SBS沥青胶浆的黏附性及混合料抗水损性能研究

分别制备不同SBS掺量和稳定剂掺量的SBS改性沥青胶浆和混合料,并通过BBS拉拔试验和冻融劈裂试验、汉堡车辙试验,系统研究了SBS改性沥青胶浆的黏附性及其混合料的抗水损性能,探究了两者之间的联系。研究表明：SBS的掺入增强和提升了沥青的黏附性和沥青胶浆的抗水敏感性;SBS改性沥青胶浆的黏附性及其混合料的抗水损性能均随着SBS掺量的增加而不断提升,均随着稳定剂掺量的增加先提升后下降,SBS掺量为4.5%的改性沥青最优稳定剂掺量为0.15%;冻融劈裂抗拉强度比TSR较损害变形速率MR能更好地反映沥青混合料对水的敏感性,冻融劈裂试验较汉堡车辙试验更适用于评价SBS改性沥青混合料的抗水损性能。     

鳞片状石墨对SMA混合料设计参数的影响研究

以沥青混合料空隙率(VV),矿料间隙率(VMA),沥青饱和度(VFA),混合料粗集料间隙率(VCA_(mix))等体积参数和马歇尔稳定度(MS)、流值(FL)等强度参数作为混合料配合比设计的关键控制指标,设计由玄武岩粗集料、石灰岩细集料、石灰岩矿粉、SBS改性沥青和纤维稳定剂组成的SMA-13混合料。按10%、20%、30%和40%比例将设计级配中的矿粉替换为等体积鳞片状石墨,测定不同石墨掺量时混合料的体积和强度参数,分析鳞片状石墨对设计参数的影响及相关机理。试验结果表明:石墨会增加混合料的压实难度,并对骨架嵌锁结构存在不利影响;随着石墨掺量提高,SMA混合料体积参数偏离设计要求,强度和抗变形性能也呈现加速下降趋势;增加混合料油石比仅能部分消除石墨对SMA体积参数和集料骨架结构的不利影响,因此对于含石墨的SMA混合料,除应适当提高设计油石比,也应控制石墨取代率不超过20%～30%。     

胶粉及PE复合改性沥青混合料路用性能试验研究

为改善沥青混合料的路用性能,采用胶粉、聚乙烯(PE)对沥青混合料进行改性,对比分析了胶粉改性沥青混合料与基质沥青混合料、SBS改性沥青混合料高、低温性能、水稳定性能,并研究了PE掺量对胶粉复合改性沥青混合料性能的影响,并将此技术应用到河南省机西高速公路二期路面工程中。研究表明:随着胶粉掺量的增加,改性沥青混合料动稳定度不断增大,胶粉掺量为20%时改性沥青混合料与SBS掺量为4.5%的改性沥青混合料高温性能相当,而低温性能、水稳定性能均优于SBS改性沥青混合料;随着PE掺量增加,复合改性沥青混合料的高温抗车辙性能及水稳定性能不断提高,低温性能有所降低,但仍高于基质沥青混合料。     

掺加沥青基碳纤维的沥青混合料路面的融雪研究

在沥青混合料中加入碳纤维和微胶囊相变材料,研究了微胶囊相变材料掺量和油石比对沥青混合料电阻率和融雪去冰效果的影响。结果表明,在马歇尔试件中油石比一定前提下,微胶囊掺量的增加会增大沥青混合料的电阻率,在通电情况下,路面掺加沥青基碳纤维的沥青混合料的热生成效率会提高,从而对路面融雪化冰效果会得到提升;马歇尔试件温度的降温趋势会随着微胶囊相变材料掺量的增加而逐渐变缓,稳定阶段的温度呈逐渐上升趋势;在实际掺加沥青基碳纤维的沥青混合料的配置过程中,如果碳纤维和微胶囊相变材料掺量一定的前提下,为了实现最佳的融雪化冰效果,油石比的选择可以直接采用最佳油石比。     

泡沫沥青就地冷再生混合料力学性能影响因素研究

研究了水泥掺量、9.5～19、19～26.5mm粗集料掺量对泡沫沥青就地冷再生混合料力学性能的影响,结果表明:随水泥掺量增加,混合料力学性能逐渐增加,随着9.5～19mm粗集料掺量增加,劈裂强度、稳定度先增加后减小;随着19～26.5mm粗集料掺量增加,混合料力学性能先增加后减小;根据力学性能最优原则,优先推荐掺加19～26.5mm粗集料和水泥。     

