纳米ZnO改性沥青分子动力学模拟研究

为揭示纳米ZnO改性剂对沥青物理性能改善的机理,采用分子动力学模拟技术对纳米ZnO改性沥青进行模 拟研究.借助沥青四组分代表性化合物,结合沥青的元素含量、四组分相对含量试验结果构建了沥青分子模型.根据纳米ZnO形貌特点,构建了不同粒径的纳米ZnO簇团模型及纳米ZnO/沥青共混体系模型.采用分子动力学方法计算了纳米ZnO与沥青分子间的相互作用,分析了纳米ZnO在沥青中的扩散性能,研究了纳米ZnO对沥青物理模量及沥青分子结构的影响,根据分子动力学模拟结果揭示了纳米ZnO改性沥青的改性机理.研究结果表明:模拟温度为150℃左右时,纳米ZnO/沥青共混体系的范德华相互作用和非键接相互作用达到最大值,体系结构最稳定;纳米ZnO颗粒增大了沥青体系的体积模量、剪切模量和弹性模量,改善了沥青的高温性能,从而提高了沥青的抗剪切能力;同时,纳米ZnO增大了沥青质与胶质体系分子间的芳环质心距离,减缓了强极性组分的堆积,加强了支链在分子间的延展性,增加了沥青结构的致密性,从而促使沥青具有更稳定的胶体结构、更好的物理性能.     

纳米ZnO改性沥青分子动力学模拟研究

为揭示纳米ZnO改性剂对沥青物理性能改善的机理,采用分子动力学模拟技术对纳米ZnO改性沥青进行模 拟研究.借助沥青四组分代表性化合物,结合沥青的元素含量、四组分相对含量试验结果构建了沥青分子模型.根据纳米ZnO形貌特点,构建了不同粒径的纳米ZnO簇团模型及纳米ZnO/沥青共混体系模型.采用分子动力学方法计算了纳米ZnO与沥青分子间的相互作用,分析了纳米ZnO在沥青中的扩散性能,研究了纳米ZnO对沥青物理模量及沥青分子结构的影响,根据分子动力学模拟结果揭示了纳米ZnO改性沥青的改性机理.研究结果表明:模拟温度为150℃左右时,纳米ZnO/沥青共混体系的范德华相互作用和非键接相互作用达到最大值,体系结构最稳定;纳米ZnO颗粒增大了沥青体系的体积模量、剪切模量和弹性模量,改善了沥青的高温性能,从而提高了沥青的抗剪切能力;同时,纳米ZnO增大了沥青质与胶质体系分子间的芳环质心距离,减缓了强极性组分的堆积,加强了支链在分子间的延展性,增加了沥青结构的致密性,从而促使沥青具有更稳定的胶体结构、更好的物理性能.     

氯盐融雪剂对沥青结合料路用性能的影响

选取基质沥青和SBS改性沥青以及NaCl、CaCl2融雪剂,制备了沥青试样,采用软化点、针入度、延度、粘度和红外光谱等试验方法,分析了氯盐融雪剂浸泡后的沥青高温性能、低温性能、感温性能、抗老化性能及红外光谱,揭示了氯盐融雪剂对沥青结合料路用性能的影响及其作用机理。分析结果表明：融雪剂提高了基质沥青的高温性能,降低了SBS改性沥青的高温性能;融雪剂降低了基质沥青的感温性能,增强了SBS改性沥青的感温性能;融雪剂降低了沥青的低温性能,但提高了沥青的抗老化性能;CaCl2融雪剂对基质沥青路用性能的影响更明显,NaCl 融雪剂对SBS 改性沥青路用性能的影响更明显;融雪剂与沥青没有发生化学反应,融雪剂浸泡不会引起沥青分子结构或官能团的变化。     

纳米碳酸钙改性沥青及混合料性能研究

对纳米碳酸钙改性沥青及沥青混合料进行了一系列室内试验,包括沥青的技术性能试验、沥青混合料的马歇尔试验、高温车辙试验、低温弯曲试验和残留稳定度试验等.结果表明:在沥青中掺入8%的纳米碳酸钙,可使沥青及沥青混合料的高温性能得到明显的改善,且掺加工艺简单方便、价格低廉,值得推广应用.     

