沥青高温性能指标的灰色关联度分析

为了很好地反映沥青的使用状态,优化和改进沥青高温性能指标,应用灰色关联度法计算了原样沥青60℃粘度和改性沥青135℃粘度以及实测软化点与SHRP动态剪切试验所得的车辙因子及国内目前常用的几种沥青高温指标间的关联度。结果表明,原样沥青60℃粘度与车辙因子相关性比较好,达到0.800以上,改性沥青135℃粘度与车辙因子相关性比较差;对于短期老化后,原样沥青60℃粘度和改性沥青135℃粘度都与车辙因子关联性比较好,最高达到0.879,而实测软化点与各项沥青指标的关联度都不是很好;实测软化点和SHRP沥青高温性能指标仍存在着差异。因此车辙因子不能用来反映改性沥青的高温性能,可以用短期老化后的沥青车辙因子来反映改性沥青的高温性能,实测软化点本身作为评价沥青高温性能的指标还有待于进一步研究。     

SBS改性沥青短期老化性能研究

采用室内薄膜老化试验模拟SBS改性沥青短期热氧老化过程,对老化前后不同掺量SBS的改性沥青进行常规试验,分析老化前后改性沥青25℃针入度、软化点、60℃和135℃旋转黏度以及25℃弹性恢复率等指标,并计算25℃残留针入度比、软化点增量。研究结果表明:老化前后改性沥青的软化点、旋转黏度、10℃延度等指标与SBS改性沥青中SBS含量的相关关系具有一致性;当SBS改性剂掺量小于4%时,上述指标均随SBS改性剂掺量的增加而增加;针入度与SBS改性剂掺量呈负相关;且在SBS改性剂掺量为4%时,抗短期老化能力最佳。     

SBS改性沥青的主要技术指标与计算

SBS改性沥青的五项技术指标为：针入度、软化点、延度、弹性恢复、离析试验。PI指数的快速计算方法，可用于现场检测SBS改性沥青，具有测试准确、省时等优点。     

交替升(降)温条件对改性沥青性能的影响

通过模拟SBS改性沥青在生产、施工临时存储时的状况,对改性沥青的针入度、软化点、延度、弹性恢复等主要性能指标进行了全面试验,获得了交替升(降)温时改性沥青的性能衰变规律,并分析了其性能衰变原因.     

Sasobit对SBS改性沥青性能影响分析

为研究Sasobit温拌型SBS改性沥青性能,采用三大指标、布氏粘度基础试验分析不同Sasobit含量下SBS沥青性能的变化。结果表明:当掺量3%Sasobit时改性沥青的针入度取值从SBSI—C类变为SBSI—D类,此时针入度指数值最大,温敏感性最低,软化点升高了10℃,但延度值随掺量递增持续降低,当掺3%Sasobit时SBS改性沥青的延度值降至22 cm不满足规范要求。随掺量变化90℃时改性沥青的粘度提升了47.5%,对夏季抗车辙性能有利;135~165℃粘度显著下降有利于施工。     

TLA／SBS复合改性沥青胶结料的抗老化性能

对TLA／SBS复合改性沥青进行了RTOFT短期老化、PAV热老化及UV紫外老化试验．采用常规沥青试验和DSR试验对老化后沥青胶结料进行了相关性能试验,并与对照组SBS改性沥青进行了对比分析．试验结果表明：TLA／SBS复合改性沥青在经历不同老化后,其软化点和粘度上升,针入度下降,复数剪切模量上升,相位角下降．与SBS改性沥青相比,TLA／SBS复合改性沥青各项性能指标变化幅度相对较低．DSR温度扫描试验结果表明：TLA的加入能提高SBS沥青的抵抗热老化和紫外老化的能力,TLA／SBS复合改性沥青具有更强的抗老化性能．     

