基于室内试验的橡胶沥青老化性能研究

针对甘肃省地形地貌复杂、紫外线辐射较强,沥青路面在服务期内往往出现老化等现象,对橡胶沥青老化性能进行了室内试验研究。通过沥青旋转薄膜加热老化试验（RTFOT）与压力老化容器（PAV）对原橡胶沥青试样进行短期老化与长期老化模拟试验后,又将经RTFOT老化后的试样放置在紫外线辐射箱内进行紫外线老化,再进行动态剪切试验（简称DSR）。结果表明:试验采用的橡胶沥青具有较好的抗疲劳及抗紫外线老化能力,适用于我国高海拔强紫外线地区。     

不同老化条件对高黏度SBS改性沥青性能的影响

采用几种不同的老化方式,对高粘度SBS改性沥青进行老化后,利用荧光显微镜技术对老化前后的沥青试样进行对比分析。将图像用MATLAB和image-pro plus处理计算后得到一系列相关微观参数。短期老化后SBS的损失比例分别为77.7%(RTFOT)和69.8%(TFOT);长期老化后SBS的损失比例为84.7%(RTFOT+PAV)和85%(TFOT+PAV)。同时,对高粘度SBS改性沥青的宏观指标进行了对比研究,TFOT和RTFOT两种老化方式下高粘度SBS改性沥青的宏观性能会有较为明显的区别:RTFOT老化方式对于沥青的老化程度要高于TFOT,经过长期老化后这种差异仍然存在。     

沥青混合料老化模拟试验方法与验证研究

应用沥青针入度、布氏粘度和DSR频率扫描等试验方法,评价了SHRP沥青混合料短期老化(STOA)和长期老化模拟方法(LTOA)的老化程度,并与经过SHRP沥青胶结料的标准短期老化(RTFO)和长期老化(PAV)方法后的沥青胶结料性能进行了对比研究。发现LTOA老化与PAV老化两者的老化程度基本相近,而STOA老化程度则要比RTFO老化严重一些。结果表明在沥青混合料性能试验评价过程中充分考虑老化因素的影响是必要的。     

Sasobit温拌改性沥青流变性能研究

本文介绍了Sasobit温拌改性沥青的制备工艺和改性机理,通过动态剪切流变试验(DSR)研究了原样沥青和经RTFOT老化后沥青及经PAV老化后沥青的流变性能,然后利用弯曲梁流变试验(BBR)分析了Sasobit温拌沥青的低温流变性能,并与基质沥青和SBS作对比。结果表明,原样沥青和老化后沥青的车辙因子有所增加,但其疲劳因子有一定程度的下降;温拌剂对于沥青的低温流变性能有负面影响。     

橡胶沥青热老化性能研究

以常规方法制备橡胶沥青,采用TFOT试验及PAV试验对橡胶沥青进行了短期和长期热老化模拟。利用针人度、软化点、延度、弹性恢复及黏度指标对橡胶沥青老化性能进行了评价,分析了胶粉掺量、老化时间和老化温度对橡胶沥青老化性能的影响。研究表明:胶粉掺量的增加能够改善短期老化后橡胶沥青的高低温性能,但应控制掺量不能超过28%;增加老化时间、提高老化温度,都会使橡胶沥青的老化程度更严重。当老化时间超过15 h或老化温度超过193℃后,黏度会超过施工要求范围;每延长5 h老化时间,橡胶沥青的老化程度是每提高10℃老化温度的2.5~3倍。橡胶沥青的软化点与橡胶沥青老化时间显著相关,可以用来作为建立老化动力学方程的参数;橡胶沥青受长期热老化影响比短期老化更严重,但比基质沥青具有更好的长期老化性能。     

