纳米材料改性温拌橡胶沥青流变性能的影响试验研究

为了研究不同纳米材料对胶粉沥青高低温性能的影响，采用70号基质沥青、60目脱硫胶粉、 Sasobit、有机纳米蒙脱土、纳米TiO₂制备4种改性沥青进行试验研究。利用动态剪切流变（DSR）试验、弯曲梁流变（BBR）试验、多应力蠕变恢复（MSCR）试验，测试5种沥青的G^*/sinδ、G^*、S、m、J_nr、R_nr值等参数。试验结果表明：64℃时，改性沥青G^*/sinδ和G^*数值均比70号沥青有较大幅度提升，纳米材料对沥青高温抗车辙能力提高效果显著；BBR试验中S数值总体上升，m数值总体下降，说明纳米材料能够改善沥青的抗变形能力，提高其低温抗裂性；0.1 kPa和3.2 kPa两种应力作用下改性沥青的J_nr值均低于70号基质沥青，而R_nr值却高于70号沥青，说明改性沥青比基质沥青在高温稳定性和高温抗车辙能力方面均有提高。经综合比较，60目22%-2.5%Sasobit沥青性能最佳。     

高模量改性沥青高温性能的优化评价

通过DSR试验,对3种沥青胶结料(70号基质沥青、ZQ-2和ECB高模量改性沥青)的高温性能进行了研究。从流变模型与试验数据分析了车辙因子G*(sinδ)-1评价改性沥青高温性能的不足,运用改进型车辙因子G*(sinδ)-9和等抗车辙因子临界温度评价高模量改性沥青的抗车辙能力,并通过沥青混合料的车辙试验和静态蠕变对改进型车辙因子的有效性和相关性进行了验证。结果表明:ZQ-2高模量改性沥青的高温性能优于ECB;G*(sinδ)-9考虑了高模量改性沥青变形的延迟弹性,且与沥青混合料的高温性能指标相关性高,作为高模量改性沥青的高温评价指标更合理。     

老化对 PE改性沥青混合料高温性能的影响

以 AH-70沥青为基质沥青,选用 PE 为改性剂制备改性沥青混合料,考察了老化对 PE 改性沥青混合料高温性能的影响,并采用了车辙试验、静态蠕变试验和动态蠕变试验,分析了老化对 PE 改性沥青混合料动稳定度、劲度模量、永久变形量及流变次数的影响。试验结果表明,PE 改性沥青混合料在老化后,其高温稳定性得到了提高,车辙试验反映沥青混合料的变形主要集中在短期老化阶段。老化后的沥青混合料劲度模量增大,其永久变形量降低、流变次数增大。     

高模量与高黏沥青老化前后动态力学性能研究

为研究高模量、高黏沥青老化前后动态力学流变特性,优化性能评价指标,利用动态剪切流变仪(DSR)和弯曲梁流变仪(BBR)对原样、RTFOT和PAV沥青进行了黏弹性能、抗车辙性能、抗疲劳性能及抗裂性能测试.结果表明:储能模量G'、损耗因子tanδ以及延迟弹性恢复指标εp/εL能够准确评价不同类型沥青老化前后力学性能,其中高模量沥青抗车辙能力和延迟恢复抗变形能力最佳,而高黏沥青抗疲劳和低温抗裂能力最优;但沥青抗老化能力基于不同力学流变指标的分析结果而异,对低温指标,高黏沥青优于高模量沥青,中、高温指标则相反.总之,对高模量、高黏等特征性显著的沥青建议选择合理试验参数,增加PAV或延长老化等作用条件,结合主导因素指标进行综合评价.     

