石墨烯微胶囊沥青双机制愈合机理研究

石墨烯微胶囊沥青是一种具有较强自愈能力的新型先进路面材料。为分析石墨烯微胶囊对沥青自愈性能的影响,采用试验与模拟相结合的手段对石墨烯微胶囊沥青的愈合机理进行了研究。首先,基于动态剪切流变仪测试了石墨烯微胶囊沥青的自愈性能;然后,借助红外光谱、荧光显微镜和分子动力学模拟分析了石墨烯微胶囊沥青的“自修复”愈合机理;最后,借助动态剪切流变仪对“自修复-热诱导”双机制下石墨烯微胶囊沥青砂浆的自愈机理进行了分析。研究结果表明：石墨烯微胶囊的加入能够显著提高沥青自愈性,掺量和间歇时间增加均能显著提升石墨烯微胶囊沥青的自愈合效果;“自修复-热诱导”双机制作用下石墨烯微胶囊沥青砂浆自愈性能明显强于“自修复”单机制作用。“自修复-热诱导”双机制愈合机理为：裂缝处石墨烯微胶囊破裂,再生剂流出填充裂缝并促进裂缝快速融合;同时,石墨烯微胶囊囊壁的石墨烯与碳纤维形成导电通路,在电流作用下产生热量,加快了沥青分子与修复剂分子的扩散速度,进一步促进了裂缝的愈合。     

复配愈合剂微胶囊制备及其对沥青自愈合性能的影响

自修复微胶囊是解决沥青路面开裂问题的一种新方法。制备了不同芯壁比的微胶囊，并从形貌、粒径、囊芯含量、包覆率、分布情况和耐热性能方面对其性能进行了比较。此外，以菜籽油(rapeseed oil,RO)和商品芳香油(aromatic oil, AO)为原料，研制了一种用于微胶囊芯的复合愈合剂。通过比较复合愈合剂对老化和未老化沥青的愈合效果，确定了RO和AO的最佳比例。RO/AO的比例推荐为2∶1,以达到87%的最高愈合率和降低生产成本的目的。结果表明，微胶囊的最佳芯壁比为1∶1,此时微胶囊性能最稳定。此外，发现RO对未老化的沥青胶结剂愈合效果最好，而AO对老化沥青胶结剂的愈合效果最好。最后，确定含复合愈合剂的微胶囊的推荐掺入量为沥青质量的0.5%。     

碳酸钙包覆石蜡复合相变材料在沥青混合料中的应用研究

选用碳酸钙为壁材,石蜡为芯材,采用原位聚合法制备碳酸钙-石蜡复合相变材料,通过综合热分析仪对碳酸钙-石蜡复合相变材料储热性能进行表征,复合相变材料的相变焓及相变峰温分别为120. 1J/g,相变峰温为54. 1℃。将碳酸钙-石蜡复合相变材料掺入沥青混合料后对其的路用性能和路面降温效果进行评价。试验结果表明:当复合相变颗粒掺量达到5%时可降低试件温度约5℃,复合相变颗粒掺入沥青混合料后对其低温抗裂性和水稳定性的影响不大,有利于沥青混合料的高温稳定性。     

有机相变材料改性沥青的制备与性能

以有机复合相变材料为改性剂,通过直掺法制备了一种具有抗凝冰效应的沥青新材料。研究了石蜡油、正十二烷、正十四烷、月桂酸甲酯的复配形成的三元、四元组合相变材料对沥青抗凝冰性能和三大指标的影响。利用DSC对复合相变材料的相变点和相变潜热进行测定。结果表明:抗凝冰沥青材料中三元相变材料石蜡油、月桂酸甲酯、正十二烷的质量比为1∶2∶1,四元相变材料石蜡油、月桂酸甲酯、正十二烷、正十四烷的质量比为1∶1∶2∶1,掺量为4%时相变材料改性沥青的抗凝冰性能好。从改善相变沥青材料力学性能的角度出发,采用胶粉作为改性剂改善相变沥青的性能,通过三大指标的测定,发现当胶粉掺量为3%时,胶粉改性三元、四元相变沥青的三大指标能同时满足规范要求。     

