效果优于基质沥青。相同玻璃纤维掺量时,改性沥青混合料的稳定度、马歇尔模数、破坏拉伸应变、劈裂抗拉强度、断裂能、层底抗拉强度和层底抗拉应变都要高于基质沥青混合料,流值和破坏劲度模量都小于基质沥青混合料;改性沥青混合料有相较基质沥青混合料更好的高温稳定性、低温抵抗变形能力和中温抗裂性能。适量玻璃纤维的掺加有利于提高基质沥青/改性沥青混合料的劈裂强度,玻璃纤维-改性沥青混合料的水稳定性高于玻璃纤维-基质沥青混合料。玻璃纤维掺量为0.30%的改性沥青混合料具有最佳的路用性能。     

多聚磷酸复配Terminal blend胶粉改性沥青流变特性及其混合料路用性能

基于针入度评价体系和PG分级体系研究了多聚磷酸(PPA)与Terminal Blending胶粉复合沥青性能,优化了最佳的PPA与TB胶粉掺量范围,采用车辙、低温弯曲、浸水马歇尔、冻融劈裂试验和四分点加载疲劳试验研究了PPA与TB胶粉复合改性沥青混合料的路用性能、抗疲劳性能和自愈合性能,并将其与4.5%SBS改性沥青混合料进行了对比。结果表明,TB胶粉改性沥青低温性能和抗疲劳性能优良,但其高温性能较差,将TB胶粉与PPA复配后可实现二者对沥青混合料高低温性能和抗疲劳性能改善效果的优势互补。在1.0%~1.5%PPA掺量和18%~24%TB胶粉掺量范围内TB与PPA复合改性沥青可替代4.5%SBS改性沥青,且PPA与TB胶粉复合改性沥青混合料具有更优的路用性能和抗疲劳性能。1.0%PPA+18%TB、1.25%PPA+22%TB、1.5%PPA+26%TB三种复合改性沥青混合料疲劳寿命比4.5%SBS改性沥青混合料高40%~110%,室温放置4个月后的自愈合性能为SBS改性沥青混合料的2.5倍,掺TB胶粉改性沥青显著提高了PPA改性沥青混合料的抗疲劳耐久性和自愈合性能。推荐PPA与TB胶粉复合改性沥青中,适宜的PPA掺量为1.0%~1.5%,TB胶粉合理掺量为20%~24%。     

BRA与SBR复合改性沥青及其混合料技术性能研究

为了弥补BRA改性沥青低温抗裂性能方面的技术缺陷,提出采用SBR与BRA复配方案对其进行改善。通过对不同BRA掺量下的BRA与SBR复合改性沥青流变特性,以及复合改性沥青混合料路用性能研究,结果表明,BRA掺量在10%~15%时,复合改性沥青混合料综合路用性能最佳,BRA与SBR复合改性沥青混合料的各项路用性能可达到甚至超过了SBS改性沥青混合料。     

纤维与天然沥青复合添加剂组成优化及其混合料性能评价

为改善纤维和天然沥青单一改性沥青混合料的技术缺陷,将木质素、聚酯、玄武岩纤维与BRA岩沥青、TLA湖沥青、NES青川岩沥青进行复配。基于直接剪切试验优化了最佳的天然沥青掺配范围,采用车辙、低温弯曲、浸水马歇尔、冻融劈裂和四分点加载疲劳试验研究了天然沥青与纤维复合改性沥青混合料的路用性能和抗疲劳耐久性,试验结果表明,木质素、聚酯、玄武岩三种单纤维掺量为0.3%,BRA、TLA、NES掺量为8%~10%时天然沥青与纤维复合改性沥青经济性和抗剪切性能最优;将天然沥青与纤维复配后,可兼具纤维与天然沥青各自改性的优势,可实现二者对沥青改性效果的叠加,其混合料兼顾高低温性能、水稳定性和抗疲劳耐久性,且具有良好的经济性,为路面材料改性技术提供了一种新的选择。在0.3%木质素、聚酯、玄武岩纤维掺和8%~10%BRA、TLA、NES掺量范围内,18种天然沥青与纤维复合改性沥青混合料疲劳性能优于SBS改性沥青混合料,推荐用于复合改性沥青中的木质素纤维、聚酯纤维、玄武岩纤维掺量为0.3%,适宜的BRA、TLA、NES掺量分别为8%~10%、8%~12%、8%~10%。     

