老化对沥青路面疲劳性能的影响

为探究老化对沥青混合料疲劳性能的影响,建立更为合理的沥青混合料疲劳方程,采用烘箱对沥青混合料试件在163℃条件下进行了不同时间的老化,并采用UTM材料试验机对不同老化时间后的沥青混合料试件进行了疲劳试验,建立了各自的疲劳方程;采用老化方程对沥青混合料经过不同时间老化后的疲劳寿命进行了拟合,得到了考虑沥青老化的沥青混合料疲劳方程,并提出了考虑老化的沥青路面疲劳寿命预估方法和步骤。研究结果表明,沥青混合料的疲劳性能受老化的影响显著,在对沥青混合料进行疲劳设计时应考虑沥青老化对其的影响。     

纳米材料复配对SBS改性沥青流变及抗老化性能的影响

为了研究不同纳米材料复配对SBS改性沥青流变及抗老化性能的影响,分别采用旋转薄膜烘箱、压力老化箱和紫外老化箱模拟了沥青样品的短期热氧老化、长期热氧老化和光氧老化,并运用动态剪切流变仪和弯曲梁流变仪对沥青样品的高、中、低温流变性能进行了表征。此外,运用傅里叶红外光谱对沥青样品老化前后羰基和丁二烯官能团的变化情况进行了分析。研究发现不同纳米材料复配形式对SBS改性沥青的高温抗车辙性能、中温耐疲劳性能和低温抗开裂性能有不同影响;3种复配形式对SBS改性沥青的抗老化性能均有改善效果,尤其以有机蛭石复配纳米二氧化钛效果最佳。     

纳米碳酸钙对道路石油沥青流变特性的影响

该文评估了纳米碳酸钙作为改性剂,对沥青的流变特性的影响。采用旋转薄膜烘箱(RTFO)和压力老化容器(PAV)分别模拟沥青的短期和长期老化。利用布氏旋转黏度(RV),动态剪切流变仪(DSR)和弯曲梁流变仪(BBR)测试了纳米碳酸钙加入量对沥青流变性能的影响。采用多重应力蠕变回复试验(MSCR)对纳米碳酸钙改性沥青结合料高温抗车辙性能进行研究,并采用线性振幅扫描(LAS)试验对纳米碳酸钙改性沥青的疲劳寿命进行了分析。黏度测试结果表明:由于纳米碳酸钙的硬化效应,使得沥青的黏度增大;DSR和BBR试验结果表明:纳米碳酸钙能够提高沥青的高温抗车辙性能,而对沥青的低温性能影响不大;MSCR结果表明:纳米碳酸钙改善了沥青的弹性恢复性能、降低了不可恢复变形;LAS试验结果表明:添加纳米碳酸钙后,沥青的抗疲劳性能有所降低。     

聚合物改性沥青再生结合料微观分析

聚合物改性沥青混合料的回收再利用,对节约能源和保护环境具有重要意义。通过高压搅拌法从废旧混合料中提取沥青结合料,对比再生改性沥青(RPMAC)与室内老化改性沥青特性之间的差异,分别将现场与室内两种老化结合料按不同比例加入新制改性沥青(PMAC)中,通过傅立叶光谱试验(Fourier Transform Infrared,FTIR)分析聚合物改性对沥青氧化老化的影响;用凝胶渗透色谱试验(Gel Permeation Chromatograph,GPC)分析长期老化过程中沥青组分分子量的变化情况;用差示扫描量热试验(Differential Scanning Calorimet-ric,DSC)分析不同沥青蜡含量的差异。试验结果表明:加入再生改性沥青会增加沥青结合料的粘度,提高混合料的抗车辙性能,同时也会降低混合料的疲劳耐久性。     

膨润土-LDHs复合改性沥青老化性能研究

将不同掺量比的膨润土、LDHs加入到基质沥青中进行熔融共混,制备了膨润土-LDHs复合改性沥青。研究了膨润土和LDHs掺量比对沥青物理性能、短期热氧老化和紫外老化性能的影响。结果表明,膨润土-LDHs的添加提高了沥青的高温性能,膨润土和LDHs分别在抑制沥青在短期热氧老化和紫外老化过程中表现出显著的作用,当膨润土和LDHs的掺比为1∶1时,膨润土-LDHs复合改性剂可使得沥青同时具备优良的耐短期热氧老化和紫外老化性能。     

