不同老化条件对沥青性能的影响

沥青老化是影响沥青路面使用性能的重要因素。沥青老化与时间、光照及温度等因素有密切关系,该文采用室内薄膜烘箱试验（TFOT）、旋转薄膜烘箱试验（RTFOT）以及压力老化试验（PAV）来模拟沥青的短期老化和长期老化。通过旋转粘度试验（Brookfield）、动态剪切试验（DSR）、低温弯曲流变梁试验（BBR）得到了不同老化条件下沥青的高温黏度、G^＊/Sinδ指标及低温性能的变化规律。     

掺配植物沥青的混合沥青老化性能试验研究

为对掺配不同比例植物沥青的混合沥青的老化性能进行比较,分别采用植物沥青掺配比例在0~20%间的混合沥青进行旋转薄膜加热试验、压力老化试验,并进行初期老化和长期老化试验分析,对针入度、软化点等技术指标进行对比。试验结果表明:植物沥青的加入有效改善了沥青的针入度值,且软化点在15%掺量时最佳;RTFOT(旋转薄膜加热试验)、RTFOT+PAV(压力老化试验)后,在相同试验条件下,针入度均呈现不断增大的变化规律,软化点变化规律不明显。RTFOT 后针入度与 RTFOT 前针入度比值均大于 60%;RTFOT+PAV后,当植物沥青掺配比例超过10%,混合沥青RTFOT+PAV后与RTFOT+PAV前比值均超过30%;RTFOT+PAV作用下,混合沥青软化点增量变化不显著,说明植物沥青的加入对沥青长期老化性能软化点的影响不大。     

不同标号基质沥青老化行为试验比对分析

为评价不同标号基质沥青的老化行为差异,选取常用的3种基质沥青(50#、70#、90#),开展不同时间的RTFOT模拟老化试验,测试各种沥青老化前、老化后的针入度、延度、软化点、布氏黏度等技术指标。通过建立沥青老化动力学模型和计算老化指数C两种常用方法开展不同标号基质沥青老化行为的比对分析,并采用多目标决策灰色关联投影法,以沥青动力学反应速率k为评价指标,综合分析不同标号基质沥青各技术指标的抗老化性能。分析结果表明:同一种老化性能评价方法下,同一沥青不同技术指标的抗老化能力不同,不同标号基质沥青的同一技术指标抗老化能力不同;不同老化性能评价方法下,同一沥青的抗老化性能排序不同,表明现有老化性能评价方法对不同标号基质沥青的适应性有待进一步确定,采用灰关联分析方法更为合适。     

基于失效温度动态方程的沥青抗老化性能评价

为了研究沥青的抗老化性能并预测其野外失效龄期,选用1种普通沥青和2种SBS改性沥青。在同一温度下,分3个不同的时段进行了旋转薄膜烘箱试验(RTFOT)。用动态剪切流变仪(DSR),测定了不同时段老化沥青的高温失效温度和中温失效温度。运用回归分析,拟合了3种沥青失效温度和25℃针入度与RTFOT老化时间的动态方程。分析了老化过程中高温抗车辙性能和中温抗疲劳性能的变化规律,并推算出中温抗疲劳性能失效时的临界RTFOT老化时间。以该老化区间为基础,评价了沥青的老化度和老化速率。研究结果表明:中温抗疲劳性能失效时对应的临界RTFOT老化时间能够用于区分不同种类沥青的抗老化性能,而25℃残留针入度比适用于评价同种沥青的抗老化性能,并且还可以将动态方程联合起来,预测沥青的野外失效龄期。     

老化对沥青结合料粘弹性的影响

沥青结合料的老化是影响沥青路面使用性能的一个重要因素，应用旋转薄膜烘箱(RTFO)对沥青进行短期老化，通过压力老化仪(PAV)对经RTFO短期老化的沥青进行不同时间的老化，对老化沥青进行系统试验，研究老化对沥青结合料粘弹性的影响。结果表明老化使沥青结合料的粘性逐渐降低，增强了沥青结合料的抗变形能力(高温稳定性)，但抗疲劳开裂性能下降。     

国产环氧沥青抗老化性能研究

随着我国交通事业的发展,对高性能材料如环氧沥青的需求将会越来越大．目前环氧沥青虽然仍主要依赖进口,但国产环氧沥青也已经研发并应用于工程实践。本文通过短期老化后环氧沥青的粘度试验和拉伸试验来评价国产环氧沥青的抗老化性能,通过马歇尔试验评价国产环氧沥青混合料的抗老化性能,并与美国环氧沥青的性能作对比。结果表明,国产环氧沥青的抗老化性能略逊于美国环氧沥青,但短期老化后仍满足技术指标要求．     

