TLA改性沥青评价指标试验对比分析

特立尼达湖沥青(Trinidad Lake Asphalt,简称TLA)作为天然沥青中的一种,其性能稳定,应用广泛,但对TLA改性沥青的评价体系尚不完善,首先,考察不同的基质沥青、不同掺量的TLA改性沥青进行了TLA改性沥青的针入度、延度、软化点等常规指标试验,然后,考察粉胶比对常规指标的影响以及掺量对粘度的影响,最后,通过DSR及BBR试验了解TLA掺量对改性沥青性能的影响,以此探索TLA改性沥青的评价指标,研究结果表明:沥青的常规三大指标和粘度指标已不适用于TLA改性沥青的评价,车辙因子呈现逐渐上升的趋势,随TLA湖沥青掺量的增加,沥青的低温性能整体上逐渐减小,PG分级指标能够较好地评价TLA改性沥青性能。     

SBS和TLA改性沥青AC-13混合料动态模量研究

采用万能材料试验机(MTS),在不同温度和加载频率下对湖沥青(TLA)改性沥青和SBS改性沥青AC-13混合料的动态模量进行测试;基于西格摩德沥青混合料通用方程生成沥青混合料的动态模量主曲线,对TLA和SBS改性沥青混合料的动态模量的时间-温度效应进行研究。结果表明,沥青混合料的动态模量随着试验温度的提高而降低;随着加载频率的增大,沥青混合料的动态模量增大,且动态模量对温度的依耐性减小;SBS改性沥青混合料的高温性能优于TLA改性沥青混合料,两者的低温性能基本持平;在中等加载频率范围,TLA改性沥青混合料对温度的敏感性大。     

TLA掺量对基质沥青物理性能的影响分析

以天然沥青(特立尼达湖沥青TLA)对SK90~#基质沥青进行改性,基于正交试验方法确定改性沥青的最佳制备参数,结合室内试验分析了不同掺量TLA对基质沥青针入度、软化点、延度、粘度、动态剪切流变等基本物理性能的影响。结果表明,TLA改性沥青的最佳制备参数为剪切时间40min、剪切温度170℃、剪切速率4 000r/min;掺入TLA后,沥青的高温性能有所提高,延度不合适作为TLA改性沥青的低温性能指标;随着TLA掺量的增加,TLA改性沥青的粘度、高温性能及弹性性能增强。     

TLA改性沥青的性能与改性机理研究

研究了特立尼达湖沥青(TLA)与不同基质沥青(SK-90和TZ-70)的相容性以及TLA的掺量对两种沥青性能的影响,并通过原子力显微镜(AFM)探讨了TLA改性沥青的改性机理.结果表明:TLA均可提高基质沥青的软化点和黏度,降低其延度和针入度,但在TLA掺量大于10%以后,TLA改性TZ-70沥青的软化点和黏度随TLA掺量的增大程度明显大于SK-90沥青.与SK-90相比,TLA与TZ-70表现出更好的相容性.AFM分析表明TLA的加入改变了基质沥青中的沥青质与其他组分的相互作用,沥青中以沥青质为核心的分散相表现出明显的缔合作用,从而提高了体系的刚性,使得改性沥青的软化点、黏度等性能得到了显著的提高.     

高模量沥青材料流变性能研究

沥青路面车辙严重影响其服务质量,高模量改性沥青及沥青混合料是改善沥青路面车辙的途径之一。现对特立尼达湖沥青(TLA)改性沥青、35号硬质沥青以及高掺量SBS改性沥青的流变性能进行了研究,结合3大指标分析发现:TLA、SBS改性均可有效降低沥青标号,使针入度下降至50(0.1mm)以下;3种高模量沥青改性后标号大小关系为:TLAHMB-CSBS;高模量改性沥青的动态模量显著高于基质沥青,以动态模量为评价指标,3种高模量沥青优劣排序为:30%TLA HMB-C5%SBS;CAM模型不仅可以用于预测基质沥青动态模量,同时也能良好应用于高模量改性沥青。     

