高比例冷再生用水性环氧树脂基胶结料性能研究

沥青混合料冷再生是一种低碳环保的路面再生技术。为改善冷再生技术存在的低沥青混合料回收料(RAP)利用率、高胶结料用量的问题，设计了一种水性环氧树脂基胶结料，通过具有渗透能力的扩散组分实现RAP中老化沥青的有效利用。首先，基于分子动力学模拟和荧光显微镜分析了胶结料在老化沥青中的渗透扩散行为，验证了扩散组分对老化沥青的激活作用；其次，通过分子动力学模拟和附着力测试仪分析了胶结料与集料间的界面黏附，验证了胶结料的黏结能力；然后，借助差式扫描量热仪研究了胶结料的固化性能；最后，验证了低胶结料掺量下水性环氧树脂冷再生沥青混合料的路用性能。研究结果表明：扩散组分能够促进水性环氧树脂体系在老化沥青中的扩散，并且能够渗透到老化沥青中，提高冷再生条件下老化沥青的利用率；扩散组分的残留会影响水性环氧树脂体系与集料的黏附，但在掺量合理的前提下则有利于提升水性环氧树脂与老化沥青之间的黏结强度；扩散组分的掺加并不影响水性环氧树脂体系的固化效率，反而具有促进作用；掺加扩散组分后，水性环氧树脂基胶结料成型的高比例冷再生混合料具有较好的路用性能。     

生物沥青掺量对再生沥青混合料路用性能影响试验研究

为掌握生物沥青对不同老化程度再生沥青混合料路用性能的影响，通过对不同程度长期老化沥青与不同生物沥青掺量调和制备再生沥青混合料进行高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性进行试验研究。结果表明:随着生物沥青掺量增加，生物沥青再生混合料高温稳定性逐渐变差，低温抗裂性逐渐变好，水稳定性则先变好后变差；随着沥青老化程度加深，掺入生物沥青对其沥青混合料高温稳定性造成的下降速率增加，对其低温抗裂性的改善速率降低；适宜的生物沥青掺量可使不同老化程度的沥青混合料低温抗裂性和水稳定性恢复，且高温稳定性也满足路用性能要求。     

基于废食用油的生物结合料共混沥青及其混合料性能研究

为应对使用石油沥青不断上升的成本和环境保护压力,从废食用油中提取生物结合料作为替代产品,并分别与3种石油沥青(PG 58-28、PG 76-22和PG 82-16)混合,制备出不同质量共混比例的生物结合料共混沥青及其混合料,通过PG分级试验、多应力蠕变恢复试验(MSCR)、动态模量、流变数、间接拉伸和水稳定性等试验,综合评价了沥青及其混合料的路用性能。结果表明:生物共混沥青的抗车辙和疲劳性能劣于石油沥青,而低温延展性有所改善;沥青混合料掺加生物结合料后的刚度、抗车辙和中等温度疲劳性能均有所下降,但其低温抗裂性明显提高;生物结合料共混沥青混合料水稳定性满足AASHTO相关要求,具体变化规律还有待进一步研究。     

沥青组分特征对再生沥青胶结料和混合料抗疲劳性能的影响研究

目前，旧沥青路面回收料(RAP,Reclaimed Asphalt Pavement)因其潜在的环境和经济效益而被广泛应用于沥青路面建设中。为研究沥青组分特征对高RAP掺量的再生沥青胶结料和混合料的抗疲劳性能的影响，设计不同掺量的RAP料和合适掺量的再生剂分别制备了再生沥青胶结料和混合料。首先，采用溶剂洗脱法分离出再生沥青胶结料的4组分，并计算出胶体不稳定性指数和沥青质指数表征其组分特征。其次，采用线性振幅扫描试验和4点弯曲疲劳试验分别评价再生沥青胶结料和混合料的抗疲劳性能。最后，基于上述试验结果，采用统计学方法研究了沥青组分特征与再生沥青胶结料和混合料的疲劳寿命之间的相关性。结果表明：再生剂的引入可明显改善掺有RAP料的再生沥青胶结料和再生沥青混合料的抗疲劳性能；沥青质指数与再生沥青胶结料和混合料的疲劳寿命之间存在良好的关联性；胶体不稳定指数和沥青质指数与再生沥青胶结料的疲劳温度等级之间也均有很好的相关性。综上，根据再生沥青胶结料的组分特征，可较准确地预测再生沥青胶结料和再生沥青混合料的抗疲劳性能。     