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。     

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。     

橡胶沥青紫外线光老化性能研究

利用自制的人工紫外线老化箱,通过DSR、BBR试验以及红外光谱分析等手段,研究不同紫外老化时间下紫外线光老化(UV老化)对橡胶沥青各项性能的影响,并与基质沥青相对比。结果表明:随UV老化时间的延长,橡胶沥青高温性能提高,低温变形能力降低,更容易发生脆性破坏;橡胶沥青抵抗老化的能力要强于基质沥青;从低温延度指标和BBR指标来看,橡胶沥青PAV老化程度和UV老化12~15个月相似;从车辙因子来看,橡胶沥青PAV老化程度和UV老化9个月相似;从疲劳因子来看,橡胶沥青PAV老化程度和UV老化12个月相似;红外光谱图表明,橡胶沥青在UV老化过程中,透光度增加,但其内部结构和官能团并没有发生变化;从红外光谱图来看UV老化12个月以后,橡胶沥青不再继续老化。     

不同老化方式对SBS改性沥青的性能影响

本文通过对薄膜烘箱老化、PAV老化和紫外老化等不同老化方式下,SBS改性沥青老化前后的针入度、5℃延度、软化点、135℃动力粘度以及弹性恢复等性能变化影响规律进行试验研究。结果表明:老化后SBS改性沥青的5℃延度与135运动粘度变化幅度显著,老化作用对SBS改性沥青的高、低温性能影响显著; TFOT短期老化后,SBS改性沥青性能已发生大幅下降,在长期使用过程(紫外老化、PAV老化)中,随老化时间的延长,SBS改性沥青性能衰减幅度逐渐减小。     

测力延度在沥青低温性能指标研究中的应用

低温性能是沥青性能的一个重要方面,因此,有必要对其评价指标加以研究。在对沥青测力延度的大量试验基础上,本文分析了基质沥青、改性沥青以及短期老化(RTFOT)和长期老化(PAV)后的拉伸特性机理。通过与SHRP低温劲度的相关性分析,确定的测力延度评价指标如下:(1)基质沥青:D1 F0(或|K0 K1|);(2)改性沥青:D Fz。并在与延度的比较中进一步说明了测力延度能更有效评价沥青的低温性能。     

寒冷地区沥青混合料老化后的低温弯曲特性分析

沥青混合料在施工与使用过程中必然受到老化影响,导致其使用性能衰变。通过短期热老化和长期热老化后的沥青混合料低温弯曲蠕变和弯曲试验,分析了老化过程、沥青种类、沥青用量、矿料级配等对寒冷地区沥青混合料低温弯曲特性的影响。试验得出,短期老化对沥青混合料低温弯曲特性的影响明显,沥青种类、沥青用量和矿料级配的影响程度与新拌混合料有所不同。结果表明,寒冷地区沥青混合料设计中应考虑老化对混合料低温弯曲特性的影响,可以用短期老化后的0℃弯曲蠕变试验评价混合料老化后的低温抗裂性能。     

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。     

基于动态模量试验的沥青混合料老化性能研究

为研究沥青混合料老化过程中的动态特性,对在不同温度条件下经受不同频率的动荷载的沥青混合料在不同老化期的动态模量进行试验,分析温度和荷载频率对动态模量及相位角的影响,采用车辙因子对沥青混合料的高温稳定性进行评价,并根据时间温度等效原理建立了不同老化程度的动态模量主曲线。研究结果表明：老化沥青混合料的动态模量和相位角具有明显的温度和频率依赖性,老化使沥青混合料动态模量增大,相位角减小。动态模量主曲线研究结果表明老化使沥青混合料的动态模量在整个温度（或频率）范围内变化幅度减小。     

橡胶颗粒沥青混合料老化后路用性能研究

为研究老化对橡胶颗粒沥青混合料路用性能的影响,对4种不同橡胶颗粒掺量的沥青混合料分别进行短期老化与长期老化路用性能试验,针对低温性能特别提出衰减率的评价指标。结果表明,橡胶颗粒沥青混合料老化后高温性能明显增强,低温抗裂性能出现突变点、水稳性能有所降低,综合老化前后性能对比研究得知该级配混合料橡胶颗粒最佳掺量为4％。     

