活化“湿法”加工布敦岩沥青及沥青混合料路用性能研究

通过对布敦岩沥青进行活化处理,即将岩沥青研磨、加热,使天然沥青析出工艺,采用拥有自主知识产权的现场改性设备,生产布敦岩沥青改性沥青,即"湿法"加工工艺。该工艺生产的布敦岩沥青改性沥青抗高温性能与抗老化性能显著提升,用于生产沥青混合料时高温抗车辙性能与抗水稳定性能显著提升。但为了保持岩沥青改性沥青不离析且具备一定的抗低温破坏性能,岩沥青掺量存在一个最佳值,试验采用了5种掺量制备岩沥青改性沥青,并分析不同掺量改性沥青性能优劣。研究结果表明:40%以上掺量的岩沥青改性沥青离析较为严重,30%布敦岩沥青掺量最佳,布敦岩沥青改性沥青混合料性能较为均衡,并通过试验路铺筑对该技术进行实体工程验证。     

BRA改性沥青混合料的室内试验研究

以布敦岩沥青作为改性剂,70号基质沥青作为基础沥青,进行试验室内的布敦岩沥青改性沥青的生产制备,对AC-13C和AC-20C2种代表性级配沥青混合料的技术性能进行了试验研究,并对3%BRA最佳掺量的改性沥青混合料进行力学性能试验。结果表明:1BRA的掺入对沥青混合料高温性能和水稳定性的改善效果明显,不同矿料级配组成对BRA改性沥青混合料的路用性能影响较大;2低剂量BRA的掺入对沥青混合料低温抗裂性能的改善效果并不明显;33.0%BRA最佳掺量下改性沥青混合料的各项力学性能比基质沥青混合料有了大幅度的提高,适用于各气候地区公路路面结构层的铺筑。     

基于外掺法的布敦岩沥青改性沥青微表处室内试验研究

针对微表处等薄层罩面用混合料黏结强度低、在阳光直射下易产生高温变形、耐久性差等问题,该文利用布敦岩沥青作为改性剂,其具有黏度大、抗高温变形能力强等特性,采用外掺法将其加入到微表处混合料中,计算不同布敦岩沥青掺量下的乳化沥青外掺量,通过拌和试验、黏聚力试验、湿轮磨耗试验、负荷轮黏砂试验、车辙变形试验探索布敦岩沥青掺量对混合料施工性能的影响,综合确定布敦岩沥青的最佳掺量,最后采用适合于微表处的抗车辙性能试验和低温抗裂性能试验验证布敦岩沥青改性沥青微表处的路用性能。试验结果表明:相同油石比条件下随着布敦岩沥青掺量的增加,混合料所需乳化沥青外掺量不断减小,外掺最佳用水量不断增加,最佳用水量情况下,混合料的可拌和时间不断减小,但变化幅度不大,黏聚力和耐磨性能随布敦岩沥青的增加先增大后减小,抗变形能力不断增强;添加布敦岩沥青后微表处的车辙深度大幅减小,但低温弯曲变形至少降低12.5%,对低温抗裂性能造成一定负面影响;综合确定外掺法的布敦岩沥青最佳掺量为4%,该研究可在节省乳化沥青成本的基础上提升微表处混合料路用性能。     

基于高温性能的高模量沥青混合料设计研究

采用不同掺量的岩沥青与SBS改性沥青进行复合改性制备高模量沥青,提高沥青混合料的抗变形能力,并通过性能评价确定岩沥青的最佳掺量;以粒子干涉理论为基础,采用逐级填充理论和干捣实密度试验,结合贝雷法和Superpave级配范围对级配进行优化设计,确定具有良好骨架嵌挤力的级配结构;最后,通过路用性能试验,验证沥青混合料路用性能。通过试验发现随着岩沥青的掺入,沥青混合料的劈裂强度比、残留稳定度、动稳定度及抗剪应力得到大幅度提升;随着岩沥青的掺入,沥青混合料的抗弯拉强度和弯曲劲度模量均有所升高,而破坏时的最大弯拉应变有所降低,但仍能满足技术性能要求。     