SBS改性沥青剪切发育过程的动态力学热分析

为了检验改性过程中共混物性能的变化规律，在实验室制备SBS改性沥青的过程中，用不同类型SBS与不同组分的基质沥青配伍，对制备过程中的样品进行动态力学扫描及常规沥青试验，发现在适当的剪切及发育时间内沥青与聚合物共混的动力学性能会得到改善，过长的剪切及发育时间使其性能下降.在其他条件一致的情况下，聚合物在沥青中能否形成网络结构取决于沥青组分，共混所需的合适剪切及发育时间有赖于沥青组分与改性剂的配伍性.     

增容剂对煤直接液化残渣与石油沥青相容性的改善效果评价

为分析苯甲醛(Benzaldehyde, BENZ)和邻苯二甲酸二辛酯(Dioctyl Phthalate, DOP)对煤直接液化残渣(Direct Coal Liquefaction Residue, DCLR)与石油沥青相容性的改善效果，选取饱和分、芳香分、沥青质与胶质代表沥青四组分，采用分子模拟软件(Materials Studio, MS)组建SK-90沥青、DCLR、BENZ、DOP单体分子模型，并利用以上分子模型构建14种体系，通过分子动力学模拟计算体系间溶解度参数差值、Flory-Huggins参数、体系间相互作用能，探究单掺或复掺BENZ和DOP对DCLR与SK-90沥青相容性的影响机制，并分析BENZ和DOP对DCLR与SK-90沥青相容性的改善效果。研究结果表明：BENZ和DOP的掺入提高了SK-90沥青的溶解度参数，从而使SK-90沥青与DCLR体系间溶解度参数差值降低，提升了DCLR与SK-90沥青的相容性；3种掺配方式对DCLR与SK-90沥青相容性提升效果排序为复掺BENZ和DOP>单掺BENZ>单掺DOP;相互作用能中范德华势能与非键接能作为评...     

基于分子模拟技术的单体接枝SBS与沥青相容性研究

以沥青三组分分析法为基础,构建沥青分子模型,采用分子模拟方法对甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、马来酸酐接枝前后SBS与沥青相容变化进行研究.结果表明,单体接枝后SBS分子的溶解度参数提高,与沥青溶解度参数更为接近,与沥青间相容性提高;改性沥青混合前后能量差值计算表明,单体接枝后SBS改性沥青体系热力学体系更加稳定;3种不同单体接枝SBS改性沥青稳定性排序依次为马来酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯,这与试验结论一致.     

固液废弃物共混改性沥青混合料路用性能研究

废弃食用油和轮胎的回收利用对于环境保护具有重要意义。本研究采用煎炸废油（WFO）和废旧轮胎橡胶（GTR）对沥青进行复合改性，制备了一种可作为石油沥青潜在替代品的环保型生物沥青，并基于两种改性剂的最佳试验配比制备了复合改性沥青混合料；通过马歇尔试验、浸水马歇尔试验、车辙试验、三点弯曲试验、冻融劈裂试验等，对比研究了WFO/GTR固液废料共混改性沥青混合料（FOTRM）与基质沥青混合料（OAM）、橡胶改性沥青混合料（TRM）的路用性能。结果表明：固液废料共混改性沥青混合料的马歇尔稳定度和动稳定度明显高于OAM和TRM，具有优良的高温稳定性；低温变形和抗水损害性能劣于TRM，但优于OAM；表明FOTRM可作为沥青路面的替代材料。     