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。     

掺加再生老化沥青下SBS改性沥青特性研究

该文对不同老化沥青掺量(0、15%、25%、40%)的再生沥青的温度敏感性、抗车辙性能、疲劳强度和化学成分共4方面进行分析研究。试验结果表明:随着老化沥青掺量的增加,在低温时(135℃),再生沥青的黏度逐渐增大,高温时的黏度无明显变化;由黏温指数(VTS)得出当老化沥青掺量≥40%时,才能改善再生沥青的温度敏感性;高温蠕变试验(MSCR)显示:老化沥青的加入并没有影响沥青的高温性能等级,但再生沥青的恢复率降低和不可恢复蠕变柔量的明显增加,表明再生沥青的抗车辙性能较差;线性幅值扫描(LAS)试验表明:老化沥青掺量较高或者振幅频率较大时,使再生沥青的损坏率和疲劳破坏率增加,再生沥青抗疲劳性能降低。由红外光谱分析(FTIR)看出:老化沥青的掺加,引入了较多的亚矾和羰基基团,从而破坏了SBS的网状结构。     

沥青再生剂性能评价研究

按照SHRP胶结料试验方法,评价了沥青再生剂对老化沥青再生的性能,采用浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、车辙试验、小梁弯曲试验等比较和评价了再生沥青混合料的性能,并结合沥青路面现场热再生项目,进行了经济性分析。研究表明,沥青再生剂可以将老化沥青再生至新鲜沥青性能水平,各项性能指标均满足SHRP PG64-22要求。同时再生剂可以综合提高和改善老化沥青铣刨料的路用性能,与单纯掺加新鲜沥青混合料的再生方式相比,掺加沥青再生剂的再生混合料体系更加均匀,各项性能指标明显改善。与传统的铣刨、加铺方式相比,现场热再生可以节约39.7%的工程费用。     

一种常温沥青及沥青混合料性能研究

常温沥青混合料作为一种新型环保材料在中国国内研究起步较晚,缺乏足够的研究数据,该文对自制的常温沥青进行了一系列性能测试,包括FT-IR、DSR、BBR、MSCR、TG等,并对常温沥青混合料的各种路用性能也做了相应试验。结果表明:常温沥青添加剂与基质沥青化学相容性良好;当加热温度不高于188.5℃时,常温沥青热稳定性良好;常温沥青为PG 58-18等级,老化后的常温沥青弹性恢复能力有所提高,抗不可恢复变形能有所增长;常温沥青混合料各项路用性能均能达到热拌沥青混合料性能要求;通过疲劳试验计算回归出常温沥青混合料的疲劳寿命方程,为常温沥青路面结构设计提供了数据参考。     

沥青路面旧沥青老化特性及其再生技术研究

选取使用年限为5 a和10 a的沥青路面局部破损严重段落,回收铣刨料旧沥青并分析其老化特性;研究旧沥青再生机理,选择合适再生剂;进行室内老化沥青模拟试验,制备与回收旧沥青性能接近的老化沥青并进行再生研究,确定再生剂的合理掺量。研究结果表明,回收旧沥青出现严重老化,25℃针入度和15℃延度大幅度降低,软化点升高,且均不能满足规范要求;选用室内经过60 h和96 h 190℃高温老化的70#基质沥青分别代表5 a使用年限和10 a使用年限的老化沥青进行试验,再生剂掺量确定为3.5%左右和5.5%左右,再生沥青性能可以满足路用要求。     

