TPS高黏改性沥青Superpave使用性能研究

为探讨道路TPS高黏改性沥青结合料的使用性能,采用Superpave评价体系对改性剂掺量分别为0%、6%、8%、10%、12%的改性沥青进行了实验室旋转黏度试验、动态剪切流变试验及弯曲梁流变试验,采用黏度、车辙因子、疲劳因子、复数模量指数、劲度模量及其变化率、PG连续分级温度等作为技术指标进行了性能评价。试验结果与分析表明,随着TPS掺量的增加,改性沥青的135℃黏度有所增加,但能够满足规范要求;随着TPS掺量的增加,改性沥青的高温性能、疲劳性能、感温性能、低温性能和可使用温度范围均得到明显改善;但当TPS掺量达到12%时,TPS高黏改性沥青的感温性能和低温性能略有回落。综合考虑,推荐TPS掺量为10%。     

高黏改性剂对沥青流变性能的影响

为了更好地将高黏改性剂应用于排水沥青路面和沥青混合料抗车辙设计中,通过在基质沥青中掺加不同种类及不同剂量的高黏改性剂制备高黏改性沥青。将质量分数为4%,8%和12%的3种高黏改性剂掺入基质沥青中,采用DSR和BBR试验分析了高黏改性剂对沥青的高、低温和疲劳流变性能的影响,得出高黏改性剂对沥青PG分级结果的影响规律。结果表明,添加高黏改性剂可显著提高沥青的车辙因子G*/sinδ,且随高黏改性剂掺量的增加G*/sinδ逐渐提高。相对日本TPS高黏改性剂,国产高黏改性剂可更显著提高沥青高温性能。采用国产高黏改性剂制备的高黏改性沥青老化后G*/sinδ提高幅度较大,抗老化能力相对较弱,但随温度提高,老化后高黏改性沥青的G*/sinδ衰变较快;高黏改性剂可降低弯曲劲度模量S,同时也降低了m值,综合来说高黏改性剂降低了沥青的低温流变性能。高黏改性沥青的低温分区取决于m值;不同高黏改性剂及其掺量对沥青的疲劳性能影响不同,一定掺量下TPS和H型高黏改性剂对沥青的疲劳性能具有提高作用,但是R型高黏改性剂对沥青的疲劳性能产生了不利影响。高黏改性沥青的G*/sinδ,G*sinδ,S值和m值随温度的升高呈现指数分布。高黏改性沥青的PG分级结果表明,高黏改性剂的掺入主要改变了沥青的PG分级中的高温分级结果,对低温分级结果几乎无影响。     

高黏改性剂与基质沥青配伍性研究

为了在有限样本条件下得到高黏改性剂优选基质沥青的控制指标,对境内外2种高黏改性剂与4种常用基质沥青进行配伍性试验,并以针入度、软化点、低温延度、60℃动力黏度及170℃布氏黏度为控制指标,从而得出配伍性最佳的基质沥青,然后分别对每种基质沥青进行针入度、软化点、延度等全套常规性能试验和不同老化程度的温度扫描、频率扫描等流变性能试验,运用灰色关联度分析方法定量给出基质沥青性能指标对高黏改性沥青控制指标的影响。试验结果表明,不同来源基质沥青的常规性能、流变性能及其与高黏改性剂的配伍性各不相同。G2和TPS高黏改性剂与壳牌(泰国)基质沥青的配伍性最好,并且G2高黏改性剂的适配性比TPS高黏改性剂好。不同来源的基质沥青常规性能和流变性能各不相同,其中部分性能指标存在较大差异。同时,高黏改性沥青控制指标与基质沥青的常规性能指标和流变性能指标之间存在较好的相关性,通过控制基质沥青的常规性能指标和流变性能指标,可以优选出与高黏改性剂适配的基质沥青。其中,高黏改性沥青控制指标与基质沥青的流变性能指标灰色关联程度更高。     

基于东北季冻区气候下高黏改性沥青性能研究

基于东北季冻区气候条件下提出合理的高黏改性剂掺量。测试高黏改性沥青指标并计算针入度指数PI值评价改性沥青的感温性能,进行软化点试验和60℃动力黏度试验评价改性沥青的高温性能,进行低温延度(5℃延度)试验和BBR试验评价改性沥青的低温性能。改性剂掺量为12%～13%时各指标均满足要求。BBR试验表明改性剂掺量为13%时改性沥青抵抗永久变形的能力最好,掺量为12%时应力释放能力最强,抗低温开裂能力最好,同时对改性沥青进行PG分级低温分析。推荐东北季冻区高黏改性剂掺量为12%～13%。     

