基于固相萃取法结合顶空GC-MS技术的沥青老化机理研究

沥青老化是影响沥青路面使用寿命的重要因素之一，探究沥青的老化机理对于老化沥青再生和沥青材料的循环利用至关重要。当前中国对于沥青老化机理的研究主要集中于化学组分变迁和物理性能变化的阐述方面，对于老化沥青化学成分变化的研究较少。开发了一种沥青四组分分离方法-固相萃取法，其中软沥青和沥青质的分离借助了超声、高速离心和氮吹浓缩的方法，软沥青中的三组分分离则使用商品化的固相萃取柱进行分离，利用不同极性的溶剂对饱和分、芳香分和胶质进行依次洗脱分离，分离后的组分溶液经浓缩干燥后进行含量变化分析。组分含量分析结果表明，老化沥青的饱和分和芳香分含量减少而胶质和沥青质含量升高。为证明该方法的可行性，将其与传统四组分分离方法进行比较，发现该方法可以将有毒溶剂的使用量减少1个数量级，方法重现性好，且非常适合用作质谱等分析技术中沥青样本的前处理方法。在建立了固相萃取方法后，将其与顶空气相色谱质谱联用(Gas Chromatography-Mass Spectrometry,GC-MS)技术结合，对固相萃取法分离得到的饱和分和芳香分中挥发性化合物进行了定性分析。结果表明：沥青老化前后饱和分中化合物类型变化并不明显，而芳香分中化合物类型变化较为显著，通过谱图比对共发现了14种差异化合物，其中萘、甲基萘、苯酚和甲基苯等化合物在老化沥青中未检测到，而含有羧基的化合物在老化沥青中明显增多。最后，借助红外色谱对质谱分析方法得到的试验结果进行了辅助验证，发现红外光谱得到的官能团总量变化结果与顶空气相色谱质谱得到的分析结果相一致。     

阴离子沥青乳液的新配方

全苏道路科学院列宁格勒分院最近研究了新的阴离子型ПАВ,它是木材化学工业自身的产品:塔油沥青熔胶(OCT81—12—77)和松脂沥青(标号CA),是空气吸附(Воздуховопекающий)掺加剂CHB(TY81—05—75)中和的一种物质。 塔油沥青熔胶(皂化了的塔油)——是从褐色的到黑褐色的固体材料。它含有达25％的钠盐(皂)树脂和脂肪酸及中性物质,达35％的非皂化物质和小于9％的水。环—球法的软化点不低于70℃,它能很好地溶于水中。 松脂烃沥青—是黑色—褐色的固体材料,含有不小于95％的皂化树脂和脂肪酸,以及不大于5％的水。环—球法的软化点不低于90℃,很好地溶解于水。 含有这种ЛAB制造的石油沥青乳液,沥青标号由БНД40/60到БНД130/200(ГОСТ22245—76),石油沥青与页岩沥青(标号БСД250/300,БСД190/250(РСТЭССР82—79))混合的乳液,以及页岩沥青(25℃的针入度为130)和石油重油(粘度C_(60)~5=300秒)混合的乳液。(以不同的结合比例制造了混合料)。     

沥青轻组分含量对沥青低温性能的影响分析

沥青是一种典型的感温性材料，其轻组分（芳香分和饱和分的统称）含量对沥青材料的高低温性能有很重要的影响。通过小梁曲试验对含有不同轻组分比例的沥青的软化点、针入度、延度、60℃动力黏度，黏附等级以及不同低温条件下的劲度模量进行了测定，分析了轻组分含量变化对沥青低温性能影响的规律，确定了在保证高温性能的前提下，沥青获得最优低温性能时轻组分的含量。     

不同添加剂对温拌沥青混合料路用性能的影响

温拌沥青混合料WMA(Warm Mix Asphalt)是一种新型、环保路面铺筑材料,它使用一种具有合适粘度的调和沥青,即由两种不同针入度的沥青(软沥青和硬沥青)混合而成,从而可以使沥青混合料在较低温度下拌和、压实与施工,但仍具有与传统的热拌沥青混合料(HMA)相同的路用性能。该文主要介绍Aspha-Min,Sasobit和Evotherm 3种不同添加剂对温拌沥青混合料路用性能的影响。     