岩沥青改性沥青混合料的抗老化性能

为了研究岩沥青在长期路面负载的作用下的老化现象,采用熔融共混的方法制备不同岩沥青掺量的岩沥青改性沥青,并进行AC-13沥青混合料配合比设计。对沥青混合料进行短期热氧老化和紫外老化试验,对老化前后沥青混合料的单轴压缩弹性模量进行测试。结果表明:热氧老化和紫外老化后,岩沥青改性沥青混合料的抗压强度和单轴压缩弹性模量的增长幅度均小于基质沥青混合料;岩沥青能够提高沥青混合料的抗热氧老化和抗紫外老化性能,且随着岩沥青掺量的增大,提高效果进一步增大。     

紫外线吸收抗老化剂在沥青混合料中的应用

以纳米TiO2粉体作为紫外线吸收抗老化剂,研究TiO2对沥青及沥青混合料性能的改善。采用旋转薄膜加热试验模拟沥青短期热老化性能,用自行研发的紫外线老化环境箱,加速模拟沥青在自然环境下受紫外线照射老化的过程,对比分析了老化前后沥青及沥青混合料的性能。结果表明：老化后改性沥青的针人度、软化点和低温延度比基质沥青有较大的提高;浸水马歇尔试验得出改性沥青混合料的残留稳定度比基质沥青混合料提高了8％;紫外线老化后改性沥青混合料的稳定度比基质沥青提高了32％,马歇尔模数提高了31％,所以说明纳米TiO2对紫外线具有强吸收作用,能够有效地增强沥青抗紫外线光老化的能力。     

蒙脱土/废胶粉复合改性沥青的老化性能研究

废胶粉用于沥青改性,不仅可以减少沥青的消耗量,而且可以改善沥青的性能,是解决废旧轮胎的有效途径之一。但是废胶粉改性沥青也存在一些不足,比如废胶粉改性沥青容易产生离析现象,改善效果不明显等,限制了废胶粉改性沥青的应用。蒙脱土属层状硅酸盐,具有良好的热稳定性、阻隔性能,可有效的改善废胶粉改性沥青的相容性,从而提高废胶粉改性沥青的路用性能。本研究采用物理共混法制备了蒙脱土/废胶粉复合改性沥青,通过薄膜烘箱加热试验(TFOT)、室内加速紫外老化试验(UV)、动态剪切流变试验(DSR)对复合改性沥青的抗老化性能和流变性能进行了研究。薄膜烘箱加热试验和室内加速紫外老化试验表明,有机蒙脱土(OMMT)的掺入对沥青的抗热氧老化和抗紫外老化性能都具有较好的改善作用,且随着OMMT掺量的增加,抗老化性能越好。流变实验结果表明,随着OMMT掺量的增加,废胶粉改性沥青的复合模量(G*)增大,相位角(δ)先增大后减小。对比掺入天然蒙脱土和OMMT的废胶粉改性沥青,研究发现天然蒙脱土改性效果要比OMMT改善效果差。     

短期老化对聚合物改性沥青流变性能的影响

针对内蒙古地区改性沥青应用特点,为研究短期老化作用对两种聚合物改性沥青:橡胶粉改性沥青(CR)、SBS改性沥青流变性的影响,利用动态剪切流变仪(DSR)分别对两种沥青原样及经旋转薄膜烘箱老化(RTFOT)后的沥青试样进行动态剪切试验和重复蠕变恢复试验,通过对流变参数复合模量G*、相位角δ、以及动力粘度η的分析,研究了两种聚合物改性沥青的流变学特性;并利用扫描电子显微镜对各沥青试样的微观结构形态进行观察,从微观角度揭示了不同沥青性能存在差异的原因。结果表明:短期老化作用使沥青变得硬脆,且可以提高改性沥青的高温抗变形能力和变形恢复能力;短期老化作用对SBS改性沥青的影响较对CR改性沥青大;短期老化使沥青的抵抗流体流动的能力增强。     