纳米材料改性沥青混合料路用性能试验研究

为了进一步提高SBS改性沥青路面的路用性能,在SBS改性沥青中加入不同比例的纳米ZnO、TiO_2,对改性前后沥青进行三大指标对比,对确定最优掺量后的纳米材料改性沥青混合料进行车辙试验、冻融劈裂试验、低温弯曲试验、疲劳试验等,并与SBS改性沥青混合料进行对比分析。结果表明:在SBS改性沥青中加入一定比例的纳米材料对沥青的三大指标有较好的改善作用,同时,纳米材料复合SBS改性沥青混合料的高低温性能、抗水损坏性能、疲劳耐久性方面均优于常规SBS改性沥青混合料,由此可见纳米材料可显著改善沥青混合料的路用性能,将其应用于道路是可行的。     

橡胶改性沥青的制备与性能优化研究

为了研究橡胶粉与沥青的相容性,以及优化橡胶沥青的制备工艺,通过试验,分析了橡胶粉掺量、制备温度和制备时间对橡胶沥青的软化点、针入度、低温延度、针入度指数和弹性恢复等指标的影响。试验结果表明,增大橡胶粉掺量可以提高橡胶沥青的低温性能和感温性能,但对高温性能而言橡胶粉掺量并不是越大越好,综合各指标,最佳橡胶粉掺量为20％;存在最佳制备温度和制备时间,使橡胶沥青高温性能和弹性恢复能力达到最好,相反制备温度越高,制备时间越长,橡胶沥青的低温性能越好,总体来看,最佳制备温度为175℃,最佳制备时间为60 min。     

印尼布敦岩沥青改性沥青性能研究

以埃索70#沥青作为基质沥青,对不同掺量的印尼布敦岩沥青改性沥青的性能进行了研究,试验结果表明,随着岩沥青掺量的增加,改性沥青的抗变形能力、感温性能、高温性能和低温性能得到提高.同时,岩沥青为天然沥青且不含蜡,可有效提高改性沥青的抗老化能力.据此推荐了改性沥青综合性能优良的岩沥青,其适宜掺量为10%～20%,从而为岩沥青的应用提供了参考.     

纳米CaCO_3/SBS复合改性沥青混合料的路用性能

为研究纳米CaCO_3/SBS复合改性沥青混合料的路用性能,以壳牌A-70~#道路石油沥青为基质沥青,分别制备基质沥青、纳米CaCO_3改性沥青、SBS改性沥青和纳米CaCO_3/SBS复合改性沥青混合料。通过高温、低温、水稳定性和抗疲劳性能试验,对不同沥青混合料的路用性能进行对比分析,结果表明,CaCO_3/SBS复合改性沥青混合料的高温稳定性、水稳定性和抗疲劳性能有明显增强,而低温抗裂性能较SBS有所降低,但仍能满足规范要求。     

不同类型电气石改性沥青路用性能分析

选取2种电气石粉和4种电气石负离子粉,采用熔融共混法制备电气石改性沥青,进行了针入度、软化点和延度性能测试,研究了电气石类型及掺量对沥青感温性能、高温性能、低温性能与粘附性等路用性能的影响规律.采用改进弯曲流变试验研究了电气石对沥青低温性能的影响效果,采用水煮法对电气石改性沥青与集料的粘附性能进行评价,借助扫描电镜试验、差示扫描热试验、压电性试验和热电性试验分析了电气石对沥青路用性能的改善机理.试验结果表明:电气石粉改性沥青感温性能随掺量增加先改善后变差,电气石负离子粉改性沥青感温性能呈现相反的变化规律;各电气石改性沥青高温性能随掺量增加均不断提高;电气石粉目数越大,对沥青路用性能改善效果越好;电气石负离子粉改性沥青的路用性能随负离子释放量的增大而不断降低;在相同目数条件下,电气石负离子粉对沥青性能的改善效果优于电气石粉;电气石能有效改善沥青的低温性能,而且能够均匀稳定地分散在沥青中,与沥青形成稳定整体;电气石加入到沥青后其电性能仍能正常发挥.可见,电气石能够显著改善沥青的路用性能.     

