沥青老化行为及其机理研究

为了系统研究SK-90#基质沥青与SBS改性沥青老化前、后性能变化,选取原样沥青(SK-90#、SBS)及回收沥青(R-90#、R-SBS)作为研究对象,通过DSR、BBR试验比较两种沥青在不同状态下性能差异,并根据微观相态结构、四组分、红外光谱试验探究差异形成之因。试验结果表明:相比于原样沥青,回收沥青低温抗变形能力降低,而高温抗变形及抗疲劳能力均明显增强,且两种状态下SBS改性沥青的性能均更优,说明其具有更好的耐久性质; R-SBS零散的荧光现象表明SBS改性剂发生裂解变成了更小的颗粒,SBS改性剂的裂解增加了沥青的流动性和温度敏感性,使R-90#与R-SBS相位角δ的变化情况出现了较大差异;此外,四组分及红外光谱的试验结果表明沥青在老化过程中饱和分因高温而挥发,芳香分因老化向胶质转化,并最终因氧化作用转化为沥青质,其中很多短链碳氢化合物经加成、聚合生成了更多的长链化合物。     

SBS-SBR 复合改性沥青黏弹特性研究

采用物理共混方法制备SBS改性沥青、SBR改性沥青和SBS-SBR复合改性沥青，基于动态剪切流变仪(DSR)测试沥青在温度扫描模式下的复数模量和相位角，评价沥青的高温性能；采用多应力蠕变恢复试验(MSCR)测试沥青在蠕变加载过程中的应力响应特征，最后基于BBR试验评价沥青的低温性能。结果表明:在沥青中掺入SBS和SBR能够大幅提高沥青的高温抗变形能力，疲劳极限温度能够表征沥青的抗疲劳性能，沥青的粘性特征和疲劳性能具有相关性，基质沥青在高温下具有良好的疲劳特性；MSCR试验结果表明，改性沥青具有显著的弹性恢复特性，沥青的可恢复变形随着应力的增大逐渐降低；低温梁流变试验(BBR)结果显示，掺入SBS与SBR能够提高沥青在低温下的应力松弛能力和抗裂性能。     

泡沫沥青和水泥用量对冷再生沥青混合料路用性能的影响

为明确泡沫(乳化)沥青和水泥掺两种粘结材料对冷再生混合料路用性能和耐久性的影响,通过车辙试验、贯入剪切试验、低温弯曲试验、加速加载试验、四分点加载疲劳试验、研究了泡沫(乳化)沥青和水泥两种粘结材料对沥青路面冷再生混合料高低温性能、长期高温抗变形能力以及抗疲劳耐久性性能的影响。试验结果表明,泡沫(乳化)沥青冷再生混合料车辙变形量主要是压密变形所致,水泥掺量越大泡沫(乳化)沥青冷再生混合料抗高温性能和高温剪切疲劳性能越好;随着水泥、沥青粘结料掺量增大,冷再生混合料低温抗裂性能呈先增大后减小的变化趋势,对于泡沫(乳化)沥青冷再生混合料低温抗裂性能而言,存在一个最佳的泡沫(乳化)沥青和水泥用量,在2.0%~4.0%泡沫沥青和2.5%~4.5%乳化沥青用量下适宜的沥青粘结料与水泥掺量比例为1.5∶1~2.7∶1;对于泡沫(乳化)沥青冷再生混合料抗疲劳性能而言,存在一个最佳的沥青粘结料和水泥掺量,为确保冷再生混合料具有最优的抗疲劳性能需达到沥青结合料和水泥掺量的相对平衡,用于冷再生混合料适宜的水泥掺量为1.0%~2.0%。为完善泡沫(乳化)沥青冷再生混合料的材料组成设计方法以及性能评价体系提供了参考。     

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。     

高模量与高黏沥青老化前后动态力学性能研究

为研究高模量、高黏沥青老化前后动态力学流变特性,优化性能评价指标,利用动态剪切流变仪(DSR)和弯曲梁流变仪(BBR)对原样、RTFOT和PAV沥青进行了黏弹性能、抗车辙性能、抗疲劳性能及抗裂性能测试.结果表明:储能模量G'、损耗因子tanδ以及延迟弹性恢复指标εp/εL能够准确评价不同类型沥青老化前后力学性能,其中高模量沥青抗车辙能力和延迟恢复抗变形能力最佳,而高黏沥青抗疲劳和低温抗裂能力最优;但沥青抗老化能力基于不同力学流变指标的分析结果而异,对低温指标,高黏沥青优于高模量沥青,中、高温指标则相反.总之,对高模量、高黏等特征性显著的沥青建议选择合理试验参数,增加PAV或延长老化等作用条件,结合主导因素指标进行综合评价.     