温拌剂对生物沥青结合料高温流变性能的影响

为研究温拌剂对生物沥青结合料高温流变性能的影响,以生物沥青结合料和温拌剂为研究对象,对掺加了温拌剂的生物沥青结合料分别进行动态剪切流变试验(DSR)和多应力重复蠕变恢复试验(MSCR),以复数模量G*、相位角δ、车辙因子G*/sinδ、恢复率R和不可恢复蠕变柔量Jnr为评价指标,研究了2种温拌剂类型(质量比为2%的Sasobit和质量比为0.35%Rediset)、3种生物质重油掺量(质量比分别为5%,15%,25%)对生物沥青结合料高温流变性能的影响。研究结果表明,未老化的生物沥青结合料抗车辙性能随着生物质重油掺量的增加而降低,黏性成分亦随着生物质重油掺量增加而减小,短期老化后生物沥青结合料抗车辙性能随着生物质重油掺量的增加而增大,弹性成分比例明显增大。Sasobit温拌剂的加入能够降低生物沥青结合料的黏性行为,增强延迟弹性,提高生物沥青结合料的高温抗车辙性能。加入Sasobit使得生物沥青的复数模量G*和车辙因子G*/sinδ值提高超过100%,不可恢复蠕变柔量Jnr值降低大于60%。Rediset温拌剂可以降低生物沥青结合料的高温老化速度,对生物沥青结合料的老化有较强的抑制作用。具有抗老化的优势,其温度敏感性比Sasobit温拌剂要低。Sasobit和Rediset温拌剂均可以提高生物沥青应力敏感性,使生物沥青在高应力水平下的黏弹性更加显著。     

HM-I/SBS复合改性高模量沥青混合料性能研究

HM-I（复合高模量剂）/SBS复合改性沥青综合了高模量沥青与SBS改性沥青的优势，能显著提升混合料的高温性能。采用残留稳定试验、冻融劈裂试验、低温弯曲试验、车辙试验、四点弯曲疲劳试验及动态模量试验，分析HM-I/SBS复合改性高模量沥青混合料的路用性能及动态力学性能，并与基质沥青+硬质沥青颗粒及HM-I/基质沥青所制备的混合料进行对比。结果表明，HM-I/SBS复合改性高模量沥青混合料的高温性能、低温性能、水稳定性、抗疲劳性能及动态模量值更为优异，且各项技术指标均满足高模量沥青混合料的需求。     

高模量改性沥青胶结料和混合料的高温性能研究

采用70~#沥青外掺质量分数9.0%的RK300高模量剂自制高模量改性沥青(RK300-HMMA),以70~#沥青和SBS改性沥青作为参照对象,采用动态剪切流变仪对自制的RK300-HMMA高温流变特性开展对比研究,并通过混合料的高温稳定性试验对胶结料的高温流变试验评价结果进行验证分析。研究结果表明,原样RK300-HMMA比70~#沥青的等车辙因子临界温度(T_C)增加42.2℃,高温PG分级提高六个等级,掺加质量分数9.0%的RK300高模量剂能够显著改善70~#沥青的高温性能。RK300-HMMA的温度敏感性与SBS改性沥青基本相当,综合高温性能优于SBS改性沥青,但其高温弹性变形能力仍不如SBS改性沥青。动稳定度DS和单轴贯入强度■试验结果表明,RK300高模量改性沥青混合料高温条件下的抗车辙变形能力最强。胶结料的车辙因子G~*/sinδ、等车辙因子临界温度T_C、不可恢复蠕变柔量J_(nr)与剪切应变S和混合料的DS、■在评价高模量改性沥青的高温性能结果上具有一致性。     

硬质沥青及混合料的高温性能评价

沥青路面车辙是当前高速公路路面的最主要早期损坏形式。该文通过沥青动态剪切流变试验、重复蠕变试验、粘度试验及混合料的车辙试验,对硬质沥青、改性沥青和70#沥青的高温性能做出全面比较分析;依托高速公路硬质沥青试验路工程的建设,对试验路抗车辙性能进行了调查。结果表明硬质沥青的高温性能较为优越,其长期效果仍有待进一步检验。     

基于动态剪切流变试验的沥青高温性能评价

沥青的高温稳定性作为沥青路面材料设计的输入参数之一，能够保证沥青路面使用寿命内不发生严重车辙病害。为了探究沥青的高温黏弹性行为，选取三种基质沥青和两种改性沥青，利用动态剪切流变仪（DSR）对其高温性能进行测试。对比了不同沥青的软化点、PG高温分级结果和多应力重复蠕变试验（MSCR）实验结果的一致性。试验结果表明，采用不同实验所得的结果具有一致性，改性沥青的高温性能优于基质沥青。改性沥青的软化点、车辙因子（G*/sin δ）和蠕变回复率（R）均大于基质沥青，而不可回复蠕变柔量（Jnr）小于基质沥青。此外，基于DSR的测试指标相比针入度和软化点能够更好地表征沥青的黏弹性性能，并且更好地模拟在实际路面上车辙的产生发展过程。     

高模量沥青结合料的SHRP试验研究

通过对AH-50基质沥青和2种改性沥青(高模量HM、SBS)制备的高模量沥青结合料进行SHRP试验,分析了复数模量、车辙因子和相位角对动态力学性能的影响。结果表明,高模量沥青的储能性能、抗高温剪切能力、抗高温变形能力优于基质沥青和SBS;高模量沥青的低温性能不如SBS改性沥青。     