废油再生沥青二次老化后的性能与组分变化

目前对于回收废油再生沥青的研究热点集中于其是否能使老化沥青的各项性能恢复至原有水平，而对再生沥青二次老化后的性能损失关注较少。基于此，研究采用具有代表性的废食用油（RCOB）、废生物油（RBOB）、废机油（REOB）再生剂对具有13年服役历史的70^#沥青进行再生，并对再生沥青进行RTFOT，PAV20h，PAV40h三阶段的老化模拟，跟踪每阶段老化后再生沥青的基本指标、高温稳定性和低温抗裂性的变化，对各阶段老化后的再生沥青组分变化进行分析，探索其性能改变与组分变化间的深层原因。研究结果表明：3种再生剂都能以提升轻质组分的方式将回收沥青的基本性能恢复至原始水平附近；RCOB以提供饱和分为主，但其会在RTFOT后迅速流失，致使各项性能在该阶段迅速下降，继续老化后，组分状态趋于稳定，性能下降也逐渐缓和；REOB再生沥青由于原料中存在机械金属残渣构成的灰分，其对沥青的氧化和缩聚存在催化作用，导致REOB再生沥青在长期老化后性能迅速下降且没有逐渐稳定的趋势；RBOB再生沥青由于具备相对稳定的胶体结构，且不存在对老化起催化作用的灰分，在3阶段老化中其组分损失过程是最稳定有序的，因此，其性能也表现为阶段性的合理损失；研究基于组分变化提出了新指标"测试沥青与原始沥青各组分间的平均偏差σ"来衡量沥青的老化程度，该指标与针入度，延度，软化点，低温临界开裂温度，135℃高温黏度这5个指标具有显著相关性。研究表明对于再生沥青的评价，不能仅注重再生后与原始沥青的性能差距，应更多地集中到再生沥青二次老化后的性能损失上，以筛选出真正性能优良，抗老化能力显著的再生剂产品。     

沥青混合料浸水马歇尔试验方法改进研究

针对沥青混合料浸水残留稳定度超100%的现象,开展了改性沥青和基质沥青在水浴(60℃、48h)和空气浴(60℃、48h)中的老化试验研究,并提出了改进的浸水马歇尔试验方法。结果表明:沥青在水浴和空气浴条件下老化程度排序为:短期老化>空气浴老化>水浴老化>原样;现有的浸水马歇尔试验无法排除沥青老化对稳定度的影响,造成残留稳定度经常超过100%,试验结果失真,无法客观评价混合料水稳定性;改进的浸水马歇尔试验采用稳定度损失率来评价水损害程度,指标含义明确,对不同类型的混合料均适用。     

纤维对沥青混合料老化的影响与机理研究

沥青混合料的老化是一个复杂的过程,影响路面的耐久性和使用寿命。通过直剪和劈裂试验,研究了纤维改性沥青混合料老化后的物理力学指标的变化,并分析了影响沥青混合料老化机理的因素。结果表明纤维能延缓沥青混合料的使用寿命,沥青混合料的老化不但受温度、氧气等外界因素的影响,且与集料、沥青、纤维等内部组分的性能密切相关。     

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。     

短期老化作用下聚合物改性沥青重复蠕变恢复性能对比研究

应用重复蠕变恢复试验对橡胶粉改性沥青和SBS改性沥青（CRMA）以及经过短期老化作用的橡胶粉改性沥青和SBS改性沥青的高温性能进行评价。结果表明:橡胶粉改性沥青相对SBS改性沥青具有较好的高温抗变形能力以及高温变形恢复能力；短期老化作用在高温时对SBS改性沥青的抗变形能力和变形恢复能力有较大影响；压强对改性沥青的蠕变劲度的粘性成分Gv影响较小，温度对改性沥青的蠕变劲度的粘性成分Gv指标影响较大。