生物炭改性沥青及其混合料性能综述

为减少矿物燃料的使用,充分利用可再生资源,改善普通沥青的性能缺陷,介绍了一种由生物炭改性的新型路面材料——生物炭改性沥青。介绍了生物炭的特点及来源,阐述了生物炭改性沥青及其混合料的制备过程和性能分析,指出进一步的研究建议。研究表明,生物炭具有碳性质和形态,其加入普通沥青中可以改善其抗老化性能,且温度敏感性有所降低。此外,生物炭改性沥青混合料的水稳定性、抗裂性和抗车辙性能均优于普通沥青混合料。生物炭改性沥青提高了沥青混凝土路面的使用性能,同时具备可再生性和环境友好性,为道路材料提供了发展新途径,可为我国道路工程中的研究应用提供参考。     

硅藻土化学成分对沥青高温性能的影响因素分析

硅藻精土作为一种新型沥青改性材料,掺配在沥青混凝土中,可以改善沥青混合料的物理力学性能,提高路面工程质量。本文通过4种不同的硅藻土,进行硅改沥青高温性能研究,并运用灰色系统关联度分析方法,找出硅藻土化学成分影响沥青高温性能的主要因素,从而确定硅藻土作为改性剂的基本化学成分。     

灌入式水泥-沥青混合料（PCA）技术

技术概述 针对目前高速公路早期破坏严重的问题，利用路面普遍使用的沥青与水泥两大材料，以大孔隙沥青混合料母体骨架为基础，采用灌注改性水泥乳浆的工艺，形成灌注式水泥一沥青混合料。其中沥青属于有机结合料，而水泥属于水硬性材料，灌注式水泥一沥青混合科将二者的性能取长补短，形成一种新型的复合有机水硬性材料，在解决路面车辙和水损害方面效果明显。     

100%RAP的温拌再生沥青混合料的路用性能研究

沥青路面施工行业一直存在较大的节能减排的压力。一方面可以通过降低沥青混合料的拌和、摊铺温度来实现;另一方面,废旧沥青路面材料(RAP)的回收也是一个可行方案,既可减少废物的生产,同时又有利于减少资源的消耗。该文开展了一项温拌沥青配合使用RAP集料的研究:在低于常规热拌混合料工艺温度的条件下,生产含有100%RAP温拌再生沥青混合料。使用100%RAP和不同乳化沥青含量制备几种温拌再生沥青混合料(WMRA),并通过室内试验对它们的性能进行了评估,如水敏感性、劲度模量、抗疲劳性能和抗车辙性能。结果表明:这些WMRA可替代常规热拌沥青混合料用于公路路面。     

序言

钢桥面铺装目前仍是世界级难题,目前国内钢桥面铺装类型基本形式有改性沥青SMA、浇注式沥青混凝土、环氧沥青混凝土。其中改性沥青SMA则在中国应用较多。浇注式沥青混凝土以英国的沥青玛蹄脂以及日本的浇注式沥青混凝土为代表。环氧沥青混凝土在美国应用最为广泛。随着桥梁技术的不断发展,大跨径桥梁的跨径也在不断地刷新,主跨钢箱梁的重量也有轻型化的趋势,这就需要有很好的钢桥面铺装材料与之相配合。环氧沥青混凝土作为一种高性能的钢桥面铺装材料,因为其粘附力强、不易变形,铺设后的桥面在15年到20年内都不用大修,而采用普通沥青铺设的桥面使用寿命只有1年半左右。从目前通车的几座使用环氧沥青混凝土钢桥面铺装材料的大桥的使用情况来看,效果还是非常好的。但铺装环氧沥青的施工条件极其苛刻,要求桥面不含任何杂质、尘埃和水分,否则这些物质与环氧沥青会发生化学反应,产生气泡,严重影响铺装效果。从中国今后长远建设的需要出发,进一步研究和开发环氧沥青混凝土材料是必要的,作为一种新型高性能材料,将越来越受到国内研究者的重视。     

半柔性路面路用性能的试验及机理分析

半柔性路面是一种在开级配沥青混合料中填充水泥胶浆而形成的一种路面结构,它兼具有沥青混凝土路面与水泥混凝土路面的特点.其材料结构属于骨架一密实结构,作为其基体的沥青混合料则属于骨架一空隙结构.结合半柔性混合料粘结界面上的SEM扫描电镜和傅立叶红外光谱图的分析,对半柔性路面优良的路用性能进行试验和机理的分析.研究结果表明:半柔性路面具有优良的高温稳定性和水稳定性,以及较好的低温抗裂性;母体沥青混合料设计空隙率为25%时路用性能最优;水泥胶浆的加入只是增强了沥青胶浆与级配骨料间粘结界面的特性,并没有改变沥青的性质;半柔性路面是一种综合性能良好、值得推广应用的新型高等级路面,研究所得结果对道路工程具有重要指导意义.     