布敦岩沥青改性沥青性能研究

对掺加不同布敦岩沥青的改性沥青,通过试验测定了其常规性能指标,并利用动态剪切流变仪对其进行温度扫描,研究岩沥青掺量对其高温性能的影响。结果表明,布敦岩沥青的作用在于改善基质沥青的高温性能和耐老化性能、降低温度敏感性,但同时降低了基质沥青的耐低温性能;掺加22%、34%布敦岩沥青的改性沥青的车辙因子比基质沥青分别提高1倍和2倍以上,表明布敦岩沥青可显著改善基质沥青的抗车辙能力;当温度低于64℃时,掺34%布敦岩沥青的改性沥青的抗车辙性能优于SBS改性沥青。     

青川岩沥青与橡胶粉复合改性沥青混合料性能研究

为了提高青川岩沥青和橡胶粉单一改性沥青的综合路用性能,并改善重载、湿热地区沥青路面病害突出的问题,通过对青川岩沥青与橡胶粉复合改性沥青混合料性能的系统研究,基于不同青川岩沥青和橡胶粉掺量下复合改性沥青177℃黏度、软化点和PG分级试验结果,确定了适宜的橡胶粉和青川岩沥青掺量,采用车辙、低温弯曲、浸水马歇尔、冻融劈裂和四分点加载疲劳试验系统评价了复合改性沥青混合料的路用性能和抗疲劳耐久性。试验结果表明,青川岩沥青与橡胶粉复合改性沥青中,橡胶粉的推荐掺量为15%~20%,青川岩沥青的推荐掺量为6%~10%;相比SBS改性沥青混合料,青川岩沥青与橡胶粉复合改性沥青混合料具有优良的高温稳定性、水稳定性和抗疲劳耐久性,推荐最佳的掺配比例为10%青川岩沥青+18%橡胶粉。经试验路验证,青川岩沥青与橡胶粉复合改性沥青混凝土延长了道路的使用寿命。     

天然岩沥青掺量对改性沥青及沥青混合料性能影响研究

岩沥青与石油沥青相溶性好,可以替代部分石油沥青。本文通过对不同掺配比例的岩沥青改性沥青及改性沥青混合料进行路用性能试验。试验结果表明,岩沥青的掺加改善了沥青及沥青混合料的高温性能和热稳定性能。综合考虑,建议天然岩沥青改性剂掺量为基质沥青质量的10%。     

布敦岩沥青混合料拌和工艺优化研究

尽管针对布敦岩沥青改性沥青及其混合料性能的研究已有很多,但鲜见对布敦岩沥青混合料拌和工艺的研究。论文选取70号基质沥青和SBS改性沥青以及两种级配类型(SMA-13和AC-20),基于拌和楼"干拌"工艺,通过改变拌和顺序、拌和时间,研究拌和楼拌和工艺对布敦岩沥青混合料性能的影响。结果发现岩沥青后加工艺(集料与沥青先拌和,再与岩沥青拌和)优于常规工艺(集料与岩沥青先拌和,再与沥青拌和);适当延长拌和时间有助于降低空隙率,提高马歇尔稳定度,改善混合料性能;布敦岩沥青与SBS复合改性混合料的性能更优。据此,提出对布敦岩沥青混合料拌和工艺要求。     

天然岩沥青改性沥青混合料路用性能研究

与国外相比,我国天然岩沥青的应用并不广泛,与之相关的研究成果也并不丰富。本文通过对不同掺配量的天然岩沥青改性沥青混合料的路用性能进行实验研究,试验结果表明,随岩沥青掺量的增加,改性沥青混合料的高温稳定性、水稳定性逐渐提高,低温抗开裂性能有所下降。综合比较,建议天然岩沥青的最佳掺量范围为10%~15%。     

橡胶沥青SMA应用技术研究

主要研究了橡胶粉掺量对沥青的改善效果,对比不同掺量下橡胶沥青的高温指标,确定了满足橡胶沥青技术要求的胶粉掺量。设计了3条典型间断级配,对不同掺量下橡胶沥青SMA体积指标进行研究,并对橡胶沥青SMA混合料的高温性能和经济性能进行比较,确定了满足橡胶沥青SMA混合料性能指标的适宜胶粉掺量。研究成果可为实体工程中选择合理的橡胶沥青SMA提供借鉴。     

