抗剥落剂和纤维对热(温)再生沥青混合料水稳定性及抗裂性能的影响

为了改善高RAP掺量热再生和温再生沥青混合料的水稳定性、低温抗裂性及抗疲劳耐久性,基于沥青表面能测试和黏附功计算,研究了老化沥青、温拌剂、纤维、抗剥落剂对沥青-集料黏结强度的影响,进而采用车辙试验、低温弯曲试验、冻融循环试验和四分点加载疲劳试验研究了纤维和抗剥落剂对热再生混合料路用性能和抗疲劳耐久性的影响,并揭示了纤维和抗剥落剂对热再生混合料水稳定性和低温抗裂性能的影响机理。研究结果表明,导致热再生和温拌再生水稳定性较低的原因是沥青老化后表面能的降低,掺加温拌剂降低了沥青的表面能,降低了沥青-集料界面的黏结强度;掺加抗剥落剂、纤维剂纤维与抗剥落剂复合改性剂可显著改善沥青表面能、增大沥青与集料之间的粘附功,提高沥青与集料之间的粘附性;将抗剥落剂与纤维复配可显著改善热(温)再生沥青混合料的低温性能,纤维与抗剥落剂不仅显著提高了热(温)再生混合料的劈裂强度和水稳定性,也延缓了冻融循环作用下热(温)再生混合料劈裂强度的衰变历程;掺加抗剥落剂、纤维剂纤维与抗剥落剂复合改性剂均可显著改善热(温)再生混合料的弯曲劲度模量和抗疲劳寿命,,纤维与抗剥落剂复合改性热再生混合料的各项路用性能均满足规范要求,建议优先采用玄武岩与抗剥落剂复配方案来改善高RAP掺量热(温)再生混合料的耐候性。     

纳米材料复配对SBS改性沥青流变及抗老化性能的影响

为了研究不同纳米材料复配对SBS改性沥青流变及抗老化性能的影响,分别采用旋转薄膜烘箱、压力老化箱和紫外老化箱模拟了沥青样品的短期热氧老化、长期热氧老化和光氧老化,并运用动态剪切流变仪和弯曲梁流变仪对沥青样品的高、中、低温流变性能进行了表征。此外,运用傅里叶红外光谱对沥青样品老化前后羰基和丁二烯官能团的变化情况进行了分析。研究发现不同纳米材料复配形式对SBS改性沥青的高温抗车辙性能、中温耐疲劳性能和低温抗开裂性能有不同影响;3种复配形式对SBS改性沥青的抗老化性能均有改善效果,尤其以有机蛭石复配纳米二氧化钛效果最佳。     

加铺层花岗岩AC-13C试验研究

针对旧水泥混凝土路面沥青加铺层的工作特性,以花岗岩AC-13C为研究对象,采用水泥替换矿粉和掺加抗剥落剂的方法研究了花岗岩沥青混合料的材料组成及其路用性能。通过延长水煮时间和沥青与抗剥落剂共同老化评价了抗剥落剂改善集料与沥青粘附性的优劣性;基于性能目标进行了花岗岩沥青混合料的马歇尔试验、车辙试验、水稳性试验、加速老化试验、浸水肯塔堡飞散试验等,并对试验路进行了性能检测。研究结果表明,掺加受热稳定性良好的抗剥落剂是提高花岗岩混合料路用性能的重要保证,且MeadWestvaco抗剥落剂施工存储均匀性良好,运营两年后的路面无相关病害发生。     

MeadWestvaco抗剥落剂性能

结合花岗岩集料并以花岗岩AC-13C为研究对象,通过延长水煮时间和沥青与抗剥落剂共同老化评价了Mead Westvaco抗剥落剂对改善集料与沥青粘附性能的贡献能力;基于沥青混合料性能目标室内开展了马歇尔试验、车辙试验、水稳性试验、加速老化试验、浸水肯塔堡飞散试验等,试验结果表明,Mead Westvaco抗剥落剂受热稳定性良好,能显著提高花岗岩沥青混合料的多项路用性能。通过铺筑加铺层花岗岩沥青混合料试验路段并进行检测,结果表明Mead Westvaco抗剥落剂施工存储均匀性和受热稳定性良好,运营两年后的路面无相关病害发生。     

