蒙脱土对沥青耐老化性能影响研究

为分析蒙脱土改性沥青抗老化性能,首先制备不同季铵盐改性有机蒙脱土,分析其层间结构,选取层间间距较大的双十八烷基二甲基氯化铵蒙脱土(DOAC/OMMT)和钠基蒙脱土(Na-MMT)制备改性沥青,并进行短期和长期老化;采用沥青3大指标试验、动态剪切流变试验(DSR)和沥青4组分试验,分析改性沥青热氧老化前后基本物理性能、流...     

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。     

蒙脱土/废胶粉复合改性沥青的老化性能研究

废胶粉用于沥青改性,不仅可以减少沥青的消耗量,而且可以改善沥青的性能,是解决废旧轮胎的有效途径之一。但是废胶粉改性沥青也存在一些不足,比如废胶粉改性沥青容易产生离析现象,改善效果不明显等,限制了废胶粉改性沥青的应用。蒙脱土属层状硅酸盐,具有良好的热稳定性、阻隔性能,可有效的改善废胶粉改性沥青的相容性,从而提高废胶粉改性沥青的路用性能。本研究采用物理共混法制备了蒙脱土/废胶粉复合改性沥青,通过薄膜烘箱加热试验(TFOT)、室内加速紫外老化试验(UV)、动态剪切流变试验(DSR)对复合改性沥青的抗老化性能和流变性能进行了研究。薄膜烘箱加热试验和室内加速紫外老化试验表明,有机蒙脱土(OMMT)的掺入对沥青的抗热氧老化和抗紫外老化性能都具有较好的改善作用,且随着OMMT掺量的增加,抗老化性能越好。流变实验结果表明,随着OMMT掺量的增加,废胶粉改性沥青的复合模量(G*)增大,相位角(δ)先增大后减小。对比掺入天然蒙脱土和OMMT的废胶粉改性沥青,研究发现天然蒙脱土改性效果要比OMMT改善效果差。     

有机蒙脱土改性沥青抗老化性及其分子模拟试验

为延长沥青路面的使用寿命，延缓沥青因光氧造成的老化，探究了不同类型有机蒙脱土(OMMT)对改性沥青抗老化性能的影响。采用扫描电镜和X射线衍射仪对OMMT的微观结构进行表征；并采用傅立叶变换红外光谱仪、全自动比表面和孔径分布分析仪及同步热分析仪对OMMT的官能团、微孔结构及热稳定性进行了评价。将OMMT应用于基质沥青，对其流变性能进行研究；同时采用3种不同的老化方式探究不同类型的OMMT对改性沥青的影响。最后采用分子动力学法从微观层面上对OMMT改性沥青的物理老化现象进行模拟，分析沥青分子在运动过程中分子间的相互作用关系。研究结果表明：有机基团通过离子交换进入蒙脱土层间，提高了层间的吸附能力；沥青混合料拌合温度下OMMT拥有较好的热稳定性，初始分解温度大于200 ℃；其中双十八烷基二甲基氯化铵(DDAC)OMMT和十八烷基二甲基苄基氯化铵(ODBA)OMMT制备出的改性沥青均表现出较好的高温抗变形能力。OMMT层间结构越大和苄基的存在均可以提高对沥青分子的约束能力，阻碍沥青分子间的相对运动；同时较大层间的OMMT更易产生剥离结构，可有效阻隔紫外线及氧气分子进入沥青，减缓沥青老化。ODBA-OMMT改性沥青的抗老化性能最佳，DDAC-OMMT改性沥青次之，Na-OMMT改性沥青最差。分子动力学模拟物理老化后的OMMT改性沥青分子状态相对活跃，DDAC-OMMT改性沥青相对自由体积增长最大，ODBA-OMMT改性沥青分子的迁移率最高。研究结果为合理选择OMMT改性剂，增强改性沥青的抗老化性能提供了参考和理论支撑。     