SBS-SBR 复合改性沥青黏弹特性研究

采用物理共混方法制备SBS改性沥青、SBR改性沥青和SBS-SBR复合改性沥青，基于动态剪切流变仪(DSR)测试沥青在温度扫描模式下的复数模量和相位角，评价沥青的高温性能；采用多应力蠕变恢复试验(MSCR)测试沥青在蠕变加载过程中的应力响应特征，最后基于BBR试验评价沥青的低温性能。结果表明:在沥青中掺入SBS和SBR能够大幅提高沥青的高温抗变形能力，疲劳极限温度能够表征沥青的抗疲劳性能，沥青的粘性特征和疲劳性能具有相关性，基质沥青在高温下具有良好的疲劳特性；MSCR试验结果表明，改性沥青具有显著的弹性恢复特性，沥青的可恢复变形随着应力的增大逐渐降低；低温梁流变试验(BBR)结果显示，掺入SBS与SBR能够提高沥青在低温下的应力松弛能力和抗裂性能。     

RAP掺量与新旧沥青融合程度对热再生混合料性能的影响

通过变化RAP掺量为20%～50%试验,研究常规未知新旧沥青融合状态与模拟新旧沥青100%融合状态下热再生混合料高温及低温性能、水稳定性、抗疲劳性能。结果表明：两种融合状态下,热再生混合料抗车辙性能均随RAP掺量增大而提高,低温抗裂性能和水稳定性均随RAP掺量增大而降低。新旧沥青融合程度和RAP掺量对热再生混合料的高温及低温性能、水稳定性、抗疲劳耐久性能有显著影响。与常规拌和工艺相比,新旧料100%融合工艺制备的热再生混合料其高温稳定性稍差,但具有更好的低温抗裂性能、水稳定性和抗疲劳耐久性能,配合比设计时应考虑新旧沥青融合程度对高RAP掺量热再生混合料路用性能与抗疲劳耐久性能的影响。     

微观尺度下温拌再生混合料新-旧沥青界面融合特性

新-旧沥青的有效融合,对再生混合料的使用性能起着决定性作用。深入分析新-旧沥青的扩散过程、量化两者的混合程度,对再生混合料的设计及其性能调节具有极大的实际意义。为了比较真实地模拟新-旧沥青的扩散行为,探讨新-旧沥青界面融合特性,不同混合条件下新-旧沥青融合程度的定量分析、相容渗透剂对新-旧沥青迁移深度的影响。从微观尺度出发,首先模拟温拌再生混合料新-旧沥青融合的三阶段：物理裹附、机械拌合、相互扩散;在分层抽提的基础上,通过凝胶渗透色谱（GPC）,获取沥青分子量大小和分布情况,对新-旧沥青融合程度进行量化分析;然后选取合适的分子示踪剂及试验参数,采用傅里叶转换红外光谱（FTIR）研究新-旧沥青的迁移深度,探讨相容渗透剂对新-旧沥青的迁移深度影响。结果表明：大分子比例（LMS）定义的混合效率,可有效定量表征新-旧沥青的融合;无扩散阶段的温拌再生混合料中新-旧沥青的混合效率为29.8%,扩散阶段保温2 h后混合效率达到56.3%,两者的混合效率相差26.5%;对新-旧沥青融合的扩散阶段进行保温,改善了新-旧沥青的融合效果;端氨基丁腈橡胶（ATBN）具有沥青不具有的基团,可以作为适宜的分子示踪剂;添加渗透性良好的相容渗透剂可增加旧沥青的渗透深度,当分层抽提层数为3层时,未加相容渗透剂,新-旧沥青迁移深度为2层,添加相容渗透剂后,迁移深度增加为3层。     