不同类型抗剥落剂与橡胶复合改性沥青的流变性能研究

为了研究不同类型抗剥落剂对沥青的影响,该文拟使用两种不同的抗剥落剂（胺类和硅烷类）对橡胶粉改性沥青（AR）进行复合改性。通过车辙因子、恢复率、不可恢复蠕变柔量、劲度模量和蠕变速率等指标来评价胺类和硅烷类抗剥落剂/橡胶粉复合改性沥青的流变性能。研究结果表明：两种抗剥落剂均会提高AR的疲劳因子,从而降低AR的疲劳性能。同时硅烷类抗剥落剂提高了AR的高温PG等级,而两种抗剥落剂均不会影响AR的低温PG等级。此外,硅烷类抗剥落剂提高了AR的恢复率,降低了不可恢复蠕变柔量,而胺类抗剥落剂的加入影响效果则相反。同时,还观察到胺类和硅烷类抗剥落剂对低温抗裂性能有轻微影响。综上所述,抗剥落剂的种类对AR的流变性能有显著影响,在采用特定的抗剥落剂前应予以充分考虑。     

三种沥青抗剥落剂的性能对比研究

以消石灰、胺类抗剥落剂和非胺类抗剥落剂为研究对象,分别对掺加不同抗剥落剂的未老化和长期老化的沥青混合料进行了残留稳定度试验和冻融劈裂试验.研究结果表明:对于未老化的沥青混合料,消石灰的水稳定性最好,非胺类抗剥落剂次之,胺类抗剥落剂最差;对于长期老化的沥青混合料,消石灰石灰和非胺类抗剥落剂的效果相当,胺类抗剥落剂最差;比起胺类抗剥落剂,非胺类抗剥落剂的具有更优越的热稳定性和抗老化性能.     

钢桥面铺装高弹沥青抗紫外老化措施及性能研究

为降低强紫外线对高弹沥青的老化作用，延缓钢桥面铺装层路用性能的衰减速率，通过模拟紫外老化试验研究紫外老化对高弹沥青性能的影响，对比3种抗紫外老化剂改善高弹沥青性能的效果，优选出最佳的抗紫外老化剂以及最佳掺量，并评价该抗紫外老化剂对高弹沥青混合料路用性能的影响。结果表明：1)紫外老化降低了高弹沥青的针入度、延度值和软化点，但抗车辙因子略有增大；2) 3种抗紫外老化剂均能改善紫外老化对高弹沥青及其沥青混合料的不利影响，其中抗紫外老化剂UV-1改善效果最佳。建议采用抗紫外老化剂UV-1改性高弹沥青，它是延缓钢桥面铺装层紫外老化的有效措施，并能提高钢桥面铺装层的耐久性和服役寿命。     

岩沥青改性沥青混合料的抗老化性能

为了研究岩沥青在长期路面负载的作用下的老化现象,采用熔融共混的方法制备不同岩沥青掺量的岩沥青改性沥青,并进行AC-13沥青混合料配合比设计。对沥青混合料进行短期热氧老化和紫外老化试验,对老化前后沥青混合料的单轴压缩弹性模量进行测试。结果表明:热氧老化和紫外老化后,岩沥青改性沥青混合料的抗压强度和单轴压缩弹性模量的增长幅度均小于基质沥青混合料;岩沥青能够提高沥青混合料的抗热氧老化和抗紫外老化性能,且随着岩沥青掺量的增大,提高效果进一步增大。     

三种沥青抗剥落剂的性能对比研究

以消石灰、胺类抗剥落剂和非胺类抗剥落剂为研究对象,分别对掺加不同抗剥落剂的未老化和长期老化的沥青混合料进行了残留稳定度试验和冻融劈裂试验。研究结果表明：对于未老化的沥青混合料,消石灰的水稳定性最好,非胺类抗剥落剂次之,胺类抗剥落剂最差;对于长期老化的沥青混合料,消石灰石灰和非胺类抗剥落剂的效果相当,胺类抗剥落剂最差;比起胺类抗剥落剂,非胺类抗剥落剂的具有更优越的热稳定性和抗老化性能。     

受阻胺类抗老化剂对基质沥青老化性能的影响

为解决沥青路面紫外光老化现象,利用紫外老化环境设备研究了辐射强度对基质沥青性能的影响及受阻胺类抗紫外光老化剂不同掺量对提高基质沥青抗紫外线光老化性能的作用.试验结果表明,受阻胺类抗紫外光老化剂并不适合用于基质沥青抗紫外线老化性能改善,主要表现为一定程度上增加了基质沥青的高温性能,但进一步降低了其抗疲劳性能,建议对基质沥青不予采用该方法进行抗光老化性能改善.     

