掺量和VA含量对EVA改性沥青性能的影响

为探索乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)的掺量和乙酸乙烯(VA)含量对沥青性能的影响规律,制备了5%和10%两种掺量的EVA改性沥青,且每种掺量下EVA改性剂中的VA含量分别为18%、25%和32%,对制备的改性沥青分别进行常规指标测试、布氏黏度测试、流变测试和接触角测试。结果表明:简单或短时间搅拌无法使EVA在沥青体系内分散均匀,EVA与沥青的相溶性受VA含量的影响较大;EVA的加入使得沥青针入度降低、软化点提高、延度下降,体系温度敏感性下降;高VA含量不利于提升体系高温稳定性和黏聚性。     

脱油沥青与SBS复合改性沥青的制备与性能研究

采用脱油沥青与SBS复合制备改性沥青,考察了脱油沥青、SBS及稳定剂对改性沥青性能的影响,并测试了脱油沥青与SBS复合改性沥青混合料的路用性能。结果表明,脱油沥青掺量、SBS种类和掺量及稳定剂种类和掺量对改性沥青性能影响显著。综合考虑改性沥青的常规性能,选择脱油沥青掺量30%、线型YH-791H SBS掺量3%、稳定剂硫磺掺量0.2%,该配方下脱油沥青与SBS复合改性沥青混合料具有优异的高温稳定性,其低温抗裂性及水稳定性均满足使用要求。     

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。     

TLA改性沥青温度敏感性及微观结构研究

为研究湖沥青(TLA)掺量对TLA改性沥青温度敏感性和微观结构的影响,分别对TLA改性沥青(湖沥青掺量分别为0%、15%、25%和35%)进行粘度试验和动态剪切流变(DSR)试验,采用粘温指数(VTS)和复数模量指数(GTS)对TLA改性沥青的温度敏感性进行评价,并采用扫描电镜(SEM)试验对TLA改性沥青的微观结构进行研究。试验结果表明:TLA改性沥青的VTS绝对值随着湖沥青掺量的增加而逐渐增大,当湖沥青的掺量为35%时,TLA改性沥青的VTS绝对值达到3.606,比基质沥青增加了4.43%,说明湖沥青的掺加使得70#沥青的温度敏感性增大。TLA改性沥青结合料内部的存储模量、损耗模量和CNI值均呈现逐渐增大趋势,湖沥青的掺加对TLA改性沥青产生不利影响。当湖沥青的掺量在25%~35%时,基质沥青的结构变化明显,较大的湖沥青掺量使得TLA改性沥青的温度敏感性增大。     

厂拌热再生SBS改性沥青优化设计方法研究

为了合理地提高旧沥青混合料掺配比例、利于再生沥青路面技术的推广应用,提出了一种综合考虑再生沥青技术性能和经济效益指标要求的再生沥青优化设计方法。结合厂拌热再生SBS改性沥青路面工程,系统地测试了新、旧SBS改性沥青和再生剂不同掺配比例(旧沥青掺量占新旧沥青总量的0%,20%,30%,40%,100%;再生剂掺量占旧沥青的0%,4%,8%,12%)时的再生SBS改性沥青性能指标,并对比单一使用再生剂或新沥青再生与复合使用再生剂和新沥青再生两种测试结果发现,新沥青、再生剂都能够改善旧SBS改性沥青的性能,但单一再生的SBS改性沥青低温性能差,而应用复合再生方式能有效改善再生沥青的低温性能。为确定复合再生时旧沥青与再生剂掺量的合理范围,拟合了再生SBS改性沥青性能指标与旧沥青掺量、再生剂掺量的关系式,并计算了新SBS改性沥青混凝土路面费用与再生SBS改性沥青混凝土路面费用差值随旧沥青掺量、再生剂掺量的变化关系。根据再生SBS改性沥青技术指标要求,确定了旧沥青掺量和再生剂掺量的优化取值范围。指出一般情况下厂拌热再生SBS改性沥青混凝土路面费用明显低于新铺热拌SBS改性沥青混凝土路面费用,旧沥青混合料用量可达42%,突破了《公路沥青路面再生技术规范》的推荐范围。考虑再生沥青性能指标测试误差影响,剔除试验误差后旧沥青混合料用量为35.2%。     