半柔性路面材料的抗裂性能

为了评价半柔性路面材料的抗裂性能,分析其开裂机理,采用半圆弯曲试验方法评价不同温度、不同母体孔隙率下半柔性路面材料的抗裂性能。试验结果表明,半柔性路面材料的断裂韧度随温度的降低而降低、随着母体沥青混合料空隙率和养护龄期的增加而增大;当环境温度达到沥青的软化点时,半柔性路面材料的断裂韧度大幅度下降。     

阻燃沥青胶浆在隧道沥青路面中的应用研究

沥青胶浆在燃烧时会产生烟雾和有害气体,一旦隧道内发生火灾后果不堪设想,尤其是对于长大隧道,通风困难其危害性更是不言而喻。通过TGA和LOI试验分析,对含有氢氧化铝和氢氧化镁等无机阻燃剂的不同沥青胶浆的相关性能进行分析。通过热重分析能够选择合适的阻燃剂材料与相对应的沥青共同发挥作用,更好地改善材料的燃烧性能。通过LOI试验,得知阻燃剂材料的阻燃效果不仅与所含化学成分有关,而且与阻燃剂颗粒的大小有一定的相关性。     

添加无机矿物胶结材料的优质冷压式沥青混合料试验研究

热压式沥青混合料(HRA)是一种间断级配的混合物,由于它具有良好的致密性和不透水性,被广泛应用于英国各主要道路的路面铺筑。这种材料的道路路面抗风化且耐用,从而可以满足现代交通负荷的需求,并具有良好的抗疲劳开裂能力。该文主要介绍了实验室内开发的一种新型优质冷拌乳化沥青混合料(BEMs)。这种材料采用传统热压式沥青混合料级配,并混合不同类型的辅助胶结材料(SCM)来替代传统的矿物填料。其中,两种三元混合填料(TBF-1和TBF-2)是由不同的辅助胶结材料进行混合、优化而来,取代了传统的无机填料。为了评价间断级配冷压式沥青混合料的劲度模量,采用蠕变性能和疲劳试验来评价冷压式沥青混合料的力学性能,通过劲度模量比表征它的水敏感性。研究结果表明:三元混合填料TBF-1和TBF-2可明显提高冷压式沥青混合料(CRA)的力学性能和水敏感性。此外,试验所得的冷压式沥青混合料与传统的热压式沥青混合料相比,其热敏性显著降低。更值得注意的是,这种新型冷压式沥青混合料在经过短时间(4h)的固化后,即与传统热压式沥青混合料相仿。     

半柔性路面混合料设计方法探讨

半柔性路面混合料是在开级配的多孔母体沥青混合料中贯入水泥胶浆而形成的复合路面材料。用它做成的路面是一种既保留沥青混凝土路面主要使用品质 ,又具有水泥混凝土路面部分性能的结构型式 ,同时具有耐油污、可着色等特性。以半柔性路面科研项目广汕公路吉隆试验路为例 ,对半柔性路面混合料的设计方法进行探讨     

半柔性路面材料设计方法研究

半柔性路面是一种新型的路面,其材料结构属于骨架—密实结构,作为其母体沥青混合料则属于骨架—空隙结构。半柔性路面所用的水泥胶浆必须具有良好的流动性以及足够的强度。该文通过试验研究证明了体积法母体沥青混合料的有效性;验证了通过沥青混合料肯塔堡飞散试验和沥青混合料谢伦宝析漏试验确定最近沥青用量的可行性;通过二次正交实验研究,确定了水泥胶浆的配制比例。     