抗剥落剂对沥青及沥青混凝土的改性作用研究

本文针对不同掺量非胺类有机抗剥落剂A对沥青及沥青混合料性能的影响作用,通过对沥青的感温性、低温性能、高温性能、老化性能分析以及对沥青混合料的水稳定性和高温性能试验分析,试验结果表明,抗剥落剂A对沥青的感温性能,低温性能、老化性能均有良好的改善作用,对沥青及沥青混合料的高温稳定性有害,并且由此确定抗剥落剂的添加量最佳为4%。并且此剥落剂A按照4%的掺量标准应用于山西太长高速路试验路段,结果表明抗剥落剂A对路面的低温稳定性及水稳定性均有一定的改善作用。     

PA-1型抗剥落剂对沥青性能的影响

添加有机抗剥落剂能够有效改善沥青混合料的水稳性能,但加入抗剥落剂后对沥青性能的影响还需要进行全面研究。通过对埃索90#基质沥青和SBS改性沥青掺加不同剂量的PA-1型抗剥落剂,分别进行DSR试验和BBR试验,分析了不同剂量抗剥落剂对沥青高温、低温、疲劳试验结果的影响。结果表明,随着抗剥落剂的增加,沥青的高温、低温性能略有下降,而疲劳开裂性能增强。综合考虑各项性能,认为PA-1型抗剥落剂的合适剂量为0.3%。     

沥青再生剂配制的试验研究

依据旧沥青老化及再生机理,研发了一种沥青再生剂。该再生剂以中黏度芳烃油为基质油,添加70#沥青和非胺类沥青抗剥落剂配制而成,采用正交试验方法进行了配方优化设计。通过再生沥青的针入度、软化点、延度及布氏黏度指标确定了再生剂的配方组分为:芳烃油∶70#沥青∶非胺类沥青抗剥落剂=15∶4∶1。再生沥青的性能试验结果表明:研发的再生剂对老化的70#沥青和SBS改性沥青均有良好的再生效果。     

抗剥落剂对花岗岩沥青混合料水稳定性的影响

通过粘附性试验、冻融劈裂试验、加速老化-冻融劈裂试验和汉堡车辙试验综合评价了胺类抗剥落剂、非胺类抗剥落剂和石灰对沥青混合料水稳定性能的影响。试验结果表明:1)相比于胺类和石灰抗剥落剂,添加非胺类抗剥落剂的沥青膜完整,能显著改善沥青与酸性集料间的粘附等级;2)非胺类抗剥落剂不仅能提高沥青混合料的抗水损害能力,还能增强其抗老化性能和抗车辙性能。     

层状双氢氧化物改性沥青及其混合料的疲劳特性研究

该文研究了层状双氢氧化物(LDHs)对沥青混合料疲劳特性的影响和几种LDHs质量比改性沥青的不同老化水平(薄膜烘箱老化试验和紫外老化)下的性能。薄膜烘箱老化(TFOT)和紫外老化(UV)分别用于模拟沥青短期现场热氧老化和长期现场紫外光老化。通过动态剪切流变(DSR)和间接拉伸疲劳试验分别评估了LDHs对其改性沥青及其混合料疲劳特性的影响。结果表明:采用LDHs能够改变应力控制模式下沥青的疲劳特性。改性沥青混合料与基质沥青制备的沥青混合料相比具有更佳的疲劳性能。采用LDHs作为沥青改性剂能够提高沥青路面的服务寿命。     

花岗岩在水泥混凝土路面沥青加铺层中的应用研究

对沥青加铺层表面层的工作特性和材料设计的要求进行了分析,在室内通过对掺加抗剥落剂的改性沥青采取老化措施后进行延长时间的水煮法试验来判定抗剥落剂对花岗岩与改性沥青粘结力的贡献能力;通过沥青混合料马歇尔试验、水稳定性和高温稳定性试验来评价掺加抗剥落剂和水泥替代矿粉措施对花岗岩沥青混合料性能的影响。试验结果表明:仅采用水泥替代矿粉,加铺层花岗岩沥青混合料的水稳定性无法满足要求,而同时掺加Morlife300、PA-1抗剥落剂后,则花岗岩沥青混合料的残留稳定度、冻融劈裂比和动稳定度得到大幅提升。试验路近2年的检测结果表明:试验路段的路表未出现剥落、裂缝及车辙等病害,各项路用性能指标良好。     