不同老化条件下纳米材料复配胶粉改性沥青的流变特性

通过短期老化(RTFOT)、长期老化(PAV)、紫外老化(UV)3种老化方式,采用多重应力蠕变恢复(MSCR)和弯曲梁流变(BBR)等试验,研究纳米二氧化硅(Nano-SiO2)、纳米二氧化钛(Nano-TiO2)、纳米氧化锌(Nano-ZnO)单一改性及复配胶粉改性沥青在不同老化状态下的高低温流变特性,最后通过DMA试验分析了纳米材料复配胶粉改性沥青的玻璃态转变温度.结果表明:纳米材料复配胶粉改性对沥青的高低温流变性能及抗高低温老化特性改善优于SBS改性;经过RTFOT、PAV、UV老化后,3种纳米材料复配胶粉改性沥青中Nano-TiO2/橡胶复配方案的不可恢复蠕变柔量、劲度模量及玻璃态转变温度Tgc和Tgs变化幅度最小,其抗紫外线老化和抗热氧化性能更强;不同老化条件下沥青的玻璃态转变温度Tgc和Tgs均与劲度模量之间呈线性相关,通过损伤曲线得到玻璃态转变温度Tgs与劲度模量的相关性更好,Tgs能更有效评价不同老化状态下纳米材料复配胶粉改性沥青的低温性能.     

老化沥青胶结料的疲劳特性研究

采用动态剪切流变仪(DSR)研究了短期老化与长期老化的沥青胶结料在应变模式,应力模式下的抗疲劳性能.实验中,采用了旋转薄膜烘箱实验(RTFOT)及压力老化(PAV)来模拟沥青胶结料的短期及长期老化.沥青胶结料的应变疲劳实验中选取1.0％,1.5％,2.0％以及2.5％四个应变值,应力疲劳实验中选取了0.25,0.35,0.45,0.55 MPa 4个应力值.实验结果表明,采用应变疲劳实验能够区别老化对沥青抗疲劳性能的影响,而应力疲劳并不能很好的显示老化对沥青抗疲劳性能的影响.因此,应变模式下的疲劳实验更适合用来评价老化沥青胶结料的抗疲劳性能.     

高模量剂对沥青混合料抗老化性能的影响研究

为了研究高模量剂对沥青混合料抗老化性能的影响,通过试验,研究了高模量剂掺量对沥青混合料短期老化和长期老化后水稳定性和低温抗裂性能的影响,并与未经老化的沥青混合料作对比。试验结果表明,高模量剂的加入能大幅改善沥青混合料经短期老化和长期老化后的水稳定性和低温抗裂性,且在一定范围内增大高模量剂掺量能显著提高沥青混合料的抗老化性能,而超过一定值后再增加高模量剂掺量反而会使沥青混合料的抗老化性能降低,综合考虑高模量剂掺量不宜大于0.6%。     

加热温度和时间对沥青混合料老化的影响

通过提高短期老化温度,模拟高温生产工艺对沥青混合料老化性能的影响,以研究沥青混合料在拌和、运输、摊铺、碾压过程中抗老化性能的变化;根据不同老化时间(2 h,4 h)、不同老化温度(135℃,155℃)沥青混合料间接拉伸破坏试验结果的变化,证明了加热温度和时间对沥青混合料老化有明显的影响。试验结果表明:高温生产对抗车辙剂沥青混合料的抗老化性能有所削弱。     

基于流变性的沥青胶浆老化性能研究

为了研究老化对沥青胶浆流变性能的影响,采用了黏度试验及动态剪切试验,测试了不同老化状态(0 h,10 h,20 h,30 h)下沥青胶浆的流变性数据,同时选用不同的粉胶比(0,0.4,0.8,1.2,1.6,2.0)作为对比试验.通过对实验数据的分析,得出了不同老化状态和不同粉胶比对沥青胶浆老化性能的影响.     