TLA掺量对ATB-25混合料路用性能的影响

以小型加速加载试验(MMLS3)、小梁弯曲试验为基础试验平台,研究了特立尼达湖沥青掺量对沥青稳定碎石混合料的高低温性能以及疲劳性能的影响。试验结果表明:TLA的添加可显著改善ATB混合料的高温稳定性,10%TLA掺量可使ATB混合料疲劳寿命提高1倍;掺加5%、7.5%、10%TLA,可使ATB混合料的最大弯拉应变分别增加10.4%、21.2%、13.6%,最大弯拉应变和破坏应变能随TLA掺量的增大呈抛物线变化规律;TLA改性ATB混合料疲劳寿命远大于基质沥青,且随着TLA掺量增加,改性沥青混合料的疲劳试验双对数拟合截距K值增大,斜率n值减小。     

基于抗裂性能的橡胶沥青应力吸收层混合料关键指标研究

采用三点弯曲试验,研究橡胶粉掺量和温度对橡胶沥青应力吸收层混合料抗裂性的影响,并对比分析橡胶沥青应力吸收层和SBS改性沥青应力吸收层对路面抗裂性和温度敏感性的改善效果。试验结果显示:随着橡胶粉掺量的增多,最大弯曲力、最大应变和断裂能都呈现先增大后减小的变化规律,当掺量为20%时,抗裂性最好。温度越高,最大弯曲力越小,最大应变越大,而断裂能随温度的升高呈现抛物线规律变化,当温度为0℃时断裂能最大;应力吸收层能显著改善路面的抗裂性,且橡胶沥青应力吸收层对抗裂性的改善效果优于SBS改性沥青应力吸收层;负温时随温度区间的升高,VTS(温度敏感性系数)逐渐减小,混合料温度敏感性逐渐降低,正温时随温度区间的升高,VTS逐渐增大,温度敏感性逐渐增强;橡胶沥青应力吸收层比SBS改性沥青应力吸收层更能降低温度敏感性。     

SBR/TLA复合改性沥青混合料性能试验研究

为了改善特立尼达湖沥青(简称TLA)改性沥青低温抗裂性不足的缺点,该文提出用丁苯橡胶(SBR)对其改性,以期能综合两种改性剂(SBR与TLA)的优点。该文采用70~#基质沥青、20%TLA、2%SBR+10%TLA、2%SBR+20%TLA和3%SBR+20%TLA共5种胶结料制备AC-13沥青混合料,并进行了马歇尔试验、车辙试验、低温劈裂试验、浸水马歇尔试验,以分析SBR/TLA复合改性沥青混合料的高温、低温和水稳定性。试验结果表明:①掺加SBR和TLA均能提高TLA/SBR复合改性沥青混合料的高温性能,相比于TLA、SBR对高温性能的影响更显著;②掺加TLA减弱了TLA/SBR改性沥青混合料的低温抗裂性,掺加SBR能改善TLA/SBR复合改性沥青混合料的低温性能;③掺加TLA能改善沥青混合料的水稳定性,随SBR掺量的增大,SBR/TLA改性沥青混合料的残留稳定度先减小后增大。相比于TLA,SBR对SBR/TLA改性沥青混合料的水稳定性的影响更加显著;④3%SBR+20%TLA为最佳的改性剂掺配比例。     

基于表面能理论的TLA改性沥青混合料抗水损害性能研究

叙述了悬滴法沥青试件、集料试件的制备方法,采用悬滴法测试已知液体与沥青、集料的接触角,得到6种TLA掺量改性沥青、3种集料的表面能参数;计算沥青-集料(-水)的黏附功,评价TLA改性沥青混合料的水稳定性和水敏感性,进而采用配伍比参数评定沥青混合料的抗水损害性能。研究表明:在无水条件下,沥青与集料界面黏附功均为正,表明沥青与集料的黏附能够自发地进行;随着TLA掺量的增大,沥青与3种集料的界面黏附功均增大;石灰岩与沥青的黏附功最大,表明其与沥青的黏附强度最大,水稳定性最好;玄武岩次之,花岗岩最小;随着TLA掺量的增大,TLA改性沥青与已知液体的接触角均降低,沥青-集料-水界面黏附功降低,沥青混合料水敏感性降低,TLA改性沥青与集料的配伍比增大,混合料抗水损害性能增强;推荐90#基质沥青的TLA适宜掺量为20%~40%。     