高温条件下SBS改性沥青重复蠕变恢复试验研究

应用重复蠕变恢复试验,改变加载次数、温度、应力水平等试验条件,分析比较了基质沥青和3种SBS改性沥青在高温条件下的黏弹性能变化规律。结果表明：随着温度的升高,沥青蠕变劲度的黏性成分Gv明显减小;在有限样本条件下,沥青低应力水平的Gv值与同温度SHRP指标G＊/sinδ具有很好的相关性;SBS改性沥青的线黏弹范围小于基质沥青;SBS改性沥青在线性和非线性区域的高温性能存在差异,只有根据实际路面的受力特点选择合适的指标才能得到准确的评价结果。     

硬质沥青高温性能试验研究

沥青混凝土路面车辙是当前高速公路面对的最主要的早期损坏形式.通过沥青动态剪切流变试验、粘度试验及混合料的车辙试验,对硬质沥青、改性沥青和70号沥青的高温性能做出全面比较分析.结果表明硬质沥青的高温性能较为优越.     

岩沥青改性沥青胶结料流变特性研究

针对岩沥青改性沥青胶结料的流变特性,通过动态剪切(DSR)、弯曲梁流变(BBR)、布氏旋转粘度试验,用PG分级评价体系对不同种类、不同掺量的岩沥青改性沥青进行性能测试与分析。动态剪切流变仪和弯曲梁流变仪为建立某时段蠕变曲线和劲度模量提供依据,Brookfield旋转粘度计通过计算剪切速率和剪应力测量沥青高温粘度。试验结果分析表明:加入岩沥青后沥青胶结料的PG高温等级提高、抗车辙因子增大、复数模量指数(GTS)增大、大大提高了沥青的高温稳定性和降低了温度敏感性,且随着掺量的增加变化幅度增大;岩沥青掺量控制在一定范围内,不会对沥青胶结料的低温性能产生大的不利影响。     

基于重复压剪加载试验沥青混合料高温性能研究

为研究沥青混合料的高温抗永久变形性能，分别采用AMPT流变次数试验及EN标准系列中的车辙敏感性试验对20^#沥青混合料HMAC-20、SBS改性沥青混合料AC-20、橡胶改性沥青混合料ARHM-20及70^#沥青混合料AC-25四种沥青混合料进行了试验及评价。结果表明：1)流变次数、流变次数对应的累积永久应变、车辙变形率均可作为沥青混合料高温性能评价指标；2)流变次数试验稳定阶段的应变增长率不大于8με时，20^#沥青混合料高温性能良好；3)高模量沥青混合料的高温性能优于SBS改性沥青混合料。     

高黏改性剂对沥青流变性能的影响

为了更好地将高黏改性剂应用于排水沥青路面和沥青混合料抗车辙设计中,通过在基质沥青中掺加不同种类及不同剂量的高黏改性剂制备高黏改性沥青。将质量分数为4%,8%和12%的3种高黏改性剂掺入基质沥青中,采用DSR和BBR试验分析了高黏改性剂对沥青的高、低温和疲劳流变性能的影响,得出高黏改性剂对沥青PG分级结果的影响规律。结果表明,添加高黏改性剂可显著提高沥青的车辙因子G*/sinδ,且随高黏改性剂掺量的增加G*/sinδ逐渐提高。相对日本TPS高黏改性剂,国产高黏改性剂可更显著提高沥青高温性能。采用国产高黏改性剂制备的高黏改性沥青老化后G*/sinδ提高幅度较大,抗老化能力相对较弱,但随温度提高,老化后高黏改性沥青的G*/sinδ衰变较快;高黏改性剂可降低弯曲劲度模量S,同时也降低了m值,综合来说高黏改性剂降低了沥青的低温流变性能。高黏改性沥青的低温分区取决于m值;不同高黏改性剂及其掺量对沥青的疲劳性能影响不同,一定掺量下TPS和H型高黏改性剂对沥青的疲劳性能具有提高作用,但是R型高黏改性剂对沥青的疲劳性能产生了不利影响。高黏改性沥青的G*/sinδ,G*sinδ,S值和m值随温度的升高呈现指数分布。高黏改性沥青的PG分级结果表明,高黏改性剂的掺入主要改变了沥青的PG分级中的高温分级结果,对低温分级结果几乎无影响。     