环保型阻燃沥青性能分析与评价

运用对比分析法评价了SBS改性沥青以及掺加3种阻燃剂后阻燃改性沥青及其混合料的性能。采用极限氧指数、烟密度、烟气毒性分级、闪点、燃点等5种试验评价了4种胶结料的阻燃性能;采用常规指标和PG分级试验评价了4种胶结料的路用性能;采用车辙、冻断、冻融劈裂残留强度比、四点弯曲梁疲劳等4种试验评价了4种改性沥青混合料的路用性能。试验结果证明:掺加LK阻燃剂的阻燃沥青ZR-A各方面性能更优,并得到实体工程的验证。     

应力吸收层材料拉伸与拉压疲劳试验

应力吸收层在延缓旧水泥混凝土路面沥青加铺层反射裂缝形成方面具有卓越的性能。通过沥青测力延度试验和应力吸收层沥青混合料拉伸与拉压疲劳试验,比较不同沥青的应力吸收层混合料抗拉伸和抗拉压疲劳特性。试验结果表明:应力吸收层材料具有优良的抗拉伸和抗拉压疲劳性能;特种改性Sam pave沥青混合料与STRATA沥青混合料的抗拉伸、抗拉压疲劳性能基本接近。     

DCLR改性沥青的流变力学性质

为研究煤直接液化残渣（DCLR）改性沥青的流变力学性质并评价其改性效果,采用动态剪切流变仪对90^#基质沥青（改性前）和DCLR改性沥青（改性后）进行温度频率扫描试验、多重应力蠕变恢复（MSCR）试验和不同应力水平下的时间扫描试验,分别评价其强度、抵抗永久变形的能力和抵抗疲劳开裂的能力。结果表明：DCLR改性沥青在低频范围（10^-3～10³ rad·s^-1）内的动态剪切模量大于90^#基质沥青,在高频范围（10³～10⁶ rad·s^-1）内的动态剪切模量略小于90^#基质沥青,整体上DCLR改性沥青的强度高于90^#基质沥青,且在同一频率范围内其动态剪切模量变化幅度变小,说明改性后其温度敏感性降低;通过对比DCLR改性沥青和90^#基质沥青在不同温度下的未恢复蠕变柔量和恢复率,发现同一温度下DCLR改性沥青的未恢复蠕变柔量均低于90^#基质沥青,恢复率均高于90^#基质沥青,说明DCLR改性沥青抵抗永久变形的能力和变形恢复的能力相较于90^#基质沥青有显著提高;通过对比分析这2种沥青在不同应力水平下的疲劳寿命,发现DCLR改性沥青的疲劳寿命显著高于90^#基质沥青,证明其抵抗疲劳开裂的能力相较于90^#基质沥青更好,这2种沥青的疲劳寿命随应力水平的变化规律均能采用幂函数进行拟合,且拟合效果良好。     

沥青混合料疲劳性能试验与表征方法综述

针对沥青混合料疲劳耐久性设计参数的不确定性与不科学性问题，从疲劳试验方法及疲劳性能表征模型两方面对沥青混合料疲劳性能表征的发展现状、存在的问题进行了综述，并总结了其未来发展方向。沥青混合料疲劳性能主要通过室内外不同疲劳试验进行研究，不同试验方法所用沥青混合料试件的尺寸、形状，试件内部所处应力状态及试验条件皆各不相同，而沥青混合料是一种由沥青结合料与不同粒径矿料通过搅拌和碾压而成的多相、多组分、多尺度黏弹性混合料，其力学响应具有显著的时间、温度与应力状态相关性，不同试验方法所对应的加载速度、试验温度及应力状态存在较大的差异性，故其试验结果呈现出显著的不确定性，其疲劳性能表征模型参数也存在显著的差异性；此外，常用的室内材料疲劳试验方法大多为一维或二维应力状态下的疲劳试验，这与沥青路面结构实际服役过程中所处的三维应力状态不符；沥青混合料疲劳性能表征方程大多来源于一维应力状态下的疲劳试验结果，因此，用简单应力状态下的材料疲劳试验方法与性能表征模型难以客观表征三维应力状态下沥青路面结构的疲劳抗力，从而导致沥青路面疲劳耐久性设计存在较大的偏差。建议开发与沥青路面服役状态一致的三维应力状态下的疲劳试验方法，并建立三维应力状态下疲劳表征模型，以消除不同试验方法及试验条件对沥青混合料疲劳性能表征的影响，提高沥青混合料疲劳性能表征的有效性与完备性。     