基于耗散能的老化沥青疲劳寿命预估模型分析

为了研究老化沥青疲劳性能,以70~#基质沥青和SBS改性沥青作为研究对象,以累积耗散能为评价指标,研究了老化对沥青疲劳寿命的影响,建立了老化沥青疲劳寿命预估方程,分析了应力控制和应变控制加载模式下疲劳寿命预估方程的适用性。首先将70~#基质沥青和SBS改性沥青进行旋转薄膜烘箱加热试验(RTFOT),使沥青发生老化,然后采用动态剪切流变仪在应力控制和应变控制加载模式下对不同老化程度的沥青进行时间扫描试验,通过耗散能随加载次数变化关系确定沥青疲劳寿命。基于累积耗散能建立应力加载控制模式下沥青疲劳寿命预估方程,并采用预估方程计算应变控制加载模式下的累积耗散能,检验预估方程的适用性。结果表明:累积耗散能随着荷载作用次数增加呈线性积累,当累积超过沥青疲劳破坏阈值时,发生疲劳破坏;经RTFOT老化后的70~#基质沥青和SBS改性沥青疲劳寿命与累积耗散能具有较好的双对数线性关系(R0.8);当采用应力加载模式下获得的沥青疲劳寿命预估模型分析应变加载模式下沥青疲劳性能时,70~#基质沥青和SBS改性沥青累积耗散能计算值与实测值之间的误差大多在10%以内,可认为基于累积耗散能建立的沥青疲劳寿命预估方程不受加载模式的影响。     

纳米SiO_2改性沥青老化性能及黏温特性研究

将掺量为5%的纳米SiO_2加入普通70#石油沥青中,通过高速剪切制取了纳米SiO_2改性沥青,并采用旋转薄膜烘箱对其进行了不同时间的老化,对不同老化时间后的纳米SiO_2改性沥青性能进行了测定;采用旋转黏度仪对不同温度下的纳米SiO_2改性沥青的旋转黏度进行了测定,并同普通70#沥青进行了对比,对纳米SiO_2改性沥青的黏温特性进行了研究;通过弯曲梁蠕变试验对纳米SiO_2改性沥青的低温蠕变特性进行了试验。结果表明:纳米SiO_2的掺加改善了沥青的抗老化性能;纳米SiO_2改性沥青在常温下的黏度明显高于普通石油沥青,而随着温度的升高,这一差距逐渐缩小;纳米SiO_2改性沥青混合料的施工温度高于普通石油沥青混合料,且当纳米SiO_2掺量为5%时,其最佳拌和温度为168~174℃,最佳压实温度为157~162℃;纳米SiO_2改性沥青的低温性能略逊于普通沥青。     

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。     

基于BBR与FT-IR的沥青胶结料低温性能与抗老化能力分析

为了评价几类沥青胶结料的低温性能和抗老化能力,分别对3种具有代表性的沥青胶结料(基质90#沥青、SBS改性沥青和A型温拌沥青)进行了旋转薄膜烘箱老化(RTFO)和压力老化(PAV)试验。并对老化后的胶结料进行了低温弯曲梁流变仪试验(BBR)和傅里叶红外光谱试验(FT-IR)。试验结果表明:沥青的老化对低温性能有直接的影响,而且温度的降低使这种影响更加显著。BBR试验从不同角度分析验证了SBS改性沥青具有相对最优的低温性能,而温拌沥青则相对较差。长期老化沥青FT-IR试验结论与BBR试验规律具有一致性,证明了微观层面揭示的分子官能团的变化规律与宏观层面显现的低温性能具有良好的对应关系。     

废食用油脱硫胶粉/SBS复合改性沥青混合料的路用性能评价

针对橡胶沥青存贮稳定性差与生物沥青高温性能不足问题,基于Terminal Blend胶粉改性沥青技术,提出以废食用油代替沥青脱硫胶粉,用脱硫产物(ODR)制备存贮稳定的改性沥青,为弥补ODR改性沥青高温性能损伤,采用共混复合改性工艺研制了ODR/SBS复合改性沥青。为考察复合改性沥青在工程应用中的可行性,通过车辙试验、弯曲试验、冻融劈裂试验和疲劳试验对该混合料路用性能进行了评价,并与普通沥青混合料、SBS改性沥青混合料和ODR改性沥青混合料进行了对比分析。结果表明:1)复合改性沥青具有优异的高温抗车辙、低温抗开裂、抗水损害以及疲劳性能,但因ODR削弱了沥青的抗变形能力,其车辙深度较SBS改性沥青混合料深,且冻融前后劈裂强度较低; 2)单独采用SBS或ODR改性沥青与二者复合改性对混合料疲劳性能影响差异较大,ODR/SBS复合改性沥青混合料的疲劳性能并非二者单独作用下的线性叠加。     