SBS及马来酸酐改性剂对沥青自愈合性能的影响

选择SBS和SBS-MAH（马来酸酐）作为沥青改性剂,通过分子模拟软件从微观角度分析沥青愈合性能,研究改性剂对沥青自愈合性能的影响。利用分子模拟软件建立基质沥青体系模型,并通过密度、溶解度和均方位移3个参数证实体系模型作为沥青分子的代表性;建立基质沥青、SBS改性沥青和SBS-MAH改性沥青的自愈合模型体系,对比在298 K（25 ℃）条件下,设置10,20,30?（1?=0.1 nm）空隙间隔的自愈合模型,进行愈合模型的愈合全过程分析,计算愈合模型的扩散系数和愈合体积比率参数,分析SBS改性剂、SBS-MAH改性剂对愈合模型的愈合影响。结果表明:基质沥青愈合能力最好,SBS改性沥青次之,SBS-MAH沥青愈合能力最差,SBS改性沥青、SBS-MAH改性沥青的愈合趋势一致。     

新型微胶囊蓄能降温型沥青混合料调温效果及性能研究

根据相变材料的潜热特性,在前期相变调温剂调温原理和性能指标研究的基础上,参照行业相关规范的技术要求,在原材料优选、技术指标测试的基础上,通过混合料配合比设计,制备掺与未掺微胶囊型相变调温剂MPT-H的AC-13沥青混合料试件,分析了相变调温剂掺量、矿料级配组成等因素对混合料调温效果、马歇尔技术指标及混合料路用性能的影响规律,有效解决了混合料路面调温效果和路用性能之间的矛盾,为自调温沥青混合料应用与大范围推广奠定基础。     

橡胶颗粒沥青混合料低温抗裂性能的研究

在普通AC-20沥青混合料基础上,掺入废旧轮胎橡胶颗粒,并采用抗弯拉强度和最大弯拉应变指标对其低温性能进行评价。试验结果表明,抗弯拉强度越高,材料抵抗破坏的能力就越强,低温时收缩应力的能力也越强,沥青混合料的低温抗裂性能越好。最大弯拉应变越大,表明沥青混合料在低温下能够承受的应变越大,沥青混合料的低温抗裂性能就越好。因此,采用低温弯曲试验来评价掺橡胶颗粒的沥青混合料的低温抗裂性能是合理的。     

环氧树脂沥青桥面防水材料性能研究

通过分析桥面防水性能及要求，得出桥面结构中防水粘结层设置的重要性。选定了高剂量SBR改性橡胶沥青和环氧沥青进行材料性能试验，从防水层设置环境所需的材料性能要求出发，进行了拉伸试验、剪切试验和拉拔试验，据此分析了防水材料的物理力学性能、路用性能和抗损伤性能要求。研究结果表明，高剂量SBR改性橡胶沥青和环氧沥青均具有良好的路用性能和物理力学性能；环氧沥青的抗拉强度与抗剪强度均较SBR改性橡胶沥青大，并且粘结力极强，受高温等因素的影响相对较小，可用于钢桥和水泥混凝土桥面防水层，是一种优良的桥面防水材料。该研究为改进和优化防水层设置，正确选择优良路面防水层提供了有力依据。     

新型相变水泥砂浆热力学性能研究

为降低温度变化对隧道水泥砂浆材料强度和变形的影响，在隧道工程中引入具有自调温能力的相变材料，制备成相变材料水泥砂浆。首先,将石蜡、高密度聚乙烯和膨胀石墨熔融共混，获得复合相变材料；然后，掺入水泥砂浆中，得到新型相变水泥砂浆。通过搭建热响应测试平台，分析其热应变随温度变化规律，评估其蓄热性能,并对比得出相变材料对不同水灰比砂浆试样的热力学性能影响。结果表明： 复合相变水泥砂浆能发挥相变材料的蓄热性能，其相变潜热为34.82 J/g，热应变比普通水泥砂浆材料最大降低36.63%。相变材料的掺入有效降低了试样的表面温度和热应变，这对改善水泥砂浆材料的温度变形及控制裂缝的发展具有重要作用，可为能源地铁隧道及其裂缝修复等提供新型材料。     