极端高温下纳米复合改性沥青及其混合料高温性能试验研究

为减缓极端高温天气下的沥青路面车辙病害,采用纳米ZnO、TiO_2和SBS对SK-70基质沥青进行复合改性,通过对比改性沥青针入度、软化点、延度、DSR及老化试验结果,提出对沥青高温性能改善最佳的纳米复合改性方案。进而根据AC-20和SMA-13沥青混合料级配制备了纳米复合改性沥青混合料,然后采用汉堡车辙试验仪对5种不同沥青混合料分别进行60、67、75℃下的车辙试验。试验结果表明:3%ZnO+0.5%TiO_2+3.7%SBS改性方案能较好改善基质沥青的高温性能,提高沥青的抗老化性能;对极端高温天气地区,推荐使用采用3%ZnO+0.5%TiO_2+3.7%SBS改性方案制备的AC-20沥青混合料作为中面层铺筑料,以抵抗极端高温天气造成的中面层剪切破坏。     

纳米石墨烯改性沥青流变性能研究

在国内外研究现状的基础上,通过布氏粘度、动态剪切流变试验(DSR)和低温弯曲梁流变试验(BBR)研究了纳米石墨烯改性沥青的流变性能,试验结果表明:石墨烯能够明显增加沥青的粘度,改善沥青的高温抗永久变形能力,但对低温性能会产生不利影响。     

温拌剂对沥青混合料性能的影响

为研究EC120及Evotherm两种温拌剂对温拌沥青混合料性能的影响,分别采用马歇尔试验、车辙试验、低温小梁弯曲试验,对沥青混合料的体积指标、高温稳定性、水稳定性和低温抗裂性进行研究。结果表明:EC120的掺入对基质沥青的技术指标影响较大,温拌沥青混合料的强度增大,高温性能和水稳性能得到大幅提高,低温性能出现明显下降; Evotherm的掺入对基质沥青技术指标影响较小,温拌沥青混合料高温性能略有提升,水稳性能及低温性能则有小幅下降。     

基于阻燃抑烟的纳米黏土改性沥青综述

分析了沥青材料的热解燃烧特性,总结了沥青材料阻燃抑烟性能测试方法,归纳了国内外常用的沥青阻燃剂类型及其优缺点;论述了隧道沥青材料常用的阻燃技术,评析了纳米改性沥青阻燃抑烟机理;探讨了纳米黏土对沥青材料高低温性能、水稳定性及老化性能等路用性能的影响,展望了未来隧道阻燃抑烟沥青材料的研究方向。研究结果表明: 用于隧道沥青材料阻燃剂应具有良好的协同阻燃抑烟效应,而金属氢氧化物和纳米材料具有较大的应用潜力;沥青材料的阻燃抑烟性能测试主要参考聚合物阻燃测试方法,这些试验方法与沥青路面真实燃烧状态明显不符,亟需补充和完善沥青材料阻燃抑烟性能测试方法和标准;以纳米黏土为代表的纳米改性材料对热沥青的烟气释放具有显著的抑制作用,但目前研究主要集中于纳米材料和聚合物复合材料的阻燃机理方面,针对纳米改性沥青的阻燃抑烟机理缺乏系统性研究;纳米黏土可显著改善沥青的高温、水稳及老化性能,对低温性能的影响方面,国内外研究存在较大争议;应将热拌沥青混合料烟气控制技术、金属氢氧化物和纳米黏土协同阻燃技术及沥青材料阻燃性能测试方法等方面作为隧道阻燃抑烟沥青材料未来的重点研究方向。      

Evotherm温拌再生沥青混合料路用性能研究

通过沥青混合料车辙试验、冻融劈裂试验、小梁弯曲试验,对Evotherm温拌沥青混合料及热拌沥青混合料的高温性能、水稳定性能、低温性能进行了试验研究。试验结果表明:Evotherm温拌剂对沥青混合料的高温性能、水稳定性有一定的影响,对其低温性能的影响不显著;掺加旧沥青混合料,有利于提高Evotherm温拌沥青混合料高温稳定性能,而其低温弯曲性能则有显著降低;温拌再生沥青混合料的水稳定性能随着旧沥青混合料掺量增加呈现先增加后减小的趋势。     