TPS-SBR复合改性沥青的制备及其老化性能研究

针对高海拔山区SBR改性沥青高温性能不足的问题,通过添加TPS和SBR两种改性剂制备复合改性沥青,系统研究了剪切速率、剪切温度等因素对复合改性沥青路用性能的影响,探究了其合理改性工艺,并在此基础上确定了改性剂的合理掺量;进一步研究了TPS-SBR复合改性沥青经短期老化、长期压力老化、紫外老化前后的路用性能变化,对TPS-SBR复合改性沥青的抗老化性能进行综合评价。结果表明:剪切温度和剪切时间对复合改性沥青高低温性能影响较大,而其他因素影响相对较小,改性剂的合理掺量为4%SBR+6%TPS;相对于SBR改性沥青,TPS-SBR复合改性沥青抗老化能力得到了提升。     

TPS沥青改性剂应用效果的室内试验研究

为了了解新型添加剂TPS对沥青胶结料性能的影响,对不同TPS掺量的改性沥青进行针入度、软化点、稠度、延度、测力延度、劲度模量、弹性恢复和粘韧性试验。通过和基质沥青作对比分析,发现15%TPS改性沥青的针入度指数PI、针入度粘度指数PVN较基质沥青分别提高了2.1倍、2.8倍,而软化点和稠度分别提高了0.8倍、2.1倍,沥青高温性能显著提高;TPS改性沥青5℃延度相对于基质沥青的大幅度提高,测定功随着TPS掺入量逐渐增加,15%TPS改性沥青劲度模量较基质沥青减小0.39倍,这些变化都反映出其低温稳定性得到了改善;当沥青中TPS掺入量达到12%时,其弹性恢复率达到了100%,表明采用TPS改性沥青的路面,对荷载作用产生的变形,具有良好的自愈性;韧性和粘韧性试验结果表明TPS掺入量为15%时,达到高粘度改性沥青的标准。     

一种高粘弹改性沥青及其混合料性能与工程应用

采用SBS、高粘弹改性剂制备一种复合高粘弹改性沥青,通过针入度、软化点、延度、60℃动力粘度、135℃旋转粘度、弹性恢复等参数试验,评价其沥青的常规性能与粘弹性能,确定了高粘弹改性剂的最佳掺量.基于此,评价其混合料的高温性能、水稳定性、低温抗裂性及疲劳性能.结果表明,与SBS改性沥青相比,SR-1高弹剂的掺量为8％时,...     

高粘改性沥青紫外冷凝老化试验研究

为分析HVA高粘改性沥青抗紫外老化性能,对不同HVA掺量下的70#基质沥青和SBS沥青进行了不同历时的紫外冷凝老化试验。分析了70#基质沥青和SBS改性沥青两种材料经过高粘改性后的基本指标。研究结果表明:掺加HVA高粘剂能够显著提升沥青材料的基础性能。当HVA掺量8%以上时,两种沥青的抗紫外冷凝老化性能达到最好并趋于稳定;掺加HVA高粘剂的70#基质沥青优于掺加HVA高粘剂的SBS沥青,其中未掺加任何改性剂的70#基质沥青性能最差;从抗紫外老化性能变化来看,SBS沥青适宜的HVA掺量为8%,而70#基质沥青适宜的HVA掺量为8%～14%之间。     

复合改性沥青及其混合料路用性能

为了制备出高性能改性沥青,研究提出采用SINOTPS、热塑胶HVM-700、再生胶Duroflex和萜烯树脂BTTR90四种橡胶与SBS改性剂进行复合改性。通过沥青三大指标试验、高温车辙试验、低温小梁弯曲试验、马歇尔试验以及小梁弯曲疲劳试验进行对比分析。结果表明:热塑胶HVM-700对于沥青的延度提升最大,其掺量每提高3%,延度可提高11%左右;不同橡胶对改性沥青混合料的路用性能影响很大,基于高温抗车辙性能,推荐使用萜烯树脂BT-TR90与SBS进行改性。综合考虑高弹高粘的性能要求,推荐使用热塑胶HVM-700与SBS进行改性,热塑胶HVM-700与SBS改性剂的掺量分别12%、5%(质量分数)。     