基于室内试验的不同材料改善微表处性能的研究

针对普通微表处抗裂性能和抗车辙能力等的不足,室内采用微表处常规试验和混合料低温弯曲试验及汉堡车辙试验(HWTD),对比分析水性环氧乳化沥青、SBS改性乳化沥青和纤维改善微表处性能效果的优劣;并探讨纤维掺量变化对微表处路用性能的影响。结果表明:改变结合料类型或添加纤维稳定剂均能提升微表处的相关性能,其中纤维的整体改善效果相对最好,尤其是低温性能,且能够兼顾改善微表处的各项性能。玄武岩纤维微表处在抗车辙性能和成本造价方面具有明显的优势,而耐磨性、水稳定性和低温抗裂性等略差于聚丙烯纤维微表处,通过剂量优化玄武岩纤维微表处的整体性能仍优于水性环氧乳化沥青微表处和SBS改性乳化沥青微表处。根据微表处性能变化和经济因素,推荐微表处中纤维的掺量为0.10%～0.20%。     

高RAP掺量热再生混合料抗裂性能研究

采用低温蠕变、低温弯曲、约束试件温度应力和三分点加载疲劳试验从不同角度揭示了RAP掺量对热再生混合料低温抗裂性和抗疲劳开裂性能的影响,通过抗裂性能试验分析了木质素纤维、玄武岩纤维、橡胶粉、BRA岩沥青、SBR、硅藻土6种添加剂对高RAP掺量热再生混合料抗裂性能的改善作用。试验结果表明,随着RAP掺量增大,热再生混合料低温抗裂性和抗疲劳开裂性能均下降,低温抗裂性不足是制约厂拌热再生混合料增大RAP掺量的主要技术瓶颈,掺加6种添加剂后热再生混合料低温抗裂性能均有一定程度提高,抗疲劳性能显著增大,玄武岩和木质素纤维对热再生混合料低温性能和抗疲劳性能贡献最大,而BRA岩沥青效果最差,建议优先选择玄武岩纤维来改善高RAP掺量热再生混合料的抗裂性能。     

多聚磷酸复配聚合物改性沥青性能及其混合料性能研究

为了提高沥青路面在高温和重载耦合作用下的稳定性,提出采用多聚磷酸(PPA)复配聚合物(SBS、SBR)改性剂的方案来制备综合性能优越且性价比高的改性沥青,针对不同PPA复合SBS、SBR改性沥青胶结料进行了针入度体系性能和多应力蠕变恢复试验(MSCR)来评价改性沥青的储存稳定性、路用性能和流变特性,采用室内试验验证了PPA复配聚合物改性沥青混合料的常规路用性能(高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性),通过室内MMLS1/3加速加载试验研究了PPA复配聚合物改性沥青混合料在高温和重载作用下的稳定性。结果表明,掺入1. 0%～1. 25%多聚磷酸可显著提高基质沥青和低剂量SBS、SBR改性沥青的高温性能,改善了聚合物改性沥青的高温流变特性和热存储稳定性; PPA复配SBS、SBR聚合物改性沥青满足AASHTO沥青胶结料性能分级标准规范(M320-09)特重交通等级试验性能要求; PPA复配SBR改性沥青混合料低温性能最优,PPA复配SBS改性沥青混合料的抗永久变形能力和水稳定性优于5%SBS改性沥青混合料,对高温、重载要求严苛地区沥青路面,推荐采用PPA复配SBS方案。     

硅藻土与纤维复合添加剂对高比例RAP掺量热再生混合料耐久性能的增强作用

依托"特殊气候条件高RAP掺量热再生混合料耐久性研究"项目,基于室内路用性能试验、APA、MMLS1/3、四点弯曲试验系统研究了纤维硅藻土热再生混合料的长期使用性能。研究结果表明,掺加纤维可显著改善热再生混合料的低温抗裂性能和抗疲劳性能,以硅藻土为原材料的纤维硅藻土复合改性剂能够提高热再生混合料的冻融劈裂试验强度比,减小混合料受到冻融循环水损害之后劈裂抗拉强度的降低幅度。在水-高温-荷载耦合作用下的综合路用性能排序依次是:玄武岩纤维+13% 硅藻土SBS热拌沥青混合料聚酯纤维+13% 硅藻土木质素纤维+13% 硅藻土SBS热再生混合料,纤维硅藻土复合改性热再生混合料在水-高温-荷载耦合作用下有更强的适用能力。确定了最佳的纤维和硅藻土掺配比例为0.35% 纤维+13% 硅藻土,建议在高温高湿环境优先选用0.35% 玄武岩纤维+13% 硅藻土复合改性方案来改善高RAP掺量热再生混合料的抗车辙和水损害性能。     