老化对橡胶沥青高温流变性能的影响

老化存在于橡胶沥青混凝土路面施工和使用过程中,对橡胶沥青混凝土路面路用性能的影响不容忽视。采用动态剪切流变仪分别对两种基质沥青和两种橡胶沥青短期老化后和长期老化后的高温流变性能进行测试,分析老化对橡胶沥青高温流变性能的影响。试验结果表明:随着老化程度的增加,橡胶沥青的复数剪切模量G*增大,相位角δ变小,说明橡胶沥青老化后,弹性增强,高温抗变形能力增强,这种变化与基质沥青相同。任何一种状态下,橡胶沥青的复数模量G*和相位角δ变化的幅度均比基质沥青小,说明橡胶沥青的高温流变性能比较稳定,抗老化性能优于基质沥青。     

热、光、水耦合老化条件对温拌沥青性能的影响

为了研究高温、紫外光辐射和雨水等自然环境因素耦合作用对温拌沥青性能的影响,研发室内加速耦合老化试验箱,采用70~#沥青分别添加有机降黏温拌剂Sasobit和表面活性温拌剂DAT,设置热、光、水耦合老化条件,采用均匀试验设计方法开展温拌沥青性能的变化规律研究。分析并确定了耦合老化条件下,影响温拌沥青老化的耦合老化因素和因素的显著性水平。结果表明:温度变化对温拌沥青老化作用最显著,光、湿度的影响相对较小。热、光、水耦合老化不是对所有性能指标影响都显著,其中,对Sasobit温拌沥青软化点、黏度产生显著性影响的是热、光耦合老化作用,水的影响不显著;对DAT温拌沥青,仅温度的作用对黏度影响显著,光、水耦合老化作用不显著,仅热、光耦合老化作用对抗车辙因子影响显著,水的作用不显著。热、水、光耦合老化条件对温拌沥青针入度、延度的影响为负相关,对软化点、抗车辙因子、抗疲劳因子的影响为正相关,即环境温度升高,光照增强、湿度增大会导致温拌沥青针入度和延度减小,软化点升高,黏度、抗车辙因子和抗疲劳因子增大,说明耦合老化作用有利于沥青的抗车辙性能和抗疲劳性能。建立了两类温拌沥青各项性能指标的耦合老化方程,通过耦合老化方程预测了老化极值及对应的耦合老化条件,证明耦合老化作用对温拌沥青的黏弹性、高温性能、疲劳性能产生了显著作用。     

就地热再生老化沥青室内外再生效果差异试验研究

为研究就地热再生老化沥青室内外再生效果的差异,采用动态剪切流变仪(DSR)、弯曲梁流变仪(BBR)对比了室内外老化沥青和再生沥青的高低温流变性能,采用傅里叶红外光谱(FTIR)分析了不同状态沥青的官能团组成,并对就地热再生路面的长期使用性能进行跟踪。结果表明:现场再生利于提升再生路面抵抗高温流变变形能力,新沥青在现场施工时短期老化程度偏大,原路面老化沥青经高温加热后发生了二次老化,具体表现为失效温度升高,羰基指数和亚砜基指数增大,低温抗裂性能下降;加入再生剂后室内外再生沥青的蠕变劲度S分别下降12.24%、9.4%,蠕变速率m分别提高28.57%、24.13%,再生剂对室内老化沥青低温抗裂性能的改善效果优于现场再生;相比于铣刨重铺技术,就地热再生养护路段的车辙深度增长较为缓慢,疲劳裂缝比例上升较快,该现象可从室内外再生沥青流变性能的差异得以解释。     

沥青结合料紫外老化机理

为了解决现有沥青结合料路用性能评价体系中,未考虑紫外线辐射对沥青的加速老化作用问题,对热老化和紫外老化后的5种沥青进行了对比试验、DSR和BBR试验以及红外光谱分析.试验结果表明:沥青对热老化和紫外线辐射的敏感度不同,2种老化后三大指标的排序并不一致;紫外老化和热老化对沥青的影响不相同,紫外老化后沥青的流变特性变化更为显著;沥青抗紫外老化性能不同的内在原因是老化反应程度不同,胶质和芳香分是影响沥青紫外老化的主要因素.因此,沥青的热老化评价结果不能反映其抗紫外老化性能的高低,在紫外线辐射强烈的西部地区开展紫外老化研究具有重要意义.