反应型SBS复配改性沥青及其混合料路用性能研究

基于室内综合反应性共混技术和SBS复配技术,制备出一种反应型SBS复配高黏改性沥青。利用常规试验方法、多应力蠕变试验、弯曲蠕变劲度试验及荧光显微镜全面对比反应型SBS复配、TPS、SINOTPS、SBS改性沥青的性能差异,再制备对应的OGFC-13沥青混合料,验证4种改性沥青混合料的路用性能。结果表明:自制反应型SBS复配改性沥青高温性能较好,仅次于SINOTPS改性沥青,但低温性能优于TPS、SINOTPS、SBS改性沥青;反应型SBS复配改性沥青中SBS与基质沥青界面比TPS、SINOTPS、SBS改性沥青更为模糊,具有较好的相容性;反应型SBS复配改性沥青混合料具有较好的高温性能、优异的低温及水稳性能。     

基于TFOT试验的SBS改性剂掺量检测方法研究

为准确检测SBS改性剂的掺量,保证SBS改性沥青的性能,通过163、168、173、178、183℃的TFOT试验,研究改性剂掺量分别为1%、2%、3%、4%、5%的SBS改性沥青的针入度、软化点、5℃延度、135℃运动黏度、弹性恢复随老化温度的变化规律,得出不同改性剂掺量的SBS改性沥青的延度随老化温度变化规律一致,因此采用5℃延度-老化温度曲线检测SBS改性剂掺量。结果表明:利用5℃延度-老化温度曲线检测SBS改性剂掺量的方法是合理的。     

SBS改性沥青老化后的流变特性

为了评价老化对SBS改性沥青流变特性,对基质沥青、SBS改性剂质量掺量分别为3%和6%的改性沥青进行旋转薄膜加热试验(RTFO)和不同时间(5h、16h、50h)的压力老化试验(PAV),对3种沥青的原样、不同老化状态的样品进行常规试验(针入度、延度、软化点)和不同温度条件下的动态剪切流变试验。试验结果表明:常规指标只能显著反映沥青前期阶段的老化性能,粘弹性指标能够反映各老化阶段沥青的性能,更适合评价沥青的老化特性;基质沥青老化表现出硬化的特性,PAV老化50h后的SBS改性沥青老化由于SBS改性剂的裂解和断裂,表现出软化的特性;SBS改性剂使得沥青储能模量随温度和老化程度的影响变小,改善了沥青的感温性能、耐老化性能;老化时间越长基质沥青高温性能越好,而SBS改性沥青在老化16h后高温性能降低。     

纳米硫SBS复合改性沥青试验研究

为了研究纳米硫对SBS改性沥青性能的影响,分别使用星型和线型SBS改性剂,在不同的纳米硫掺量下制备改性沥青,分析纳米硫掺量对SBS复合改性沥青基本技术性能、粘温特性及流变性质的影响。结果表明:掺入纳米硫后,SBS改性沥青的高温性能提升明显,当纳米硫掺量为0.1%时,线型SBS改性沥青软化点可提高13.1%,星型SBS改性沥青软化点可提高23.4%;纳米硫SBS复合改性沥青的拌和温度和压实温度较普通SBS改性沥青提高5℃~10℃。     

TLA/SBR复合改性沥青性能试验研究

为了改善特立尼达湖沥青(简称TLA)改性沥青低温抗裂性,提出用丁苯橡胶(SBR)对其改性,期望综合两种改性剂的优点。对不同掺量的TLA与SBR复合改性沥青进行了常规试验(针入度、软化点、延度、旋转粘度)、DSR试验、BBR试验,并测试了短期老化与长期老化后的残留针入度比,研究TLA与SBR掺量对高、低温性以及抗老化性能的影响。研究结果表明:①掺入SBR与TLA均能改善沥青的高温抗变形能力和感温性,对比TLA,SBR对沥青高温性能的改善效果更显著;②TLA对复合改性沥青的低温性能有不利影响,但掺入SBR可以抵消这种不利影响;③掺加5%~20%的TLA能改善复合改性沥青的抗老化性能,在此TLA掺量下,SBR也能改善沥青的抗老化性能。④综合高、低温性能和老化性能的表现,最佳掺量为20%的TLA+3%的SBR。     

TPS改性剂在排水性沥青混合料中的应用研究

通过室内试验,对TPS改性剂的特性、改性沥青的制备方法、改性剂剂量及TPS改性剂对沥青性能和排水性沥青混合料性能的影响等内容进行研究。发现15%的改性剂剂量比较合理,改性后的沥青感温性明显下降,高温热稳定性,耐老化性和低温抗裂性显著提高,达到高粘度改性沥青的要求。同时发现添加TPS的排水性沥青混合料动稳定度、水稳定性和低温性能等路用性能优良。结果表明TPS改性效果明显,是一种适合排水性沥青混合料的改性剂。     