煤制油渣对沥青高温-疲劳流变性能的影响研究

采用多重应力蠕变恢复(MSCR)试验、频率扫描(FS)试验、线性振幅扫描(LAS)试验研究煤制油渣对沥青高温性能与疲劳性能的影响。试验结果表明:煤制油渣可以有效降低沥青的不可恢复柔量J_nr,显著提高沥青的高温抗车辙能力及交通适用等级,且当煤制油渣掺量较低时,对沥青高温性能的改善效果较为明显;煤制油渣对沥青恢复率R的改善程度甚微,整体处于较低水平,蠕变类型仍以粘性流动为主;沥青的复数剪切模量G^*与相位角δ的主曲线分别随着煤制油渣掺量的增加而呈现出逐渐增加与减小趋势,由此表明煤制油渣有助于提高沥青的高温抗变形能力;LAS试验结果显示煤制油渣改性沥青出现局部应力突变现象,随着掺量的增加,最大应力值增幅明显,而破坏应变则逐渐减小;针对厚层沥青路面(预估应变水平γmax=2.5%),煤制油渣改性沥青的疲劳寿命N_f随着掺量的增加而增加,但当掺量达到10%后,N_f的增速则变缓;针对薄层沥青路面(预估应变水平γmax=5%),10%掺量的煤制油渣改性沥青具有最优的疲劳性能。根据各项评价指标的试验结果,得出煤制油渣的最佳掺量为10%。     

生物再生剂再生沥青流变性能研究

为研究生物再生剂再生胶结料的流变性能,分析比较了基质沥青及SBS改性沥青的原样、老化沥青及不同掺量下的再生沥青流变性质。首先,通过旋转薄膜烘箱、压力老化获取了长期老化沥青,随后将老化的沥青与5%和10%的生物再生剂混合制备再生沥青,最后通过黏度试验、温度扫描及弯曲蠕变试验测试了原样沥青、老化沥青及再生沥青的流变性能。试验结果表明,生物再生剂的加入会使得老化沥青的各项性能向原始沥青靠近,其中车辙因子及黏度变化尤为明显,表现为添加10%的生物再生剂有助于将长期老化沥青的和易性和抗车辙能力恢复到原来的水平,但是疲劳因子及低温性能影响较弱,表现为添加10%的生物再生剂后两种老化沥青的疲劳因子仅降低30%,离原样沥青差距明显。此外,对比两种沥青的再生沥青可以发现,SBS改性沥青的再生需要考虑的情况更为复杂,简单的组分调和无法使得老化的改性沥青性能得到良好恢复。     

高弹改性沥青的流变性响应

为研究高弹改性沥青胶结料性能,对其进行感温性能、高温性能、低温性能及疲劳性能试验,考察高弹改性沥青胶结料在不同条件下的流变响应特性.试验结果表明:高弹改性沥青较软,且温度敏感性较小,温度高于135℃后,高弹改性沥青呈牛顿流体性质,可以采用旋转粘度试验对其测试;老化前后,高弹改性沥青的软化点较SBS改性沥青分别高28.8％和26.4％,76℃和82℃下2种沥青胶结料的抗车辙因子相当,而高弹改性沥青的抗车辙因子随温度的变化率较为稳定;老化前后的高弹改性沥青低温延度分别为SBS改性沥青的2倍和1.4倍,其低温PG分级分别较SBS改性沥青低2个和1个等级,蠕变劲度较小,其低温流变性较好;高弹改性沥青胶结料的DSR疲劳性能指标约为SBS改性沥青的1/6,其应变较大,抗疲劳性能优良.     

高黏复合改性橡胶沥青技术性能研究

采用弯曲梁蠕变试验、线性振幅扫描试验分析高黏复合改性橡胶沥青的流变性能,并对其与SBS、高黏沥青进行了黏度试验和储存稳定性试验分析,研究了3种沥青的抗紫外线老化性能,最后采用显微镜分析了3种沥青的微观结构。结果表明:相较于SBS改性沥青和高黏沥青,高黏复合改性橡胶沥青的弹性恢复性能、低温抗开裂性能、疲劳性能和抗紫外线老化性能更优;高黏复合改性橡胶沥青具有高温黏度小、低温黏度大的特点,比高黏沥青更易于施工;另外,高黏复合改性沥青的储存稳定性显著提高,可实现橡胶沥青的工厂化生产。     

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。