RAP热再生沥青混合料路用性能研究

对不同掺量废旧沥青路面材料(RAP)的热再生沥青混合料的高温、低温、抗水损害及耐久性能进行试验研究。结果表明,当RAP掺量超过25%时,混合料最佳油石比逐渐增大,需添入较多新沥青,且新添入沥青和集料的比值与RAP掺量基本呈线性递增关系;随RAP掺量的增加,动稳定度呈幂函数增加,低温抗弯拉强度增大,抗弯拉应变逐渐降低;当RAP掺量不超过30%时,各组RAP热再生沥青混合料都能达到较好的抗水损坏能力及耐久性能。     

养生条件对温拌沥青混合料稳定度的影响

为了研究养生温度和养生龄期对温拌沥青混合料稳定度的影响,试验选用了70号基质沥青、SBS改性沥青和ACMP1温拌沥青,制备了AC-13C型沥青混合料,对试件在不同温度和不同龄期的组合条件下进行了养生,测试了马歇尔稳定度和车辙动稳定度。结果表明,养生条件不对基质沥青混合料的稳定度产生影响,但对广义概念上的改性沥青混合料(温拌沥青、SBS改性沥青)产生影响;改性沥青混合料的马歇尔稳定度和车辙动稳定度随养生龄期的延长或养生温度的升高而提高,并逐渐趋于稳定值,且养生龄期的影响作用比养生温度要更重要一些。     

SBS掺量对改性沥青及沥青混合料性能的影响

在阿尔法沥青中按0.1%步长加入不同掺量SBS制备改性沥青,通过常规性能试验分析SBS掺量对改性沥青性能的影响;对SBS改性沥青混合料进行配合比设计,通过60℃车辙试验和低温弯曲试验分析SBS掺量对沥青混合料高低温性能的影响。结果表明,SBS掺量对改性沥青的感温性能、高低温性能等有很大影响,随着SBS掺量的增加,改性沥青的针入度下降,软化点、延度、弹性恢复均呈逐渐上升趋势;SBS对沥青混合料高温性能的提升效果非常显著,仅以0.1%的剂量增大,就可使沥青混合料的高温性能明显提高,低温性能呈抛物线变化且有明显峰值。     

集料表面状态对沥青混合料界面结合性能及抗水损害性能的影响

采用多应力蠕变恢复(MSCR)试验和线性振幅扫描(LAS)试验分析细粒土掺量对沥青胶浆高温性能和应力应变响应的影响，利用黏附性试验(水煮法)和接触角试验分析研究水分、细粒土掺量对沥青集料界面结合性能的影响。同时，研究细粒土掺量变化和集料温度变化对沥青混合料性能影响。结果表明：当细粒土掺量超过1%时，沥青高温抗变形能力逐渐增加，沥青混合料抗水损害能力逐渐降低。集料表面的水分比沥青有更高的润湿性，能严重阻碍沥青与集料的黏附与黏结，降低沥青混合料的抗剥落性能。随着集料温度升高，沥青混合料残留稳定度和冻融劈裂强度比先增大后减小，并在180℃时达到最大。     