蒙脱土/SBS复合改性沥青混合料路用性能研究

为了分析蒙脱土对SBS改性沥青混合料路用性能的影响,采用蒙脱土对SBS改性沥青进行复合改性,并制备复合改性沥青混合料,开展了车辙试验、低温弯曲试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验。首先研究了蒙脱土掺量对复合改性沥青混合料高低温性能和水稳定性的影响,并结合灰关联分析推荐了蒙脱土最佳掺量。然后以SBS改性沥青混合料作为对照,通过测试不同老化条件下路用性能,分析了复合改性沥青混合料的抗老化性能。研究结果表明:适当掺加蒙脱土可以提高复合改性沥青混合料的高温性能和水稳定性,但是掺量过大时高温性能提升幅度不大,水稳定性反而有所下降。掺加蒙脱土会对复合改性沥青混合料的低温性能产生不利影响。灰关联分析表明蒙脱土掺量对各项路用性能指标的影响程度大小依次为低温性能水稳定性高温性能,因此不宜为了提升高温性能而片面增大蒙脱土掺量。结合蒙脱土掺量与各项路用性能指标的关系,推荐蒙脱土掺量范围为2%～4%,并选取3%作为最佳掺量。最佳蒙脱土掺量条件下,复合改性沥青混合料的抗老化性能较之SBS改性沥青混合料得到显著提高,尤其是低温抗老化性能,虽然老化前复合改性沥青混合料的低温性能要差于SBS改性沥青混合料,但是经老化后前者的衰减幅度较小,其低温性能反而优于后者。     

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。     

几种沥青抗紫外老化措施性能对比试验研究

为了对比不同抗紫外老化措施的效果,本文对几种沥青紫外老化改善措施进行了性能试验。通过不同措施的路用性能比较和验证,发现基质沥青添加改性剂后抗紫外老化能力有明显提高;添加改性剂SBR的抗紫外老化效果优于添加SBS改性剂的;紫外吸收剂、抗氧化剂及光稳定剂等添加到沥青中,改善后的沥青均具有一定的抗紫外老化能力;试验结果表明光稳定剂与SBR改性沥青联合使用时,抗紫外能力优于其它抗老化剂与改性剂联用,具有更好的抗紫外老化效果。     

有机化改性纳米碳酸钙对沥青抗老化性能的影响研究

采用硬脂酸对纳米碳酸钙(NCa)进行有机化改性,制备有机纳米碳酸钙(SNCa)改性沥青,分别采用薄膜老化试验(TFOT)和压力老化试验(PAV)模拟沥青的短期热老化和长期热老化。分别采用傅里叶红外光谱仪(FTIR)、沥青的三大指标和黏度试验、动态剪切流变仪(DSR)对老化前后的沥青的化学结构、物理性能和流变性能进行研究,探究纳米碳酸钙能否提高沥青的抗老化性能,以及有机化改性能否提高纳米碳酸钙的改性效果。结果表明:添加NCa和SNCa后,TFOT和PAV老化后,沥青的羰基和亚砜基指数降低;物理性能的衰减幅度以及复数模量增加减小;NCa和SNCa能够提高SK70基质沥青的抗老化性能,随着掺量的增大,沥青抗老化性能增强;相同掺量条件下,SNCa对基质沥青抗老化性能的改性效果显著优于NCa,表明硬脂酸有机改性后,NCa与沥青的配伍性增强,NCa能够以更大横纵比分布于沥青基体中,因此具有更好的改性效果。     

紫外线吸收抗老化剂在沥青混合料中的应用

以纳米TiO2粉体作为紫外线吸收抗老化剂,研究TiO2对沥青及沥青混合料性能的改善。采用旋转薄膜加热试验模拟沥青短期热老化性能,用自行研发的紫外线老化环境箱,加速模拟沥青在自然环境下受紫外线照射老化的过程,对比分析了老化前后沥青及沥青混合料的性能。结果表明：老化后改性沥青的针人度、软化点和低温延度比基质沥青有较大的提高;浸水马歇尔试验得出改性沥青混合料的残留稳定度比基质沥青混合料提高了8％;紫外线老化后改性沥青混合料的稳定度比基质沥青提高了32％,马歇尔模数提高了31％,所以说明纳米TiO2对紫外线具有强吸收作用,能够有效地增强沥青抗紫外线光老化的能力。     