布敦岩沥青在上海G1501高速公路大修中的应用

布敦岩沥青是一种优质的天然沥青,与传统的沥青混合料混合使用,可改善沥青路面的使用性能。对布敦岩沥青进行了试验测试,通过对岩沥青改性沥青混合料进行配合比设计及性能检测,得出:岩沥青在使用中应考虑其中细粉对级配的影响,在G1501高速公路南环大修工程中面层采用了布敦岩沥青改性沥青混合料铺筑的工程实例中,表明岩沥青具有良好的高温性和水稳性。     

基于GTM的岩沥青混合料性能研究

岩沥青以其生产便利性及与沥青间的良好配伍性,得到了研究学者的关注。分别对不同岩沥青掺量的基质沥青和SBS改性沥青开展试验研究;基于"干法"工艺,采用GTM法成型不同岩沥青掺量的基质沥青混合料和SBS改性沥青混合料并开展高温稳定性和水稳定性试验研究。结果表明,随着岩沥青掺量的增加,沥青的粘度和耐热性能逐渐增强,黏附性效果得到改善;沥青混合料的高温稳定性能明显提高,水稳定性有所改善。综合考虑成本问题,推荐岩沥青在基质沥青混合料和SBS改性沥青混合料中的掺量分别为3.0%和1.0%。     

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%。     

BRA改性沥青及其改性沥青混合料路用性能研究

布敦岩天然沥青(BRA)兼具性能和经济优势,为了研究BRA的路用性能,首先采用针入度等级评价方法对不同掺量的BRA改性沥青进行性能评价,其次结合长安街辅路大修工程利用车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验及小梁低温弯曲试验对BRA改性沥青混合料路用性能进行试验研究。研究表明:BRA能有效改善沥青的高温性能、感温性能和抗老化性能,大大提高混合料的高温稳定性和水稳定性,而低温性能略有降低;BRA掺量不易超过30%,推荐掺量范围25%～30%,典型掺量30%。相关性研究表明:针入度、软化点、当量软化点与动稳定度相关性系数均在0.9左右,相关性良好,能有效评价BRA改性沥青的高温性能;延度指标不适于评价BRA改性沥青的低温性能;当量脆点、测力延度试验柔度系数与破坏应变相关系数分别达0.9643和0.9545,是BRA改性沥青低温性能的有效评价指标,且为保证混合料低温性能满足规范要求柔度系数应不大于412.6N/cm。     

硅藻土改性沥青在间断级配中的应用研究

为拓宽硅藻土改性沥青的应用范围，制备3.0%、6.0%、9.0%、12.0%、15.0%质量分数的硅藻土改性沥青，通过沥青胶结料常规性能试验确定了硅藻土的最佳掺量；以间断级配为载体，通过外掺法在硅藻土改性沥青混合料中添加外掺剂，基于正交试验得到了硅藻土改性沥青混合料的成型工艺，并开展路用性能检测。研究结果表明：硅藻土掺量为9.0%时，可使针入度、软化点、10℃延度等综合性能最优；硅藻土改性沥青混合料的最佳成型工艺为油石比6.0%，外掺剂掺量为1.0‰，成型温度为180℃，焖料的时间为30分钟，稳定性提升7.3%，黏结性能提升23.5%。     

MAC与SBS复合改性沥青及其混合料性能及耐久性研究

为了解决MAC改性沥青混合料低温病害突出的问题,通过对MAC与SBS复合改性沥青针入度指标性能和PG分级系统研究,确定了MAC与SBS适宜的掺配比例,系统评价了不同MAC和SBS掺量复合改性沥青混合料的路用性能。试验结果表明,MAC与SBS复合改性沥青混合料具有优良的路用性能,MAC与SBS复合可以充分发挥SBS与MAC各自对沥青的改性作用,提高沥青混合料的综合路用性能。MAC与SBS复合改性沥青中,MAC的推荐掺量为2.5%~3.0%,SBS添加量为2.0%~3.0%;MAC与SBS复合改性沥青可大幅改善SMA以及AC沥青混合料的综合路用性能,其抗疲劳耐久性优于SBS改性沥青混合料;实体工程和试验段检测结果表明,MAC与SBS复合改性沥青混凝土延长了道路的使用寿命,经济、社会效益显著。     