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%。     

废旧电池粉末改性沥青的微观特性及其性能

为研究废旧电池粉末改性沥青的可行性，分别将不同掺量的废旧电池粉末加入70^#沥青中，以制备废旧电池粉末改性沥青，并对比基质沥青与SBS改性沥青进行性能评价。借助X射线衍射仪（XRD）、红外光谱仪（FTIR）、扫描电镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）等研究废旧电池粉末改性沥青的化学组成与微观结构，分析废旧电池粉末改性机理；采用三大指标、布氏黏度试验对废旧电池粉末改性沥青的常规性能指标进行测试；通过动态剪切流变仪（DSR）、多重应力蠕变（MSCR）试验评价废旧电池粉末改性沥青的流变特性；利用车辙试验（70℃）与短期老化前后的浸水马歇尔试验分析废旧电池粉末改性沥青混合料的高温稳定性及老化前后的水稳定性。研究结果表明：废旧电池粉末以C为主要成分，并含有极少量金属氧化物，其颗粒表面有较多的褶皱与凹槽；废旧电池粉末改性沥青表面存在"蜂巢"结构，且随着掺量增加，其粗糙度呈上升趋势，沥青针入度逐渐降低，软化点提升，延度略微降低，黏度逐渐增加；相同温度下，随着掺量增加，废旧电池粉末改性沥青的动态剪切模量G^*明显提高且始终高于70^#沥青，但略低于SBS改性沥青；废旧电池粉末改性沥青混合料动稳定度与残留稳定度逐渐增大；废旧电池粉末改性沥青的方式属于物理共混，该成分可使沥青的高温性能得到改善，改善程度未及SBS改性沥青，但相差幅度不大；废旧电池粉末改性沥青表面粗糙程度较大，意味着其拥有较大的比表面积，能增强沥青与集料间的黏附能力，从而提高了沥青混合料的高温稳定性与水稳定性。     

级配对乳化沥青冷再生混合料高温稳定性的影响

为提高乳化沥青冷再生混合料的高温稳定性,采用垂直振动法成型圆柱体试件确定混合料最大干密度和最佳含水率,以此为依据成型标准车辙试件进行车辙试验,分析矿粉、机制砂和9.5~19 mm粗集料掺量对乳化沥青冷再生混合料高温性能的影响。结果表明,随矿粉掺量的增加,冷再生混合料动稳定度迅速增长,矿粉掺量大于3%时矿粉对乳化沥青冷再生混合料高温稳定性的影响不再显著,矿粉掺量为3%时动稳定度提高41%;随机制砂掺量的增加,冷再生混合料动稳定度呈抛物线变化,机制砂掺量为20%时达到峰值,动稳定度提高152%;随9.5~19 mm粗集料掺量的增加,冷再生混合料动稳定度呈抛物线变化,9.5~19mm粗集料掺量为10%~30%时动稳定度提高60%~97%。建议冷再生混合料中9.5~19 mm粗集料、机制砂、矿粉掺量分别取10%~30%、20%、3%。     

常温温拌AC-13沥青混合料路用性能分析

采用SBS和SMC制备复合改性常温温拌沥青,并将其应用于AC-13沥青混合料,通过室内试验评价其混合料的高温性能、低温性能、水稳定性。结果表明:就SBS改性沥青而言,随之SMC掺量的增加,沥青的软化点、延度、针入度和弹性恢复等常规指标都随之增加,SMC的最佳掺量范围10%左右;SBS-SMC复合改性AC-13混合料养生6d后,单层动稳定度增大52%,双层动稳定度增大36%;其水稳定性满足规范要求,并且明显优于SBS改性沥青AC-13混合料,其低温平均弯曲应变达到5500微应变,达到SBS改性沥青AC-13的2倍以上。     

基于MMLS3的纳米复合改性沥青混合料高温稳定性研究

为评价纳米/聚合物复合改性沥青混合料的高温性能,制备了基质沥青混合料试件、4%SBS改性沥青混合料试件、3%ZnO+0.5%TiO_2改性沥青混合料试件、3.7%SBS+3%ZnO+0.5%TiO_2改性沥青混合料试件。采用小型加速加载设备(MMLS3)对上述沥青混合料试件进行高温稳定性试验。同时测定不同混合料的动稳定度。试验结果表明,两种试验得出的不同沥青混合料高温稳定性能优劣顺序是一致的,即:SBS/ZnO/TiO_2沥青混合料、SBS沥青混合料、ZnO/TiO_2沥青混合料、基质沥青。可见,当纳米材料与聚合物复掺时,沥青混合料的高温性能优于单掺纳米材料或者单掺聚合物材料。因此,对高温稳定性有较高要求的地区,可以采用纳米/聚合物复掺的改性方法对沥青的高温性能进行改善。     

WK-I号抗车辙剂对沥青混合料高温性能影响研究

将WK-I号抗车辙剂,掺加到AC-20沥青混合料中,结合料分别采用普通道路石油沥青及SBS改性沥青,研究不同结合料类型时沥青混合料的综合路用性能,结果表明:添加正中牌WK-I号抗车辙剂后,无需提高沥青混合料生产及击实温度,即可大幅提高沥青混合料高温稳定性能,且添加后WK-I号抗车辙剂等量替代相应质量沥青结合料,而无需改变原混合料级配及油石比。5‰掺量时,普通沥青混合料动稳定度高达6 000次/mm以上,SBS改性沥青混合料动稳定度则超过10 000次/mm。在显著改善AC-20混合料高温性能的同时,WK-I号抗车辙剂对沥青混合料抗水损害能力也有一定程度改善,同时对提高普通沥青混合料低温性能效果明显。     