OMMT/ZnO纳米复合SBS、SBR聚合物改性沥青与混合料性能研究

为了提高SBS、SBR聚合物改性沥青的热贮存稳定性、改善低剂量SBS、SBR改性沥青的针入度指标体系性能与流变特性,同时提高OMMT/ZnO改性沥青的高低温性能与流变性能。将纳米OMMT/ZnO与SBS、SBR聚合物进行复配,基于老化前后的针入度体系试验和流变特性试验对复合改性沥青稳定性、老化性能、高低温性能与流变特性进行评价,基于三大路用性能试验、浸水APA试验与MMLS1/3试验评价了纳米OMMT/ZnO复合聚合物改性沥青混合料的水温稳定性与长期稳定性。结果表明:掺加纳米OMMT/ZnO纳米改性剂能够提高复合改性沥青高温稳定性、低温延展性与自愈合弹性恢复性能;同时改善聚合物改性沥青的热贮存稳定性和抗老化性能,同时掺入SBS、SBR与OMMT/ZnO能够实现两种改性剂对沥青高温性能和流变性能改善的叠加作用;3.5%SBS与4%OMMT/ZnO复合改性沥青混合料的抗疲劳变形性能和水温稳定性满足极端。     

膨润土-LDHs复合改性沥青老化性能研究

将不同掺量比的膨润土、LDHs加入到基质沥青中进行熔融共混,制备了膨润土-LDHs复合改性沥青。研究了膨润土和LDHs掺量比对沥青物理性能、短期热氧老化和紫外老化性能的影响。结果表明,膨润土-LDHs的添加提高了沥青的高温性能,膨润土和LDHs分别在抑制沥青在短期热氧老化和紫外老化过程中表现出显著的作用,当膨润土和LDHs的掺比为1∶1时,膨润土-LDHs复合改性剂可使得沥青同时具备优良的耐短期热氧老化和紫外老化性能。     

模拟自然老化条件的沥青老化机理红外光谱分析

为了研究沥青在自然环境下的老化反应,研发了环境温度箱,模拟了光、热、氧及水共同作用对沥青的老化,运用了红外光谱分析法研究了基质沥青、SBS 改性沥青及 PPA 改性沥青在不同老化时间后的分子结构组分变化,并利用羰基指数对沥青的老化程度评价。研究结果发现与基质沥青相比,丁二烯-苯乙烯共聚物 SBS 改性沥青和多聚磷酸 PPA改性沥青具有较高的抗老化分解。     

有机化蒙脱土和聚乙烯复合改性沥青的性能研究

在镇海AH-70号沥青中加入6%的聚乙烯(PE)制备成PE改性沥青,再在PE改性沥青中加入3.5%的有机化蒙脱土制备成复合改性沥青,对PE、有机化蒙脱土和PE复合改性沥青的常规技术性能、动态力学性能进行了试验研究.常规技术性能试验结果表明,镇海AH-70号沥青经PE改性后其高温稳定性、低温抗裂性及温度敏感性均得到了改善...     

SBS改性沥青老化性能影响研究

文中选用2种基质沥青(70号、90号)分别制备得到SBS-70、SBS-90 2种SBS改性沥青,经过短期老化(RTFOT)、长期老化(PAV)试验,结合荧光显微、三大指标、温度扫描试验,研究SBS改性沥青老化性能影响。荧光显微试验结果表明,SBS改性剂与90号基质沥青具有更好的相容性,短期老化后SBS-90中的SBS氧化降解程度高于SBS-70。三大指标试验结果表明,2种改性沥青针入度和延度随老化程度增大而降低,2种改性沥青软化点随沥青老化程度增加而下降。温度扫描试验结果表明,2种SBS改性沥青复数模量在低温时随老化程度增大而升高,在高温时随老化程度增大而降低。相位角在短期老化后随温度升高出现先下降后上升趋势;在长期老化后,相位角随温度升高而上升。结合荧光显微、CMI、PAI结果表明,SBS-70抗老化性能优于SBS-90,SBS-90在老化时沥青相及SBS相氧化降解都更严重。在实际道路工程中更推荐采用E70作为基质沥青进行SBS改性沥青的制备。     

基于动荷载作用下的沥青混合料老化性能研究

利用英国多功能气动沥青材料试验机Cooper NU-14测定了4种沥青混合料老化前、短期老化和长期老化后试件的动态间接拉伸劲度模量试验参数,分析了影响沥青混合料抗老化性能的相关因素.结果表明,短期老化是沥青混合料老化的主要阶段,空隙率、粗集料含量和沥青膜厚度对沥青混合料的老化性能有重要影响.     