SBS/岩沥青复合改性沥青基本性能研究

通过SBS/岩沥青复合改性沥青的三大性能指标研究,分析了岩沥青和SBS的用量比变化对改性沥青性能的影响规律。结果表明:在改性沥青中有效成分用量不变的情况下,随着其中岩沥青用量比例的不断增大,改性沥青针入度的变化不大;改性沥青的软化点呈明显下降的趋势,即岩沥青与SBS复合改性对提高软化点的效果不如单独应用SBS的效果好;改性沥青的延度呈明显下降的趋势,且改性沥青的15℃延度的下降程度更为显著。适量添加岩沥青可在一定程度上提高SBS在基质沥青中的分散性。     

SBS/岩沥青复合改性沥青基本性能研究

通过SBS/岩沥青复合改性沥青的三大性能指标研究,分析了岩沥青和SBS的用量比变化对改性沥青性能的影响规律。结果表明:在改性沥青中有效成分用量不变的情况下,随着其中岩沥青用量比例的不断增大,改性沥青针入度的变化不大;改性沥青的软化点呈明显下降的趋势,即岩沥青与SBS复合改性对提高软化点的效果不如单独应用SBS的效果好;改性沥青的延度呈明显下降的趋势,且改性沥青的15℃延度的下降程度更为显著。适量添加岩沥青可在一定程度上提高SBS在基质沥青中的分散性。     

SBS改性沥青的改性机理和改性效果研究

SBS是一种在国内外都广泛使用的改性沥青,它具有较好的弹性恢复和高温特性,可以防止低温开裂,可以显著提高路面的使用性能,大幅度提高路面的平整度、摩擦系数、延长路面使用寿命及降低养护费用。分别从针入度、软化点、延度、针入度指数、弹性恢复系数等方面进行了几种改性沥青的对比试验,结果表明SBS改性效果较其他改性沥青更为理想。     

橡胶沥青制备及路用性能试验研究

采用不同添加剂量的橡胶粉,通过室内方法制备了橡胶改性沥青。对橡胶沥青的路用性能进行测试,并与TPS高粘沥青和SBS改性沥青做比较。结果表明TPS改性沥青的性能表现最优,橡胶沥青的软化点和粘度水平与SBS改性沥青相当,但低温延度较低。研究结果对橡胶沥青和沥青混合料技术的研究改进和推广应用具有借鉴作用。     

短期老化对沥青性能参数的影响

为确定沥青路面在施工过程中受热产生短期老化对沥青性能参数的影响,采用薄膜烘箱对原样沥青加热5h、10b、15h、20h。评价沥青三大指标及135℃度随老化时间的变化情况,以便指导沥青路面施工。同时通过灰色关联理论分析老化后沥青三大指标对135℃粘度的影响,结果表明：沥青老化后针入度、延度大幅减少,软化点、粘度大致呈线性变化趋势,且老化后三大指标与135℃粘度的相关关系为软化点〉针入度〉延度。     

SBS改性乳化沥青的性能及贮存稳定性研究

用胶体磨法制备了掺入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)的改性乳化沥青,并对其蒸发残留物的针入度、软化点、延度、弹性进行了测定,对乳液的微观形态和乳液的储存稳定性进行了研究.结果表明:用本法生产SBS改性乳化沥青,性能很好,符合重交通道路的规范要求;当SBS的含量在3%时,改性沥青乳液分散均匀,中粒度较小,储存稳定性较好.     

SBS改性乳化沥青的性能及贮存稳定性研究

用胶体磨法制备了掺入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)的改性乳化沥青,并对其蒸发残留物的针入度、软化点、延度、弹性进行了测定,对乳液的微观形态和乳液的储存稳定性进行了研究.结果表明:用本法生产SBS改性乳化沥青,性能很好,符合重交通道路的规范要求;当SBS的含量在3%时,改性沥青乳液分散均匀,中粒度较小,储存稳定性较好.     