纳米层状硅酸盐改性沥青路用性能试验研究

针对沥青路面出现病害的原因,采用纳米层状硅酸盐改性沥青提高沥青路面抗病害能力。通过室内常规的针入度、延度、软化点、旋转薄膜烘箱老化试验及SHRP的动态剪切、弯曲梁流变、PAV压力老化试验,对比研究了纳米层状硅酸盐改性沥青与基质沥青、SBS及PE改性沥青的感温性、高低温特性及老化特性等路用性能,得出松香基膨润土纳米层状硅酸盐改性沥青具有较好的路用性能,为工程应用打下基础。     

聚氨酯改性沥青改性机理和性能

为了解决聚合物改性沥青储存稳定性差、易离析、易老化等问题, 利用聚氨酯(PU) 对沥青进行化学改性; 制备了PU改性沥青, 采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、动态热机械分析(DMA) 和差示扫描量热法(DSC) 试验研究了PU改性沥青的改性机理, 采用Brookfield旋转黏度试验、动态剪切流变(DSR) 试验、低温弯曲梁流变(BBR) 试验、旋转薄膜烘箱加热试验(RTFOT) 和紫外老化试验等评价了PU改性沥青、SBS改性沥青和70#基质沥青的性能。研究结果表明: 圆盘锯齿式搅拌器可以很好地暴露沥青中的活性基团, 使PU达到较好的改性效果; PU改性沥青中主要存在2种反应, 一是异氰酸酯与多元醇之间反应生成氨基甲酸酯, 二是异氰酸酯与沥青质中的芳香族化合物之间发生加成反应; PU改性沥青的高温布氏黏度高于同温度下的SBS改性沥青, 且64℃时的抗车辙因子是SBS改性沥青的6倍左右, 说明其高温性能非常优异; PU改性沥青RTFOT前后针入度比达到了85%, 软化点变化幅度为0.5℃, 说明其抗热氧老化性能非常优异; 在紫外老化试验中, PU改性沥青软化点和针入度变化范围分别为1℃~4℃和0.1~0.3 mm, 说明其抗紫外老化性能非常优异。      

温拌再生沥青胶结料二次老化性能

为研究温拌再生沥青胶结料的二次老化性能,以2种常用温拌剂为基础,考虑再生剂与不同改性剂复杂耦合作用,提出3种不同的再生方案;基于动态剪切流变试验,分析3种不同温拌再生方案下的沥青胶结料在二次老化前后、不同二次老化程度下的黏弹性能、抗车辙性能及抗疲劳性能的变化规律,通过傅里叶红外光谱试验和环境扫描电镜试验分析了不同温拌再生方案下沥青胶结料表面化学官能团及其微观结构的变化规律。研究结果表明:Sasobit温拌剂较大程度提高了再生沥青胶结料在二次老化后的弹性特征及抗车辙性能,但其疲劳寿命在5%应变水平及二次老化作用下小于10 000次;Evotherm 3G与SBR胶乳及胶粉的结合在一定程度提升了再生沥青胶结料在二次老化后的高温性能,且保留了原有的低温性能,其与SBR胶乳的结合呈现出最佳的黏弹性能,而其与胶粉的结合呈现的不可恢复蠕变柔量在二次老化后仍小于0.05,展现出极佳的抗车辙性能;微观化学物理特性分析结果揭示了不同再生方案下的二次老化机理,其化学官能团及微观结构表征的变化规律与动态流变剪切特性的变化规律呈现出较好的相关性。      

透水性沥青混合料水稳定性能试验研究

为研究透水性沥青混合料的水稳定性能,采用短期老化试验及冻融劈裂试验对透水性沥青混合料水稳定性能进行了研究。通过对比试验结果分析得出TPS改性剂对沥青混合料水稳定性能起到很好的改善作用。透水性沥青混合料劈裂强度随TPs改性剂的掺量增加而增加,混合料的短期老化过程可以增强试件的抗变形能力。最后得出了透水性沥青混合料中TPS的合适掺量及冻融劈裂抗拉强度比。     

用水量对泡沫沥青抗老化性能的影响

为了研究用水量对泡沫沥青抗老化性能的影响,选用了70号道路石油基质沥青和SBS改性沥青,对不同发泡用水量的沥青进行RTFOT及PAV测试,以疲劳因子G＊·sinδ作为评价指标,研究沥青的抗老化性能。试验结果表明：70号道路石油沥青随着发泡用水量的增加,极限疲劳温度增加,在常规发泡用水量（1%~2%）条件下,抗疲劳性能略有降低;SBS改性沥青在常规发泡用水量（3%）条件下,抗疲劳性能改善。     

SBS和SBR改性沥青混合料抗紫外线老化性能研究

沥青路面的耐久性与沥青混合料抗老化性能密切相关.为了研究紫外线老化作用对沥青混合料力学性能以及高温抗变形能力的影响,通过对相同级配的SBS,SBR和基质沥青混合料紫外老化后进行劈裂试验和车辙试验,分析了经过不同紫外老化时间后3种混合料的劈裂强度和动稳定度的变化规律.结果表明：改性沥青混合料均表现出更好的抗紫外线老化的性能,其中SBS改性沥青混合料效果优于SBR改性沥青混合料.