废橡胶粉改性沥青混合料性能研究

将不同细度的废橡胶粉加到170～180℃的沥青中,充分搅拌1～2h,制成沥青橡胶。通过车辙试验、低温弯曲试验、冻融劈裂试验以及疲劳试验研究不同细度橡胶粉对沥青混合料性质的影响。结果表明:重交沥青经废橡胶粉改性后,软化点升高,135℃黏度增大;低温延度增加;针入度指数PI增加,同时抗老化性也得到了提高。对于不同细度的橡胶粉改性沥青后,表现为粗的橡胶粉改性沥青的软化点要高于细的橡胶粉,而细橡胶粉改性沥青的低温延度要大于粗的橡胶粉。沥青被橡胶粉改性后其混合料的低温、高温稳定性,水敏感性以及耐疲劳性都得到了显著改善,但不同细度的橡胶粉有差别,粗橡胶粉改性沥青混合料的高稳抗车辙能力要优于细橡胶粉,细橡胶粉改性沥青混合料的低温抗裂性要优于粗橡胶粉。     

分子动力学模拟老化沥青的再生机理

再生沥青路面(RAP)在使用过程中,通常会使用再生剂来保证其整体性能。然而,关于再生剂在RAP中的再生机理,很少有原子尺度的解释。本文主要聚焦老化沥青再生行为的原子建模,分别构建了三种类型的沥青模型(新沥青、老化沥青和再生沥青),对比分析了其热力学、玻璃化转变行为、自由体积、自扩散和原子结构。结果表明,掺加10%再生剂后,老化沥青的自由体积增加了4.43%,玻璃态转变温度降低了11.82℃。再生剂通过增加RAP粘结剂的内聚力,以提高其抗裂性。沥青氧化老化后形成致密且平行堆积的沥青质结构,再生剂的引入起到解聚作用,扭转老化的负面影响,恢复粘结剂的微观结构,从而恢复其部分性能。     

振荡剪切荷载下沥青非线性黏弹性研究综述

沥青作为一种典型的黏弹材料,其黏弹性与路用性能密切相关,20世纪研究者们就开始关注并研究沥青的黏弹性。全面表征复杂条件下沥青的黏弹性,对于准确评价沥青路用性能具有重要的意义。实际应用中,沥青路面不可避免承受小幅及大幅振荡剪切荷载,沥青线性黏弹性与非线性黏弹性的研究同等重要,仅研究沥青线性黏弹性会导致沥青路用性能评价不准确。目前,基于稳态蠕变试验的沥青非线性黏弹性研究已基本成熟,但车辆对路面的实际作用模式为振荡剪切荷载,针对振荡剪切荷载下沥青非线性黏弹性的研究尤为重要。大幅振荡剪切试验是材料非线性黏弹性测试的主要方法,已成功应用于胶体、悬浮液等领域,而关于大幅振荡剪切荷载下沥青非线性黏弹性的研究则刚刚起步。为促进沥青非线性黏弹性的研究,综述了国内外大幅振荡剪切荷载下沥青非线性黏弹性的测试方法、分析方法及本构模型,指出了现有大幅振荡剪切荷载下沥青非线性黏弹性研究存在的问题,提出了未来沥青非线性黏弹性研究的建议。研究可为沥青非线性黏弹参数的确定、路用性能的评价及预测提供理论依据,同时为其他黏弹材料的非线性黏弹性研究提供一定参考。