热氧老化对沥青与集料界面黏附性的影响

为了探索热氧老化对沥青与集料界面黏附性的影响程度，分别对常用的基质沥青、SBS改性沥青、橡胶粉改性沥青进行短期老化和压力老化试验，通过红外光谱分析不同沥青老化过程中化学结构的变化，以光电比色法和拉拔试验探究不同老化状态下沥青与不同岩性集料界面黏附性的演变趋势。试验结果表明：老化导致了沥青中不饱和化学键断裂和极性含氧官能团生成，提升了沥青中极性组分与水分子的缔合能力；热氧老化导致沥青与集料之间的黏附性下降，对改性沥青影响更为明显；经长期老化后，沥青与集料之间的黏附性大幅降低，对石灰岩集料与沥青的黏附性影响较敏感。     

纳米TiO2晶体类型对沥青抗紫外老化性能影响的研究

纳米TiO2已被证实是汽车尾气中NOx的高效催化剂,且具有较好的紫外屏蔽性能.但不同晶型的TiO2粉末催化活性和紫外屏蔽性能不尽相同.该文将不同晶型纳米TiO2粉末以改性剂的形式掺入到沥青当中,进行紫外照射,通过紫外老化前后的针入度、延度、软化点试验来分析不同掺量、晶型的纳米TiO2对沥青光氧老化性能的影响.试验结果表明:掺入纳米TiO2的沥青与原沥青相比软化点降低,针入度有所升高,延度有所增大.经过紫外老化后,掺加3种晶体粉末的沥青指标的表现均优于原沥青.综合老化后沥青三大指标的表现来看,金红石型表现最好,其次是混晶型,之后为锐钛型.3种粉末的综合表现均是1.0％掺量优于0.5％和1.5％掺量.     

道路沥青老化评价方法研究进展

沥青是路面工程中常用的筑路材料之一,被广泛应用于中国高速公路和城镇道路中。在路面服役过程中,沥青材料会出现硬化变脆等老化现象,显著影响了路面的运营品质及服役寿命。为了进一步促进道路沥青老化评价方法研究的发展,以宏观性能测试、微观结构探测和数值模拟技术等老化评价方法为脉络,比较了各类评价方法的所属尺度和应用优劣。研究结果表明:现行的沥青热氧老化室内研究方法并不能很好地反映沥青的长期服役耐久性,而紫外老化的室内研究方法更加亟需标准化和规范化;紫外老化和热氧老化的差异在于化学键断裂机制不同,热氧老化主要是由于高温热分解导致化学键断裂,而紫外老化的引发是由于分子内所含的基团吸收了具有能量的紫外线,导致化学键发生断裂;宏观性能测试是构建沥青老化与性能衰退联系的直接研究途径,2类老化类型的宏观性能测试方法和评价指标不能完成等同和替换;荧光显微镜、原子力显微镜、傅里叶红外光谱等微观探测技术能够定性或者定量分析沥青的老化过程和改性剂的老化响应;采用分子动力学模拟和细观力学模型既能继承利用微观研究的精确结论,又可与宏观力学试验建立关联性,对沥青的老化过程进行数值表征,其研究结果能够为其微观演化规律和宏观性能特性提供参考;在实际沥青路面使用中,紫外老化和热氧老化是并行存在的,基于室外沥青路面老化监测的多因素复合老化应是沥青室内老化模拟研究的重点;融合多层次老化评价指标和数值模拟技术,建立多尺度沥青老化动态仿真模拟是沥青材料与数值模拟交叉应用的主要研究方向。     

有机化蒙脱土的制备及对沥青改性的研究

蒙脱土是一种天然纳米材料,因对聚合物改性效果良好且价格低廉而受到广泛关注。无机蒙脱土易发生团聚现象,需对其进行有机化改性使其表现疏水特性。有机化蒙脱土可和沥青形成插层、剥离结构,有效提高沥青的高温性能和抗老化性能。文中分析了蒙脱土的结构与特性,概述了蒙脱土有机化所需改性剂和制备方法,阐述了有机蒙脱土改性沥青的作用与机理,并对有机蒙脱土改性沥青的未来研究方向进行了展望。     

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。