高模量再生沥青混合料性能研究

为了研究热再生高模量沥青混合料的路用性能,通过将普通沥青和不同掺量的布墩岩沥青(BRA)配制成改性沥青,分析了BRA掺量对改性沥青性能的影响规律,并以改性沥青混合料的动态模量为指标确定了BRA的合理掺量。通过测试不同旧料掺量下的再生混合料的动态模量、高温稳定性、低温稳定性、水稳定性和疲劳性能,提出热再生高模量沥青混合料的旧料合理掺量。结果表明:随着BRA掺量的提高,改性沥青的高温稳定性有所提升,BRA的合理掺量为40%。旧料掺量的提升对于再生混合料的模量提高影响不大;旧料掺量的提升有益于改善再生混合料的抗车辙性,但会影响其低温稳定性;在旧料掺量小于60%时,对高模量再生混合料水稳定性影响不大;旧料掺量过高不利于高模量再生混合料的疲劳性能。     

废食用油预脱硫胶粉改性沥青组分与黏弹性研究

为研究废食用油预脱硫胶粉(WRO)对沥青组分及黏弹性的影响,在不同掺量、加工温度和加工时间下分别制备了15组废食用油预脱硫胶粉改性沥青(WROMA)。基于四组分试验、DSR时间扫描试验、多应力蠕变回复试验分析了沥青组分及黏弹性变化的规律。结果表明:在组分方面,WRO中的橡胶烃主要补充沥青质,油分大部分补充饱和分,少部分补充芳香分;加工工艺与改性沥青中饱和分和胶质的含量线性相关性较弱,与芳香分及沥青质的含量线性相关性很强,且芳香分与沥青质含量主要受WRO掺量影响。在黏弹性方面,WRO掺量增加,改性沥青高温黏性降低,弹性增加。为保证改性沥青获得足够的高温弹性,WRO最佳掺量为30%,加工温度为160℃、加工时间为2 h。综合组分与黏弹性的分析结果可知:芳香分是影响WROMA高温黏性的主导因素,其含量越高沥青黏性越明显;沥青质和WRO中的橡胶烃是影响WROMA高温弹性的主导因素,两者含量越高,改性沥青弹性越明显。     

聚双环戊二烯改性沥青的制备与性能研究

以稀释沥青为A组分,以双环戊二烯(DCPD)为主要原料,在阻聚剂三苯基膦、Grubbs二代催化剂下搅拌均匀得到B组分,采用常温混合的方式,在高速搅拌下将A、B组分混合制备得到聚双环戊二烯(PDCPD)改性沥青。傅里叶红外光谱试验表明双环戊二烯在沥青体系中聚合形成了聚双环戊二烯结构;利用荧光显微镜观察了PDCPD在沥青体系的分散及固化情况,试验结果表明,60℃下养护24h,PDCPD在沥青中分散均匀,体系均一,且掺量越大,交联结构越密集,形成不可逆的网状结构;对不同PDCPD掺量下的改性沥青进行拉伸试验,试验结果表明,50%以上含量的PDCPD改性沥青抗拉强度及断裂伸长率均满足美国环氧沥青规范要求; 25℃下,布氏粘度随时间变化逐渐增大,其中50%PDCPD改性沥青粘度增加速率明显高于30%PDCPD改性沥青,表明沥青体系中DCPD逐渐聚合形成PDCPD,体系粘度增大,且掺量越大,固化速度越快;经热固性试验观察,70%PDCPD掺量的改性沥青在300℃热钢板上15min后依然不熔不溶。     