发泡类温拌剂对SBS改性沥青性能的影响

在实验室内向SBS改性沥青中添加发泡类温拌剂,从沥青三大指标、粘度、老化性能、流变指标等方面分析发泡类温拌剂与SBS改性沥青性能之间的关系。结果表明,加入发泡类温拌剂后,沥青的稠度增加,高温性能增强,低温变形性能降低;沥青粘度增大,但增大幅度很小;沥青的抗热氧老化能力、抗老化能力增强;沥青的复数模量及车辙因子先增大后减小,相位角先减小后增大,发泡类温拌剂可改善沥青的抗高温变形能力,但存在最佳掺量。     

温拌剂对SBS复合改性沥青低温性能影响研究

通过室内试验,采用软化点试验、针入度试验和布式黏度试验对添加SNJ温拌剂的基质沥青和SBS改性沥青的中高温流变性能进行评价;采用弯曲梁流变试验对SNJ温拌剂的SBS改性沥青的低温流变性能进行评价。试验结果表明:掺加SNJ温拌剂后,基质沥青和SBS改性沥青的针入度下降、软化点升高、135℃布氏黏度显著下降。从弯曲梁流变试验来看,SNJ温拌剂的加入会引起基质沥青和SBS改性沥青劲度模量上升和蠕变速率的下降,低温性能明显下降。相比较而言,SNJ温拌剂对于基质沥青低温性能的不利影响更加显著,高掺量SBS下的复合沥青具有一定能力弥补温拌剂的不利影响。     

温拌剂种类及掺量对沥青性能的影响研究

为研究温拌剂种类及掺量对沥青性能的影响,通过在沥青中添加不同种类不同掺量的温拌剂制备温拌沥青胶结料,并对温拌沥青胶结料进行不同程度的老化处理:旋转薄膜烘箱老化(RTFO)和压力箱老化(PAV)。采用布氏旋转黏度试验比较其降黏效果、采用沥青高温分级(HTPG)试验比较其高温抗车辙能力、采用沥青中温分级(ITPG)试验比较其抗疲劳性能,采用扩展弯曲梁流变试验(Ex-BBR)比较其低温抗裂性能、采用双边缺口拉伸试验(DENT)比较其抗延性断裂性能。结果表明:所选用的两类温拌剂均具有较好的降黏效果,能满足施工要求,温拌剂A能显著增强温拌沥青的高温抗车辙性能,对沥青的抗疲劳性能、低温抗裂性能略微不利,但对沥青的抗延性断裂性能有减弱效果;温拌剂B对此类沥青的性能影响仅在低温抗裂性能上体现出微小减弱效果。     

硬质沥青在衡炎高速公路中的应用

沥青混凝土路面车辙和水损坏是目前南方湿热地区高速公路路面的最主要的早期损坏形式.依托衡炎高速公路路面工程项目,对50号硬质沥青、70号重交通沥青、SBS硬性沥青及其混合料的高温稳定性能、低温抗裂性能、水稳定性能和抗疲劳性能进行了试验分析,并对铺筑试验路进行了施工工艺分析,试验结果表明,采用50号硬质沥青可大幅度提高沥青混凝土路面的高温抗变形能力、抗水害能力和抗疲劳性能.     