路面结构抗裂层沥青新材料研发及性能评价

针对路面结构抗裂层沥青材料的特点和现有研究的不足,采用热塑性丁苯橡胶(SBS)、废胎胶粉(CRM)和邻苯二甲酸二丁酯(DBP)作为改性剂,研制了一种适用于路面结构抗裂层的复合改性沥青,通过延度、针入度、软化点、弹性恢复等试验,确定了各改性剂的合理掺量。通过动态剪切流变试验、粘度及力学性能温度扫描、疲劳试验、低温弯曲梁流变试验等,对研发的复合改性沥青路用性能进行了评价,并确定了CRM的最佳掺量。研究表明:当SBS掺量为5%、DBP的掺量为4%、CRM掺量为4%时,研发的复合改性沥青各项性能均达到抗裂层要求并具有优良的路用性能。     

Sasobit温拌改性沥青胶结料性能试验研究

为研究Sasobit温拌改性剂对沥青性能的影响,将ES70号和PJ130号2种基质沥青分别掺2％～6％的Sasobit并制备成沥青胶结料,进行旋转粘度试验、动态剪切流变试验和弯曲梁蠕变试验,并对Sasobit改性沥青进行性能分级（PG分级）。试验结果表明：Es和PJ沥青采用Sasobit改性剂改性后,其温度转折点分别在107％和105℃附近。随着Sasobit掺量的增加,改性沥青的车辙因子和蠕变劲度模量逐渐增大,变形速率减小。在2％～6％掺量范围内,Sasobit均能较大程度地提高ES和PI2种沥青的高温性能。Sasobit会较大程度地削弱ES沥青的低温性能,但对PJ沥青低温性能只有略微不利的影响。     

基于化工合成蜡掺量制备温拌橡胶改性沥青的性能研究

本文试验不同化工合成蜡掺量下,橡胶改性沥青在高温、常温、低温下的性能。橡胶改性沥青复配5个不同掺量化工合成蜡,分别为沥青质量的0%、1.5%、2.5%、3.5%、4.5%,制备温拌橡胶改性沥青。通过旋转薄膜老化试验和压力老化试验模拟改性沥青的短期老化过程和长期老化过程。通过布氏旋转粘度试验、动态剪切流变试验和低温弯曲小梁流变试验对改性后沥青进行高性能沥青路面(Superpave)沥青胶结料试验评价。试验结果表明:(1)通过复配化工合成蜡可以降低橡胶改性沥青135℃的粘度值;(2)复配较高掺量化工合成蜡的橡胶改性沥青满足高性能沥青路面(Superpave)中关于沥青的技术要求,尤其是抗开裂系数,即疲劳因子(G*sinδ)和蠕变劲度满足技术要求;(3)当化工合成蜡掺量达到3.5%时,温拌橡胶改性沥青具有温拌效果,沥青施工拌合和压实温度大大降低。     

基于非线性方程的高粘沥青热氧老化性能研究

针对高粘沥青热氧老化研究的不足,利用TPS制备高粘改性沥青,采用旋转薄膜烘箱进行老化,测试不同老化时间下的5℃延度、软化点、针入度及135℃粘度,根据试验结果建立TPS高粘沥青热氧老化方程,并对其不同时刻的老化速率进行计算.研究结果表明:TPS高粘改性沥青老化性能可以采用非线性方程进行预测,并可以计算各老化时间下的老化速率;TPS高粘沥青的热氧老化存在最终老化量,老化速率最终为0;TPS的改性对于沥青降低热氧老化中软化点和135℃粘度最终衰减比例的能力有一定的提升作用;但对沥青5℃延度随老化时间的损失率有一定的加速作用.     

TiO_2对髙粘沥青及PAC-13性能影响试验研究

利用TPS制备髙粘沥青,对不同TiO_2掺量下的髙粘沥青进行针入度、135℃粘度、5℃延度以及抗紫外老化性能进行试验研究,对不同TiO_2掺量下的PAC-13路用性能进行试验研究;研究结果表明:TiO_2对TPS髙粘沥青的针入度、135℃粘度,影响较小;但对5℃延度影响较大,当TiO_2掺量超过0.8%后,延度降速增快;TiO_2能够有效的减缓紫外线对TPS髙粘沥青的老化作用,对于延长TPS髙粘沥青优良的使用性能起到了一定的促进作用;TiO_2掺量对于PAC-13髙粘沥青混合料的残留稳定度、冻融劈裂残留强度比、低温抗弯拉强度、弯曲劲度模量影响不大,但随着TiO_2掺量的增大,混合料的动稳定度迅速减小。