温拌剂EC-120对SBS改性沥青混合料路用性能影响研究

主要研究了不同掺量温拌剂EC-120对SBS改性沥青混合料主要路用性能的影响.以机械搅拌的方式制备SBS温拌改性沥青,并测得不同温拌剂掺量下的改性沥青的3大指标.对不同温拌剂掺量下SBS温拌改性沥青混合料与SBS改性沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性能、水稳定性和抗疲劳性能进行对比试验.结果表明:SBS改性沥青混合料掺加温拌剂EC-120后,高温稳定性有很大提高,水稳定性、抗疲劳性能略有增加,低温抗裂性略有不足.     

BRA岩沥青与SBS复合改性沥青及其混合料性能研究

为了改善高速公路重车道和城市道路交叉口路段沥青路面病害突出的问题,通过对BRA与SBS复合改性沥青及其混合料性能进行了系统研究,确定了BRA与SBS适宜的掺配比例,系统评价了复合改性沥青混合料的路用性能,并将其与SBS改性沥青混合料进行了对比。试验研究结果表明:增大SBS掺量后复合改性沥青黏度显著增大,高温PG分级明显提高,但同时又会对低温性能有所弱化,工程实践中只要严格控制BRA掺量才不会对复合改性沥青低温性能造成大的影响,推荐BRA与SBS复合改性沥青中,适宜的SBS添加量为2.5%~3.0%,BRA合理掺量为6%~8%。BRA与SBS复合改性沥青可大幅改善沥青混合料的高温稳定性,其抗疲劳耐久性优于SBS改性沥青混合料;实体工程和试验段检测结果表明,BRA与SBS复合改性沥青混凝土延长了道路的使用寿命,BRA与SBS复合改性沥青混合料对于解决重载交通的车辙和水损坏问题具有较高的应用价值。     

硅藻土-玄武岩纤维复合改性沥青的低温流变性能试验研究

已有研究表明,硅藻土-玄武岩纤维复合改性沥青的高温性能明显好于基质沥青,而对其低温性能改善作用仍不明确。为了评价硅藻土-玄武岩纤维复合改性材料对沥青低温性能的作用,通过BBR试验对6组不同掺量的硅藻土-玄武岩纤维复合改性沥青低温流变特性进行研究。选用Burgers模型描述复合改性沥青的低温流变行为,获取相应粘弹性参数对其低温流变性能进行分析。结果表明,Burgers模型对硅藻土-玄武岩纤维复合改性沥青的流变行为拟合效果理想。硅藻土的加入削弱了沥青的低温性能,随着玄武岩纤维质量分数的增多,沥青的低温抗裂性能和应力松弛能力先降低后增加。相比于基质沥青,掺量为(7. 5%和4%)的硅藻土-玄武岩纤维复合改性沥青的低温性能得到提高,并且硅藻土-玄武岩纤维复合改性沥青的低温抗裂性优于硅藻土改性沥青。     

MAC与SBS复合改性沥青及其混合料性能及耐久性研究

为了解决MAC改性沥青混合料低温病害突出的问题,通过对MAC与SBS复合改性沥青针入度指标性能和PG分级系统研究,确定了MAC与SBS适宜的掺配比例,系统评价了不同MAC和SBS掺量复合改性沥青混合料的路用性能。试验结果表明,MAC与SBS复合改性沥青混合料具有优良的路用性能,MAC与SBS复合可以充分发挥SBS与MAC各自对沥青的改性作用,提高沥青混合料的综合路用性能。MAC与SBS复合改性沥青中,MAC的推荐掺量为2.5%~3.0%,SBS添加量为2.0%~3.0%;MAC与SBS复合改性沥青可大幅改善SMA以及AC沥青混合料的综合路用性能,其抗疲劳耐久性优于SBS改性沥青混合料;实体工程和试验段检测结果表明,MAC与SBS复合改性沥青混凝土延长了道路的使用寿命,经济、社会效益显著。