WK-Ⅰ号抗车辙剂对沥青混合料高温性能影响研究

将WK-Ⅰ号抗车辙剂,掺加到AC-20沥青混合料中,结合料分别采用普通道路石油沥青及SBS改性沥青,研究不同结合料类型时沥青混合料的综合路用性能,结果表明:添加正中牌WK-Ⅰ号抗车辙剂后,无需提高沥青混合料生产及击实温度,即可大幅提高沥青混合料高温稳定性能,且添加后WK-Ⅰ号抗车辙剂等量替代相应质量沥青结合料,而无需改变原混合料级配及油石比.5‰掺量时,普通沥青混合料动稳定度高达6 000次/mm以上,SBS改性沥青混合料动稳定度则超过10 000次/mm.在显著改善AC-20混合料高温性能的同时,WK-Ⅰ号抗车辙剂对沥青混合料抗水损害能力也有一定程度改善,同时对提高普通沥青混合料低温性能效果明显.     

抗车辙MPE改性沥青混合料性能研究

采用MPE和SBS两种改性剂,对比研究了基质沥青、MPE改性沥青与花岗岩碎石的黏附性;加抗剥落剂的基质沥青、加抗剥落剂的SBS改性沥青和MPE改性沥青与酸性花岗岩碎石混合料的路用性能.研究结果表明:(1)MPE改性沥青和花岗岩碎石的黏附等级为5级;(2)掺加MPE的沥青混合料,在60℃条件下的动稳定度超过6 000次/mm,在70℃条件下的动稳定度超过5 000次/mm,在80℃条件下的动稳定度超过2 000次/mm;(3)马歇尔稳定度比基质沥青混合料提高35％,比掺加5％ SBS的改性沥青混合料提高23％;(4)浸水残留稳定度达到98％,比基质沥青混合料提高11％,比SBS改性沥青混合料提高5％;(5)冻融劈裂残留强度比达到97％,较基质沥青混合料提高8％.     

SBS现场改性沥青路用性能研究

通过现场加工SBS改性沥青,以AC-16级配沥青混合料进行目标配合比设计,在最佳油石比下,对不同掺量SBS改性沥青成品及其沥青混合料进行了冻融劈裂试验、浸水马歇尔试验、车辙试验和小梁低温弯曲试验,检验了其水稳定性、高温稳定性、低温抗裂性能。试验结果表明,AC-16级配沥青混合料SBS现场改性沥青改性剂的最佳掺量为5%,通过现场加工SBS改性沥青,水稳定性、高温稳定性、低温抗裂性及抗疲劳性表现良好,满足沥青路面使用要求。     

基于GTM的岩沥青混合料性能研究

岩沥青以其生产便利性及与沥青间的良好配伍性,得到了研究学者的关注。分别对不同岩沥青掺量的基质沥青和SBS改性沥青开展试验研究;基于"干法"工艺,采用GTM法成型不同岩沥青掺量的基质沥青混合料和SBS改性沥青混合料并开展高温稳定性和水稳定性试验研究。结果表明,随着岩沥青掺量的增加,沥青的粘度和耐热性能逐渐增强,黏附性效果得到改善;沥青混合料的高温稳定性能明显提高,水稳定性有所改善。综合考虑成本问题,推荐岩沥青在基质沥青混合料和SBS改性沥青混合料中的掺量分别为3.0%和1.0%。     

沥青路面施工关键参数对抗车辙性能影响研究

通过室内试验研究,分析了改性剂SBS掺量、油石比、压实度及空隙率几个施工关键技术参数对沥青混合料高温抗车辙性能的影响。结果表明,改性剂SBS的掺入能够大幅提升其抗车辙性能,压实度与沥青混合料动稳定度呈正相关,当沥青混合料具有最佳的油石比和合适的空隙率时,其高温抗车辙性能是最好的。