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。      

改性沥青疲劳破坏判定指标适用性

采用Malvern动态剪切流变仪, 在应力/应变2种荷载控制模式下对90#基质沥青、SBS改性沥青、岩沥青改性沥青、胶粉改性沥青、岩沥青/SBS复合改性沥青和岩沥青/胶粉复合改性沥青(RA/CRCMA)进行了时间扫描疲劳试验; 采用5种疲劳失效定义方式确定了改性沥青疲劳寿命; 使用统计学分析方法评价了改性沥青疲劳破坏判定指标的适用性; 采用推荐指标对比分析了改性沥青的疲劳性能。研究结果表明: 基于归一化动态模量确定的指标独立于荷载控制模式和沥青种类; 基于相位角和累积耗散能比确定的指标显著依赖于改性沥青种类和荷载控制模式, 且不具备普适性; 基于耗散能变化率确定的指标仅适用于应力控制模式的疲劳寿命判断; 基于简化耗散能变化率确定的指标受沥青种类影响较小, 对本研究所有试验沥青均具有较好的疲劳寿命评价效果; 归一化动态模量和简化耗散能变化率确定的指标在应力/应变控制模式下的相关系数高达0.94, 平均绝对误差低于20%, 展现出了较好的相关性及等效的疲劳寿命排序结果, 由于其计算简单, 定义明确, 因此, 推荐其作为时间扫描疲劳试验中检测沥青疲劳失效的判定标准; 采用推荐指标对本研究试验沥青的疲劳寿命排序可知, 添加18%胶粉和5%岩沥青的RA/CRCMA在应力/应变2种控制模式下均展现出较优的抗疲劳性能。      

改性沥青与SMA的技术经济分析

先对掺入相同百分比但不同组合方式的SBS及PE改性剂的改性沥青进行技术分析,然后对SMA采用普通沥青和不同组合的改性沥青之间的成本进行估算,最后在几种组合当中得出使用PE SBS的混合改性剂优于同剂量的PE、次于SBS,但就技术性和经济性而言,综合指标好。     

多聚磷酸改性沥青流变性能

为研究多聚磷酸(PPA)对沥青性能的影响规律与作用机理, 采用四组分分析试验和沥青三大指标试验研究了PPA对不同基质沥青化学组分的影响, 基于动态剪切流变仪(DSR)开展了沥青温度扫描试验与频率扫描试验, 分析了不同配比的PPA改性沥青、PPA/SBS改性沥青与PPA/橡胶粉改性沥青在不同温度、不同动态频率加载条件下的流变性能变化趋势。分析结果表明: 随着PPA含量(质量分数, 后同)的增加, 沥青质含量逐渐提高, 油分(饱和分与芳香分)含量减小, 沥青逐渐由溶胶结构转变成溶-凝胶结构, 沥青高温性能逐渐增强; PPA改性沥青的高温性能与基质沥青的沥青质含量相关, 沥青质含量大的基质沥青经PPA改性后其沥青质含量提升最大, 针入度降低最多, 具备更好的高温性能; 基质沥青、SBS改性沥青与橡胶粉改性沥青掺入PPA后, 其抗车辙因子分别提高了1.0~8.2、0.8~13.9与2.9~19.7 kPa, 表明PPA可有效改善基质沥青、SBS改性沥青和橡胶粉改性沥青的高温、感温及流变性能, 增强沥青的弹性特征, 提高其抵抗剪切变形能力; 与单一改性沥青相比, PPA复合改性沥青的流变性能改善效果更为明显, PPA与聚合物改性沥青之间存在良好的相容性; 随着PPA含量的增加, 沥青10℃延度逐渐降低, 当PPA含量为1.5%时, 基质沥青、SBS改性沥青与橡胶粉改性沥青10℃延度分别下降77%、64%与39%, 表明PPA对沥青的低温性能存在一定负面作用, 建议PPA含量不宜超过1.0%;PPA/SBS改性沥青最佳复配比为1.0%PPA复配3%SBS, PPA/橡胶粉改性沥青最佳复配比为0.75%PPA复配15%橡胶粉。