硅藻土改性对沥青混合料路用性能的影响

为了验证硅藻土改性沥青混合料的路用性能,对三种不同的硅藻土改性沥青及沥青混合料进行一系列的室内试验研究,包括低温水稳定性试验研究、高温车辙试验、低温弯曲及直接拉伸试验。结果表明:硅藻土改性能够显著改善沥青混合料的高温性能及低温抗裂性能。     

聚酯纤维及沥青对高RAP掺量沥青混合料路用性能的研究

通过车辙试验、小梁弯曲试验、冻融劈裂试验,深入研究了聚酯纤维掺量和沥青用量分别对高RAP掺量沥青混合料高温稳定性、低温抗裂性以及水稳定性的影响。研究结果表明:相对纤维本身的作用而言,沥青混合料的高温稳定性更多地是通过沥青膜厚度及自由沥青的多少来产生影响;纤维和沥青的合理比例是影响沥青混合料低温及水稳定性能的最关键因素。相对而言,纤维自身的强度对沥青混合料低温及水稳定性能的影响非常有限,沥青含量超过最佳油石比时,沥青含量和沥青膜厚度的增加,不但不一定会提高沥青混合料的低温及水稳定性能,还有可能造成负面影响。     

改性工艺参数对SBS改性沥青性能影响研究

通过对SBS改性沥青的研究,分析了搅拌时间和温度变化对改性沥青性能的影响,结果表明,在综合考虑感温性,高温稳定性及低温抗裂性等指标时,搅拌温度在180度条件下,日本沥青,胜利沥青及兰炼沥青用SBS进行改性时其合理的搅拌时间分别为2h,3h和4h,随着搅拌温度的升高,改性沥青的感温降低,软化点,低温延度增加,说明适当增加搅拌温度有利于聚合物与沥青的相容。     

有机温拌剂对沥青性能的影响分析

通过对添加有机温拌剂后沥青的性能进行测试并对指标结果分析,有机温拌剂使沥青高温性能得到改善,同时低温性能、感温性能、黏附性能以及黏结性能均出现了下降,而SBS改性剂能够减弱温拌剂对沥青形成的负面作用。可以通过提高沥青延度、针入度指数、沥青与石料的黏附性、黏结力指标的控制标准,以确保掺加有机温拌剂后沥青的性能。可将沥青黏附性与黏结力作为优选有机温拌剂的指标,以确保温拌沥青在混合料整体结构中的力学作用。     

复合纳米TiO_2改性沥青混合料路用性能研究

将复合纳米TiO_2应用于改性沥青,研究纳米改性沥青路用性能,制备沥青混合料分别进行车辙试验、小梁弯曲试验和浸水马歇尔试验。试验结果表明复合纳米TiO_2颗粒添加到沥青混合料中,车辙动稳定度比基质沥青混合料的提高了68.41%;低温弯曲试验抗弯拉强度和劲度模量与基质沥青相比差别不大,而最大弯拉应变明显高于基质沥青混合料;在浸水前后其稳定度值均高于基质沥青混合料,而且其残留稳定度也比基质沥青混合料提高了1.08倍。本文研究结果证明了复合纳米TiO_2颗粒应用于沥青改性技术中可以全面改善沥青混合料的使用性能,有良好的应用前景。     

高寒地区光老化对沥青混合料低温性能影响

针对我国高寒地区低温及光照辐射强的气候特点,采用氙灯老化箱模拟沥青混合料所受光照作用,对沥青混合料进行人工加速光老化。通过劈裂试验、小梁弯曲试验、低温收缩试验,研究不同时照的光老化对沥青混合料的低温性能影响程度。实验结果表明,经历一定年限的光老化会对基质沥青混合料的低温性能产生显著的影响,而用SBR添加剂能有效防治混合料的光老化,改善混合料的低温性能,为高寒地区沥青路面选择合适的沥青材料和光老化研究提供参考。