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。     

胶粉掺量对橡胶改性沥青低温性能的影响

通过弯曲梁流变(BBR)试验分析不同掺量橡胶改性沥青以及胶粉复合SBS改性沥青的低温性能。结果显示,随着胶粉掺量的增加,橡胶改性沥青的劲度模量逐渐下降,蠕变速率逐渐增加,沥青逐渐变软,低温变形以及应力消散能力逐渐提升,低温性能逐渐提升;当胶粉掺量达到18%时,其低温PG分级相较于基质沥青可提升一个等级。对于胶粉复合SBS改性沥青,随着SBS的加入,橡胶改性沥青的劲度模量稍有提高,然而蠕变速率也增加,说明加入SBS使得橡胶改性沥青变硬的同时,也提升了其低温变形能力以及应力消散能力;当胶粉掺量从5%增加至18%时,其低温劲度模量降低约50%。     

基于DSR试验的TLA改性沥青高温性能研究

根据SHRP研究成果,利用动态剪切流变仪来测试TLA改性沥青老化前后的车辙因子,进而评价沥青的高温性能。结果表明,掺加TLA后,对比70号基质沥青,同一温度下,TLA改性沥青的车辙因子增大明显,高温性能得到改善,并且掺量越多,高温性能越好。     

岩沥青掺量对沥青组分及胶体稳定指数的影响

分别采用4%、8%和12%含量的岩沥青对SK90号基质沥青进行改性,对不同岩沥青掺量分别为的岩沥青改性沥青进行四组分分析,研究岩沥青及其掺量对沥青组分及胶体稳定指数的影响。试验结果表明,添加岩沥青后,基质沥青中的饱和分和芳香分含量逐渐降低,胶质和沥青质含量逐渐升高。岩沥青能够提高基质沥青胶体结构稳定性,随着岩沥青掺量的增大,岩沥青改性沥青胶体稳定性不断提高,沥青趋于融胶型。     

湖沥青改性沥青掺配和制作技术

对试验室制作的TLA改性沥青中不同位置的试样,进行针入度试验,确定TLA改性沥青的适宜配制和取样方法。采用TLA改性沥青灰分试验,确定TLA改性沥青最小的TLA掺量。对TLA改性沥青的针入度、灰分等指标进行测定,基于技术指标与TLA掺量的关系,推荐了中国常用基质沥青适宜的TLA掺量,以配制出满足中国规范技术要求的TLA改性沥青。     

复合改性沥青桥面防水涂膜的性能研究

采用湖沥青(TLA)与SBS改性沥青制作复合改性沥青,用于桥面防水涂膜。通过剪切试验、拉拔试验与透水性试验研究了复合改性沥青防水涂膜的性能。结果表明:复合改性沥青的常温(20℃)抗剪强度随材料用量的增加呈抛物线规律变化,其最佳用量为1.2kg/m2;随着TLA掺配比例的增加,复合改性沥青的常温抗剪强度先增大而后减小,高温(50℃)抗剪强度逐渐增大。综合考虑常温与高温抗剪性能,确定TLA的最佳掺配比例为20%;与SBS改性沥青相比,复合改性沥青的常温拉拔强度略小,但高温拉拔强度明显增大;复合改性沥青与SBS改性沥青均满足不透水性要求。因此,复合改性沥青用于桥面防水涂膜性能优良,可优先选用。     

岩沥青改性沥青胶结料流变特性研究

针对岩沥青改性沥青胶结料的流变特性,通过动态剪切(DSR)、弯曲梁流变(BBR)、布氏旋转粘度试验,用PG分级评价体系对不同种类、不同掺量的岩沥青改性沥青进行性能测试与分析。动态剪切流变仪和弯曲梁流变仪为建立某时段蠕变曲线和劲度模量提供依据,Brookfield旋转粘度计通过计算剪切速率和剪应力测量沥青高温粘度。试验结果分析表明:加入岩沥青后沥青胶结料的PG高温等级提高、抗车辙因子增大、复数模量指数(GTS)增大、大大提高了沥青的高温稳定性和降低了温度敏感性,且随着掺量的增加变化幅度增大;岩沥青掺量控制在一定范围内,不会对沥青胶结料的低温性能产生大的不利影响。     