老化对新型聚合物改性沥青流变性能的影响

为了深入了解老化前后克裂王改性沥青在不同温度下流变性能的变化,采用DSR实测的方法,在不同温度下对老化前后的克裂王改性沥青流变性能变化进行系统的研究。试验结果表明:在25~41℃条件下,随着温度的升高,老化前后克裂王沥青的抗疲劳开裂性能越来越好,长期老化克裂王改性沥青的温度敏感性要强于短期老化和原样克裂王改性沥青,相同温度下克裂王沥青的抗疲劳开裂性能优于70#基质沥青。在45~85℃条件下,随着温度的升高,老化前后克裂王沥青的抗车辙性能越来越差,原样克裂王沥青的温度敏感性要强于短期老化克裂王沥青,相同温度下克裂王沥青的抗车辙性能与70#基质沥青基本一致。在135~175℃条件下,相同温度,短期老化克裂王沥青的抗剪切性能要优于原样克裂王沥青;随着温度的升高,短期老化克裂王沥青和原样克裂王沥青的抗剪切能力都呈下降的趋势。     

不同稳定剂对SBS改性沥青混合料路用性能的影响

采用有机蒙脱土(OMMT)、硫(S)、炭黑(CB)三种稳定剂与SBS复合改性沥青混合料,其最佳掺量分别为6%、2%、5%,对复合改性沥青进行配合比设计,并开展沥青离析试验、三大指标试验。结果表明:OMMT能够显著地提升SBS改性沥青的动稳定度、水稳定性和抗疲劳性能,但对混合料的低温性能有消极的影响;S稳定剂在较低掺量下能提高SBS沥青混合料的高温抗车辙和低温抗开裂能力;而CB稳定剂降低了混合料的低温抗开裂和抗水损害能力。     

SBS/SBR改性沥青PG分级及其在西藏地区的适用性研究

为了对比SBS和SBR两种改性沥青的流变特性,通过动态剪切流变(DSR)试验和小梁弯曲(BBR)试验对2种改性沥青进行了对比研究,并进行了PG性能分级。通过现场对西藏各典型地区路面埋设传感器进行路表最高温度实测,采用SHRP方法计算路表最高温度,并与实测路表最高温度进行对比修正,提出了西藏地区沥青路面路表最高温度预估公式,从而分析SBS和SBR两种改性沥青在西藏各地区的适用性。研究结果表明:SBS改性沥青的高温抗变形能力优于SBR改性沥青,但其低温抗裂性能弱于SBR改性沥青。在中高温下,SBR改性沥青的抗疲劳开裂性能优于SBS改性沥青;在高温下,SBS改性沥青的抗疲劳开裂性能优于SBR改性沥青。     

改性沥青及混合料流变学性能研究

利用扫描电子显微镜（SEM）、动态剪切流变试验（DSR）、小梁弯曲蠕变试验及三轴压缩蠕变试验,分别从微观和宏观角度对比研究了胶粉改性沥青（CR）和SBS改性沥青及其混合料的微观结构、高温及低温对其流变性能的影响。SEM试验结果表明,橡胶粉及SBS改性剂都能与沥青达到良好共融,但在沥青混合料中胶粉改性沥青与石料界面的粘结性要优于SBS改性沥青;DSR试验结果表明,CR具有更好的温度稳定性、低温抗裂能力和高温抗变形能力;小梁弯曲蠕变试验在-15、0、15、30,45℃5种温度下对比研究了配合比相同的2种沥青混合料,得到不同温度下的弯曲蠕变速率对比曲线,试验结果表明,CR混合料比SBS改性沥青混合料具有更好的高、低温性能;此外,还进行了45℃下2种沥青混合料的三轴压缩蠕变试验,证明CR沥青混合料具有更好的抗高温变形特性。     

养生温度对泡沫沥青冷再生混合料路用性能影响的研究

为了探究养生温度对泡沫沥青冷再生混合料路用性能的影响,研究了10、25、40、60、80℃共5种不同养生温度下泡沫沥青冷再生混合料的力学性能、低温性能和抗疲劳性能。试验结果表明:提高养生温度后泡沫沥青冷再生混合料力学强度、低温抗裂性能和抗疲劳性能显著提高;建议泡沫沥青冷再生混合料设计与施工细则在配合比设计阶段采用40℃养生,并揭示了室内混合料设计试件养生温度应当与现场施工气温一致的重要性及必要性。     

Sasobit温拌改性沥青流变性能研究

本文介绍了Sasobit温拌改性沥青的制备工艺和改性机理,通过动态剪切流变试验(DSR)研究了原样沥青和经RTFOT老化后沥青及经PAV老化后沥青的流变性能,然后利用弯曲梁流变试验(BBR)分析了Sasobit温拌沥青的低温流变性能,并与基质沥青和SBS作对比。结果表明,原样沥青和老化后沥青的车辙因子有所增加,但其疲劳因子有一定程度的下降;温拌剂对于沥青的低温流变性能有负面影响。     