SBS/纳米SiO2复合改性再生沥青混合料抗裂性能研究

为解决再生沥青混合料抗裂性能不足的问题,选择纳米SiO2和SBS为改性剂,分别制备纳米Si O2改性再生沥青混合料、SBS改性再生沥青混合料、SBS/纳米SiO2复合改性再生沥青混合料和普通再生沥青混合料,对几种混合料进行试验,包括圆盘拉伸试验(DCT)、小梁试验和疲劳试验,以确定不同沥青混合料的抗裂性能。结果表明,使用改性沥青对再生沥青混合料的低温性能和抗疲劳性能有促进作用,且SBS/纳米SiO2复合改性再生沥青混合料的整体抗裂性能最优。为此,建议应用较高掺量旧沥青路面材料(RAP)时,采用SBS/纳米SiO2复合改性沥青会显著改善整体混合料的抗裂性能。     

杜仲胶与SBS改性沥青共混试验研究

SBS因存在与沥青相容性的问题,并不能对所有沥青起到很好的改性效果.而构建SBS与沥青反应渠道,增加反应界面,从而改善与沥青相容性,是提高SBS改性沥青性能的有效手段.天然高分子材料杜仲胶具有与SBS相类似的橡塑二重性,与SBS能很好地相容.同时采用溶剂接枝的方法,在杜仲胶上接枝能与沥青氮基反应的官能团马来酸酐,从而形成了符合SBS增容剂要求的接枝杜仲胶.通过对两种品质不同的沥青进行高低温和流变性能试验,进一步验证了接枝杜仲胶是一种性能良好的SBS改性沥青增容剂.     

PEG/SiO2型控温相变沥青混合料的性能

为了解决沥青路面的高温病害,以相变材料等体积替代沥青混合料中的一部分细集料,希望通过相变材料自身的相变过程来调节路面温度。试验得出:掺入相变材料后,混合料的降温效果最大可达到6℃,持续时间约3 h。试验结果显示混合料的马歇尔稳定度下降,流值上升,低温性能及水稳定性均有一定下降,但是仍满足规范要求;进行的车辙试验效果不理想,高温稳定性下降较多。说明了掺入相变材料可以对沥青混合料进行温度调控,但是在一定程度上降低了混合料的性能。     

微胶囊沥青混合料的裂缝自愈与路用性能研究

微胶囊沥青混合料具有一定的裂缝自愈能力,可延长沥青路面使用寿命,其研究已逐步引起重视。采用高压渗水试验评价微胶囊沥青混合料的自愈性能,研究微胶囊掺量、混合料属性(公称最大粒径、空隙率、沥青种类和用量)与使用环境(温度、时间及水分)对自愈性能的影响规律,考察微胶囊掺量对混合料路用性能的影响。结果表明,沥青混合料自愈性能随微胶囊掺量的增加先提高后降低,最佳微胶囊掺量为6%;随着公称最大粒径与空隙率的增加,混合料自愈性能逐渐变差;基质沥青混合料的自愈性能优于改性沥青,且油石比越大自愈性能越好。在一定范围内温度越高、自愈性能越好,自愈性能随愈合时间的延长呈非线性增长,水分对沥青混合料自愈有着不利的影响。随着微胶囊的增加,混合料中的矿料摩阻力与矿料/沥青黏附性降低,导致沥青混合料的高温稳定性与水稳定性有所降低;掺入微胶囊后,沥青混合料的裂缝自愈能力得到增强,因此反映抗裂性能的低温弯曲破坏应变得到一定程度的改善。综合混合料自愈性能与路用性能随微胶囊掺量的变化规律,推荐微胶囊掺量为4%~6%。     

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。     

沥青轻组分含量对沥青低温性能的影响分析

沥青是一种典型的感温性材料，其轻组分（芳香分和饱和分的统称）含量对沥青材料的高低温性能有很重要的影响。通过小梁曲试验对含有不同轻组分比例的沥青的软化点、针入度、延度、60℃动力黏度，黏附等级以及不同低温条件下的劲度模量进行了测定，分析了轻组分含量变化对沥青低温性能影响的规律，确定了在保证高温性能的前提下，沥青获得最优低温性能时轻组分的含量。