橡胶沥青增强排水沥青路面性能研究

选用不同掺量的橡胶粉分别制备橡胶沥青及其混合料,对改性沥青的主要技术指标和混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性及渗水系数进行测试,总结橡胶沥青对排水沥青路面路用性能的影响变化规律。研究表明:橡胶粉掺量的增加可以显著降低沥青针入度,提升软化点、黏度指标;排水沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、渗水系数随橡胶粉掺量的增加不断提升,水稳定性能呈先上升后下降的趋势;橡胶粉与沥青有效融合后,可以提升材料的黏聚性和混合料的骨架嵌挤作用;综合各相关性能的变化趋势,建议橡胶粉掺量宜为20 %～25 %。     

有机蒙脱土对废胶粉改性沥青性能的影响

为了提高废胶粉改性沥青的高温性能与存储稳定性,在废胶粉改性沥青中掺入有机蒙脱土(OMMT),进行复合改性研究。以OMMT掺量为变量,测试不同掺量下复合改性沥青三大指标,分析了OMMT对橡胶改性沥青基本性能的影响;通过沥青流变性试验(DSR)和弯曲蠕变劲度试验(BBR),进一步研究了OMMT对橡胶改性沥青的高温性能和低温性能;采用163℃条件下分别静放48h和7d后上下层沥青的软化点差评价OMMT对橡胶改性沥青存储稳定性的影响。研究结果表明:复合改性沥青有机蒙脱土掺量越高,高温性能与存储稳定性越好,但低温性能变差。综合考虑各方面的因素,建议有机蒙脱土的最佳掺量为3%～4%。     

不同温拌剂对沥青路用性能的影响

为研究不同类型温拌剂对于沥青性能的影响,选择常用降黏型温拌剂Sasobit和发泡型温拌剂Aspha-min分别加入到基质沥青和SBS改性沥青中,通过针入度、软化点、延度及黏度试验,研究对比这两类温拌剂对沥青感温性能、高低温性能及黏滞性的影响。由等黏温度定理,推算出部分温拌沥青混合料的施工温度,并以此对比分析其降温效果。结果表明:两类温拌剂均能显著提高沥青高温性能,掺入4%Sasobit和4%Aspha-min能使沥青软化点分别增长48%和31%,均可有效降低沥青的高温黏度和压实温度(降温范围在18~24℃之间)。同时,也能提升沥青的低温黏度(95℃下分别提升278%和14.7%),提高沥青路面抗流动变形的能力。但两种温拌剂对沥青低温性能呈不利影响,且这种不利影响与掺量呈正相关,因此应合理控制温拌剂掺量。     

聚氨酯复合改性沥青的制备与性能研究

为改善聚氨酯（PU）改性沥青的性能，实现其在道路工程领域的应用，将PU、岩沥青（RA）和基质沥青（BA）按照自定的室内工艺流程制备得到PU复合改性沥青，并探讨了制备工艺参数的适宜性。采用针入度、软化点、延度和旋转黏度试验优化了PU和RA的掺配方案，基于胶体理论分析了PU复合改性沥青的温度敏感性；利用动态剪切流变（DSR）和弯曲梁流变（BBR）试验研究了PU复合改性沥青的高、低温流变性能，应用多应力重复蠕变（MSCR）试验评价了PU复合改性沥青的抗永久变形能力，确定了PU复合改性沥青的PG分级温度；借助扫描电镜（SEM）试验观测了PU复合改性沥青的微观结构；通过红外光谱（FTIR）试验推断出PU与沥青发生的主要化学反应。结果表明：当RA添加量为5%时，随着PU添加量从1%增加到5%，PU复合改性沥青的针入度、软化点和延度分别提高了42%、4%和19%；当PU添加量为5%时，随着RA添加量从5%增加到15%，PU复合改性沥青的软化点增大了17%，但针入度和延度分别下降了64%和138%；添加3% PU、15% RA和5% PU、15% RA的复合改性沥青的PG高温等级均能达到82℃，添加5% PU、5% RA的复合改性沥青的PG低温等级为-22℃，说明添加PU改善了沥青的低温流变性能，而添加RA提升了沥青的高温流变性能；BA，PU和RA界面之间相容性良好，证明了所研究的制备工艺的合理性；在PU复合改性沥青内部存在异氰酸根和BA中芳香族化合物发生的加成反应，PU中的不饱和键与沥青中S—S键发生的交联反应，以及所形成的交联网状结构提高了PU复合改性沥青的抗低温变形能力。     