微胶囊化相变材料改性沥青结合料的老化行为

温度和化学成分是沥青结合料机械性能的控制参数。在极低温和高温下,沥青结合料可能分别遭受热裂和永久变形。相变材料(PCM)的使用可以为沥青结合料提供热能储存性能,以减少季节性和昼夜循环期间路面温度升高和降低的影响。本文对PCM改性的粘合剂进行表征,使用滚动薄膜烘箱(RTFO)和压力老化容器(PAV)装置进行老化模拟实验。采用动态扫描量热法(DSC)和动态剪切流变仪(DSR)分析了改性和未改性沥青结合料在不同老化条件下的热性能和流变性能。研究表明:PCM改性沥青结合料的熔化焓在老化时降低,PCM在沥青粘合剂中的存活取决于粘合剂的类型和所用的微胶囊。此外,由于在冷却过程中PCM结晶释放的热能,DSR测定的改性沥青结合料的流变性能得到改善。     

紫外光老化对沥青使用性能的影响性研究

为解决强紫外线对沥青产生老化问题,利用紫外老化环境箱模拟野外环境老化条件进行试验,通过动态剪切流变仪分别研究了老化时间变化对SBS改性沥青和基质沥青高温、低温及疲劳性能的影响.试验结果表明,强紫外光对SBS改性沥青能够产生严重老化,主要表现为疲劳性能和低温性能大幅衰减,高温性能进一步得到改善,且都与老化时间关系较紧密;同时,随测试温度升高,老化时间对G*/sinδ、G* sinδ的影响幅度逐渐减小,说明紫外光对SBS改性沥青老化具有温度敏感性.研究结论可以为沥青路面选择抗光老化性较好的沥青提供良好技术支持.     

SBS改性沥青老化后的流变特性

为了评价老化对SBS改性沥青流变特性,对基质沥青、SBS改性剂质量掺量分别为3%和6%的改性沥青进行旋转薄膜加热试验(RTFO)和不同时间(5h、16h、50h)的压力老化试验(PAV),对3种沥青的原样、不同老化状态的样品进行常规试验(针入度、延度、软化点)和不同温度条件下的动态剪切流变试验。试验结果表明:常规指标只能显著反映沥青前期阶段的老化性能,粘弹性指标能够反映各老化阶段沥青的性能,更适合评价沥青的老化特性;基质沥青老化表现出硬化的特性,PAV老化50h后的SBS改性沥青老化由于SBS改性剂的裂解和断裂,表现出软化的特性;SBS改性剂使得沥青储能模量随温度和老化程度的影响变小,改善了沥青的感温性能、耐老化性能;老化时间越长基质沥青高温性能越好,而SBS改性沥青在老化16h后高温性能降低。     

AW、BLE、炭黑改性沥青的老化性能研究

采用薄膜烘箱老化试验(TFOT)、PAV压力老化试验,对不同剂量的AW、BLE、炭黑改性沥青进行试验,利用残留针入度比、残留粘度比、软化点增量和残留延度等老化指标来分析沥青的老化程度,与常用的沥青抗老化剂SBR进行对比,研究表明0.8%AW、0.8%BLE改性沥青抗老化性能较优,炭黑改性沥青低温性能下降较大。     

SBS改性沥青老化特性及模拟老化试验方法研究

为了给SBS改性沥青老化性能评价提供试验依据,指导再生沥青路面工程实践,采取薄膜烘箱(TFOT)在163℃高温下,对SBS改性沥青进行不同时间的高温加热模拟老化,对不同老化程度的SBS改性沥青进行研究,试验研究其常规性能指标和高温动态剪切流变性能指标随模拟老化时间的变化规律,并回归拟合这些指标与模拟老化时间的关系,通过复核性试验对比分析模拟老化沥青与现场回收旧沥青的性能指标。结果表明,随着老化时间的延长,SBS改性沥青的针入度下降,延度减小,粘度增大,抗车辙因子显著增大,沥青流动性能降低,高温性能增强。而由于老化中SBS改性剂的降解作用,沥青的软化点变化规律性不强。除了软化点之外,其它指标与老化时间具有良好的相关性,由此确定基于TFOT的模拟老化试验方法。通过模拟老化沥青与现场回收旧沥青的性能指标的对比,验证了模拟老化试验方法的合理性。     

碳纳米纤维改性热拌沥青混合料特性研究

该文介绍了一种碳纳米管纤维(Carbon Nano-fiber,CNF)改性沥青混合料制备工艺,利用此工艺分别制备对比试样以对CNF改性前后沥青混合料的粘弹特性、强度、抗永久变形能力和疲劳性能进行评价,同时采用扫描电子显微镜研究和分析CNF改性机理。结果显示:CNF能够提高沥青混合料的力学性能,并且通过桥接机制抑制微裂纹扩展。