国产天然岩沥青改性沥青混合料路用性能研究

通过室内试验研究了不同掺量岩沥青改性沥青的性能指标,并通过多重蠕变试验、冻融劈裂试验、低温劈裂试验对不同掺量的岩沥青改性沥青混合料的路用性能进行了比较分析,并采用动态模量试验研究混合料的高温力学性能.结果表明,添加适量的岩沥青可以有效地提高混合料的高温性能及抗水损害性能,同时动态模量也得到了提高.综合试验结果,提出了岩沥青掺量的建议值.     

布敦岩沥青高温性能研究

通过常规的技术指标以及流变学的研究手段,全面评价了岩沥青的高温性能,试验结果表明,岩沥青掺量越大,混合沥青的热稳定性越高、耐久性越好.通过普通沥青混合料、岩沥青混合料、SBS改性沥青混合料高温性能的对比性研究,明确了布敦岩沥青对混合料高温抗车辙能力的贡献,并通过广韶扩建工程予以验证.     

国产岩沥青与TB胶粉复合沥青性能及改性机理研究

采用室内针入度和PG分级双指标控制体系研究了青川岩沥青、TB胶粉掺量对Terminal Blend胶粉改性沥青性能的影响,采用荧光显微镜研究了天然沥青对TB沥青的增强作用和改性机理。基于车辙、MMLS1/3、低温弯曲、冻融劈裂和浸水马歇尔及四分点加载疲劳试验试验系统研究了青川岩沥青与TB复合改性沥青混合料的路用性能。试验结果表明,掺加青川岩沥青与SBS显著提高了TB沥青及其混合料的高温性能,同时在一定程度上保留了TB胶粉改性沥青低温性能突出的特点;掺加青川岩沥青后显著提高了TB胶粉改性沥青的PG高温分级,15%NES+15%TB+2.0%SBS、15%NES+20%TB+2.0%SBS、20%NES+15%TB+2.0%SBS三种改性沥青PG分级可达到PG88-28、PG82-28、PG88-28。SBS与TB岩沥青改性沥青高温性能和抗疲劳耐久性可达到甚至超过4.5%SBS改性沥青混合料,TB岩沥青复合改性沥青混合料可在夏炎热区和季节性冰冻区推广应用,将SBS与TB岩沥青复配可有效降低SBS掺量。综合考虑青川岩沥青与TB胶粉掺量对复合改性沥青高低温性能的影响,兼顾沥青混合料的高低温性能和抗疲劳性能,可优化出15%青川岩沥青+20%TB胶粉、20%青川岩沥青+20%TB胶粉、25%青川岩沥青+15%TB胶粉3种SBS与TB青川岩沥青复配方案。     

RET与SBS复合改性沥青性能及改性机理

RET沥青化学改性剂在我国的工程实践中使用较少,基于室内实验和试验路铺筑,通过对RET与SBS复合改性沥青针入度指标性能和PG分级系统研究,确定了RET与SBS适宜的掺配比例,系统评价了不同RET和SBS掺量复合改性沥青混合料的路用性能,进而定性揭示了RET对低剂量SBS改性沥青混合料的改性机理。试验结果表明,RET与SBS复合改性沥青混合料具有优良的路用性能,RET与SBS复合可以充分发挥SBS与RET各自对沥青的改性作用,提高沥青混合料的综合路用性能。RET与SBS复合改性沥青中,RET的推荐掺量为1.0%~1.5%,SBS添加量为2.0%~3.0%;RET与SBS复合改性沥青可大幅改善SMA以及AC沥青混合料的综合路用性能,其高温稳定性和抗疲劳耐久性优于SBS改性沥青混合料。实体工程和试验段检测结果表明,RET与SBS复合改性沥青混凝土延长了道路的使用寿命,经济、社会效益显著。