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。     

基于PP裂解蜡的温拌沥青性能

以废旧塑料聚丙烯作为原料,以改性沸石作为催化剂,通过高温裂解的方法制得新型沥青温拌剂。运用单因素试验对比以及对催化剂加入前后的改性沥青性能研究,确定催化剂对PP催化裂解的良性作用。通过不同催化剂用量和蜡掺量的对比试验确定最佳掺量,采用常规试验方法对改性沥青特性进行数据分析。对裂解蜡和改性沥青进行FTIR检测,对比分析峰值变化。试验结果表明,370℃~400℃裂解温度下改性沥青的相对黏度呈下降趋势,说明PP裂解蜡对沥青具有降黏作用。     

双螺杆挤出胶粉与RET复合改性沥青及其混合料性能研究

为解决传统橡胶沥青黏度大、施工温度高、易发生离析沉淀和橡胶粉掺量低的问题,采用微波活化和双螺杆挤出工艺对橡胶粉进行脱硫降解,同时为了进一步解决双螺杆挤出胶粉改性沥青高温性能损失大的问题,提出采用双螺杆挤出胶粉与反应型三元共聚物(RET)复配方案。采用针入度体系指标性能和Superpave沥青胶结料PG分级体系研究了10%、20%、30%橡胶粉复配0.5%、1.0%、1.5%RET改性沥青性能,进而通过三大路用性能试验和实体工程跟踪检测,验证了双螺杆挤出胶粉与RET复合改性沥青混合料路用性能。结果表明,用于TECRM/RET复合改性沥青适宜的双螺杆挤出胶粉掺量为20%~30%、RET掺量为1.0%~1.5%。在此复配方案下,TECRM/RET复合改性沥青的135℃黏度小于3.5 Pa·s、软化点大于65℃、25℃针入度40~60(0.1 mm)、25℃弹性恢复率大于80%、离析软化点差小于3.0℃,高低温PG分级达到了82、-24℃;双螺杆挤出胶粉改性沥青避免了普通橡胶沥青粘度大、易离析等弊端,是一种高低温性能和施工和易性能兼顾的改性沥青产品。相比SBS改性沥青混合料,TECRM/RET复合改性沥青混合料有突出的高低温性能和水稳定性优势。实体工程应用取得了优良的使用效果,研究成果为双螺杆挤出胶粉改性沥青推广应用提供可靠的技术保障。     

TLA/SBR复合改性沥青性能试验研究

为了改善特立尼达湖沥青(简称TLA)改性沥青低温抗裂性,提出用丁苯橡胶(SBR)对其改性,期望综合两种改性剂的优点。对不同掺量的TLA与SBR复合改性沥青进行了常规试验(针入度、软化点、延度、旋转粘度)、DSR试验、BBR试验,并测试了短期老化与长期老化后的残留针入度比,研究TLA与SBR掺量对高、低温性以及抗老化性能的影响。研究结果表明:①掺入SBR与TLA均能改善沥青的高温抗变形能力和感温性,对比TLA,SBR对沥青高温性能的改善效果更显著;②TLA对复合改性沥青的低温性能有不利影响,但掺入SBR可以抵消这种不利影响;③掺加5%~20%的TLA能改善复合改性沥青的抗老化性能,在此TLA掺量下,SBR也能改善沥青的抗老化性能。④综合高、低温性能和老化性能的表现,最佳掺量为20%的TLA+3%的SBR。     