基于老化程度的SBS复合改性沥青低温流变性能分析

为研究温度与老化程度对SBS复合红油增塑剂及C9石油树脂改性沥青低温流变性能的影响,采用弯曲梁流变试验(BBR)对3种老化程度条件下的SBS复合改性沥青低温流变性能进行研究,并与基质沥青和SBS改性沥青进行对比分析。研究表明,掺加增塑剂的SBS改性沥青低温性能优于其他沥青,但随温度下降及老化程度加深增塑剂对其改性沥青低温性能改善作用明显下降;掺加石油树脂的SBS改性沥青低温性能最差,但可以改善其改性沥青抗老化性能。通过松弛弹性模量主曲线方法分析可知,老化程度是影响沥青应力松弛能力的主要因素,因此建议通过减缓沥青老化程度的方法来延长其使用寿命。     

矿物纤维沥青混合料路用性能研究

通过对掺加矿物纤维的SBS改性沥青混合料的马歇尔性能、水稳定性能、低温抗裂性能、高温车辙性能和疲劳性能试验,全方位地研究矿物纤维沥青混合料的性能.结果发现:掺加矿物纤维后,在体积指标接近的情况下,改性沥青混合料的马歇尔稳定度增大;增加了矿料沥青膜的厚度,使混合料中的结构沥青比例增加,改善了混合料的水稳定能力;能够增加沥青混合料低温最大弯拉应变,增强其低温抗裂性能和高温稳定性,动稳定度明显提高;能够增大沥青混合料的抗疲劳寿命,最大程度地延缓混合料的破坏进程.最后对矿物纤维沥青混合料的社会经济效益进行了分析.     

SBS现场改性沥青路用性能研究

通过现场加工SBS改性沥青,以AC-16级配沥青混合料进行目标配合比设计,在最佳油石比下,对不同掺量SBS改性沥青成品及其沥青混合料进行了冻融劈裂试验、浸水马歇尔试验、车辙试验和小梁低温弯曲试验,检验了其水稳定性、高温稳定性、低温抗裂性能。试验结果表明,AC-16级配沥青混合料SBS现场改性沥青改性剂的最佳掺量为5%,通过现场加工SBS改性沥青,水稳定性、高温稳定性、低温抗裂性及抗疲劳性表现良好,满足沥青路面使用要求。     

岩沥青橡胶粉复合改性沥青混合料性能分析

岩沥青具有优异的抗车辙性能,但抗裂性能不足,橡胶沥青具有较好的抗裂性能。本文通过岩沥青和橡胶粉对基质沥青的复合改性得到皆具高、低温性能的岩沥青橡胶粉复合改性沥青。通过不同掺配比例的岩沥青橡胶粉复合改性沥青混合料高温、低温和抗疲劳性能对比,确定岩沥青与橡胶粉的最佳配伍范围为1:1~1:3;通过与普通沥青、SBS改性沥青、岩沥青和橡胶沥青进行高温、低温、抗水损害和抗疲劳性能对比,表明岩沥青橡胶粉复合改性沥青综合路用性能俱佳。     

稳定型橡胶沥青厂拌热再生混合料性能研究

为提升厂拌热再生沥青路面的使用性能,探索应用稳定型橡胶沥青改善再生混合料综合性能。在试验对比70#道路石油沥青、SBS改性沥青、传统湿法橡胶沥青以及稳定型橡胶沥青等胶结料性质的基础上,基于高模量混合料组成原理对橡胶沥青再生料进行了配合比设计。通过基本性能试验、高温车辙、低温弯曲、冻融劈裂及半圆弯曲试验探究了稳定型橡胶沥青再生料的路用性能。结果表明:稳定型橡胶沥青在针入度、软化点和弹性恢复率等指标方面与SBS改性沥青接近,施工和易性和存储稳定性显著优于传统湿法橡胶沥青;在旧料掺量低于50%的条件下,稳定型橡胶沥青再生混合料的各项路用性能均满足规范要求,高温、低温稳定性及水稳定性得以兼顾;随着旧料掺量的提高,稳定型橡胶沥青再生混合料动态模量、高温抗车辙能力、抗水损能力提高,低温稳定性及抗裂性能有所下降。