特立尼达湖沥青(TLA)改性沥青混合料的动态模量试验研究

在不同温度、加载频率和侧向应力条件下,选取工程常用的AC-13和AC-20混合料,采用SPT试验仪对TLA改性沥青混合料的动态模量进行测试。基于西格摩德模型和时温等效原理,生成沥青混合料动态模量主曲线,分析温度、加载频率和侧向应力对沥青混合料动态模量发展态势的影响。研究结果表明:随着加载频率的增大(温度的降低),TLA改性沥青混合料动态模量单调递增,具体表现为逼近-递增-逼近趋势。相对于侧向应力为0kPa时,140kPa围压条件下TLA改性沥青混合料的动态模量增大,且动态模量的感时性(感温性)降低,因此试验参数选取阶段应考虑围压对动态模量的影响;但随着加载频率的增大,围压对TLA改性沥青混合料动态模量的影响显著性降低。高频(低温)区AC-13和AC-20两种TLA改性沥青混合料动态模量基本重合,表明随着加载频率的增大,沥青混合料类型(最大公称粒径)对动态模量影响的显著性降低。     

掺加再生老化沥青下SBS改性沥青特性研究

该文对不同老化沥青掺量(0、15%、25%、40%)的再生沥青的温度敏感性、抗车辙性能、疲劳强度和化学成分共4方面进行分析研究。试验结果表明:随着老化沥青掺量的增加,在低温时(135℃),再生沥青的黏度逐渐增大,高温时的黏度无明显变化;由黏温指数(VTS)得出当老化沥青掺量≥40%时,才能改善再生沥青的温度敏感性;高温蠕变试验(MSCR)显示:老化沥青的加入并没有影响沥青的高温性能等级,但再生沥青的恢复率降低和不可恢复蠕变柔量的明显增加,表明再生沥青的抗车辙性能较差;线性幅值扫描(LAS)试验表明:老化沥青掺量较高或者振幅频率较大时,使再生沥青的损坏率和疲劳破坏率增加,再生沥青抗疲劳性能降低。由红外光谱分析(FTIR)看出:老化沥青的掺加,引入了较多的亚矾和羰基基团,从而破坏了SBS的网状结构。     

湖沥青改性沥青混合料路用性能研究

湖沥青属天然沥青,将其按一定比例掺入基质沥青即为湖沥青改性沥青。为研究湖沥青改性沥青混合料的路用性能,通过室内试验,测试了不同掺量条件下湖沥青改性沥青的基本技术指标;利用车辙试验、小梁弯曲试验、浸水马歇尔和冻融劈裂试验研究了湖沥青改性沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性及水稳定性等路用性能,并与掺加5%SBS的改性沥青及其沥青混合料进行了对比分析。结果表明,湖沥青改性沥青和SBS改性沥青技术指标相当,均具有良好的路用性能;结合具体工程,确定湖沥青的最佳掺量为25%。     

丁苯橡胶改性沥青老化前后性能对比分析

为研究丁苯橡胶对基质沥青使用性能的影响程度,采用原样与短期老化(RTFOT)状态下3种沥青,通过沥青针入度、旋转黏度、弯曲蠕变劲度试验结果得到针入度指数(PI)、针入度—黏度指数(PVN)、黏温指数(VTS)、劲度模量S和蠕变速率m等指标评价SBR改性沥青温度敏感性及抗老化性能,并采用红外光谱(IR)分析其改性机理。研究表明:基质沥青中加入SBR可以有效地降低其温度敏感性,并可提高沥青低温及抗老化性能;通过IR分析表明SBR与基质沥青发生物理交联反应,且SBR的加入使羰基、亚砜基吸收峰强度减弱,有效地减缓了沥青的老化程度。