纳米材料在沥青路面中的应用综述

纳米材料是当今流行的材料,具有普通材料所不具备的特殊性能,已开始用作沥青改性剂。该文首先介绍了几种常用的纳米材料和纳米改性沥青及混合物性能的测试方法。然后总结了不同纳米材料对沥青性能的影响。最后,详细介绍了各种纳米材料对沥青性能影响的改性机理。研究发现:不同的纳米材料对沥青的性能有不同的影响,但它们可以显著提高沥青某些方面的性能,如高温性能、流变性能和抗老化性能。此外,大多数性能改性是由于沥青和纳米材料的物理和化学影响,有些是由于它们的本身性质影响沥青性能。     

高模量沥青混凝土在半刚性基层长寿命沥青路面中应用的合理性研究

为了修筑更具耐久性的半刚性基层长寿命沥青路面,探究高模量沥青混凝土在半刚性基层长寿命沥青路面应用的合理性及可行性,采用弹性层状体系模型分析了不同层间结合状态和不同下面层模量对路面典型结构力学状态的影响。进而通过不同温度、不同控制模式的四点弯曲疲劳试验,评价了高模量沥青混凝土的抗疲劳特性,采用累积耗散能指标将其与表面层材料进行了比较。结果表明:对于薄面层的半刚性基层沥青路面,当沥青面层与半刚性基层的层间结合状态不能处于完全连续状态时,沥青面层底部将会产生明显的拉应力和拉应变,沥青面层存在弯拉疲劳损伤的风险;随着下面层模量的增加,沥青面层底部的剪应力略有增加,而最大剪应力均值有所减小,有利于改善沥青下面层的抗剪能力;不同控制模式下高模量沥青混凝土的抗疲劳性能有所差别,而采用累积耗散能指标可以有效地将应力、应变两种不同控制模式的疲劳方程进行统一,20℃时高模量沥青混凝土具有更好的抗疲劳性能;在半刚性基层长寿命沥青路面中,下面层使用高模量沥青混凝土可以改善路面的抗车辙和抗疲劳性能,为实体工程建设提供一定的参考依据。     

Sasobit~温拌沥青表面自由能与组分含量关系研究

为研究Sasobit温拌沥青表面自由能与组分含量之间的关系,首先制备不同Sasobit温拌剂(0、2%、3%、4%)掺量的沥青试样,且基于躺滴法测定不同温拌剂掺量沥青的表面自由能、极性分量、色散分量等参数;其次,采用四组分法测定不同温拌剂掺量沥青中饱和分、芳香分、胶质、沥青质含量;最后,建立温拌沥青组分含量与表面自由能参数之间的关系。结果表明:随着Sasobit温拌剂掺量的增加,沥青中沥青质明显增大,而胶质则明显减小;沥青表面自由能、色散分量与饱和分、沥青质、芳香分含量呈负相关,与胶质含量呈正相关;而沥青极性分量与饱和分、沥青质、芳香分含量呈正相关,与胶质含量呈负相关。     

沥青混合料基灌注式半刚性路面材料设计与性能试验研究

沥青混合料基灌注式半刚性路面是由基体沥青混合料和灌注复合水泥胶浆两部分组成,基体沥青混合料的材料组成是影响沥青混合料基灌注式半刚性路面各项性能变化的主要因素,通过对A1~A5等5种不同矿料级配组合配制空隙率为28%的基体沥青混合料性能测试、沥青混合料基灌注式半刚性路面材料的试件制备和不同矿料级配组合配制的基体沥青混合料灌注复合水泥胶浆形成的沥青混合料基灌注式半刚性路面的性能测定,试验结果表明:室内制备马歇尔试验试件时,水泥砂浆的灌入量为(500±10)g为宜,基体沥青混合料不同矿料级配组合对沥青混合料基灌注式半刚性路面各项性能影响较大,A4矿料级配组合配制的沥青混合料基灌注式半刚性路面综合性能最佳。该结果为沥青混合料基灌注式半刚性路面室内试验和工程施工应用提供依据。     

沥青混凝土小梁断裂路径数值模拟研究

半刚性基层沥青混凝土路面是我国最为常见的路面结构形式,但沥青混凝土路面容易在使用过程中发生断裂,而沥青材料的疲劳断裂行为是半刚性基层沥青混凝土路面开裂的主要原因。通过使用扩展有限元方法对沥青混凝土三点预置缺口梁的疲劳裂纹扩展进行了数值模拟,并将数值模拟结果与试验进行了对比,发现两者在断裂形态上非常相似,并且裂纹在最初几次载荷加载时扩展尺寸较大。