主动降温型沥青混凝土制备及性能研究

为降低炎热季节沥青路面温度,提高沥青路面的高温稳定性,减少沥青路面高温车辙病害的产生,同时减少有毒的有机沥青改性剂或路面涂料的使用,采用无机矿质粉末负离子粉作为新型环保沥青改性剂,制备了具有主动降温功能的沥青混凝土(active pavement cooling asphalt concrete,APC-AC)。通过室内车辙板温差试验与室外光照试验,研究了不同负离子粉掺量对APC-AC路面降温性能的影响,并以降温性能为参考指标推荐了负离子粉最佳掺量;借助Hot Disk 2500S导热系数仪对APC-AC及普通沥青混凝土的导热系数、比热容及导温系数进行测试,研究了负离子粉对APC-AC的热学参数影响规律;对APC-AC及普通沥青混凝土进行路用性能试验,研究了负离子粉对沥青混合料高温性能、低温性能、水稳定性的影响。结果表明:与普通沥青混合料相比,APC-AC具有较明显的路面降温效果,当负离子粉掺量为沥青质量的16%时,APC-AC车辙板室内温差试验表面降温幅度为5.9℃,室外光照试验表面温度可降低7.4℃;APC-AC的导热系数、导温系数相较于普通沥青混凝土分别降低9%和20%,比热容则提升14%;与普通沥青混凝土相比,APC-AC的动稳定度提高16%~42%,负离子粉对沥青混凝土的水稳定性与抗裂性能基本没有不良影响。     

在役轨道交通矮塔斜拉桥检测与评估

通过三大指标试验、旋转粘度试验、高温PG分级试验和多应力重复蠕变回复试验(MSCR)对不同SBS掺量(0、1%、2%、3%、4%、5%)的高掺量胶粉改性沥青(内掺35%)的基本性能和高温性能进行研究,全面研究SBS掺量对高掺量胶粉改性沥青高温性能的影响,探究高温法制备高掺量胶粉改性沥青的可行性。研究结果表明：随着SBS掺量的提高,高掺量胶粉改性沥青的针入度不断减小,软化点、延度和运动粘度不断增大；高温PG分级试验和MSCR试验均表明,高掺量胶粉改性沥青高温性能差,复配SBS后,其高温性能提升明显,当SBS掺量为3%时,复合改性沥青的高温PG分级为76℃,弹性性能也十分优越；当SBS掺量较高时,继续增加SBS掺量对复合改性沥青高温性能的提升贡献很小,所以从性能和经济角度综合考虑, 35%高掺量胶粉改性沥青的推荐掺量为3%、4%。     

DBDPE-Sb2O3协同阻燃沥青的性能与机理

为分析DBDPE-Sb2O3协同阻燃沥青的性能及其阻燃机理,采用动态剪切流变仪试验、弯曲梁流变试验、限氧指数试验、锥型量热仪试验和热重-热差试验的方法,研究了DBDPE-Sb2O3阻燃剂对SBS改性沥青路用性能、阻燃性能与热稳定性的影响。结果表明:DBDPE-Sb2O3阻燃剂提高了SBS改性沥青的稠度和高温抗变形能力,降低了SBS改性沥青的塑性和低温抗开裂性能;DBDPE或Sb2O3单独使用对SBS改性沥青极限氧指数和最大烟密度延缓时间提高的不明显,但DBDPE-Sb2O3复配使用显著提高了SBS改性沥青的极限氧指数和最大烟密度延缓时间,显著降低了SBS改性沥青路面的热释放速率、总释放热量和总烟产量;沥青分解全过程,DBDPE与Sb2O3反应生成的高密度气态SbBr3隔离了燃烧区氧气,有效抑制了SBS改性沥青的热解与氧化;DBDPE-Sb2O3阻燃剂提高了SBS改性沥青的高温性能和阻燃抑烟性能,降低了SBS改性沥青的低温性能,其掺量为4%~8%时,可使SBS改性沥青具有较好的路用性能和阻燃抑烟性能;DBDPE与Sb2O3协同对SBS改性沥青起气相阻燃作用,复配使用显著提高了SBS改性沥青的阻燃性能,且对SBS改性沥青路面起到了良好的阻燃效果。