基于MSCR的SBS、SBR改性沥青蠕变恢复特性研究

在高温高速剪切条件下制备3%、4%、5%、6%掺量的SBS、SBR聚合物改性沥青,测试沥青的常规性能指标;基于多应力蠕变恢复试验(MSCR),研究聚合物改性沥青在100 Pa和3 200 Pa应力条件下的应变特性;采用灰色关联度方法分析沥青常规性能指标与平均应变恢复率R(P)和平均不可恢复蠕变柔量Jnr(P)的相关性。结果表明,在基质沥青中掺入SBS、SBR均能够有效改善沥青的路用性能,使沥青的针入度降低,软化点、延度、弹性恢复增大;加入改性剂后沥青的R(P)增大,Jnr(P)减小,SBS改性剂能够增大沥青复合模量中的弹性成分,进而提高沥青的蠕变恢复能力,SBR改性沥青的柔性变形能力优于SBS改性沥青;聚合物改性沥青在不同应力条件下的蠕变规律具有显著差异,在低应力条件下的蠕变恢复能力更强;聚合物改性沥青的常规性能与其平均应变恢复率R(P)和不可恢复蠕变柔量Jnr(P)具有良好相关性,可以采用蠕变性能指标来评价聚合物改性沥青的路用性能。     

沥青抗车辙性能评价指标研究

为对沥青抗车辙性能评价指标进行优选,该文制备PG高温等级为76的基质沥青、Rubber、SBS和PE改性沥青进行了相关指标的试验研究。结果表明:针入度、软化点以及车辙因子(G*/sinδ)不适宜用作改性沥青抗车辙性能评价指标;相位角大于55°时的Shenoy参数和不可恢复柔量(Jnr)适用于各种沥青的抗车辙性能评价;3种改性沥青中Rubber改性沥青的应力敏感最强、蠕变恢复时间敏感性最弱,温度敏感性则与另外两种改性沥青相当。推荐采用Jnr值作为沥青抗车辙性能评价指标。     

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。     

基于多应力重复蠕变恢复试验的活性橡胶改性沥青胶结料高温性能评价

为研究活性橡胶添加剂对沥青胶结料高温性能影响的变化规律,该文通过多应力重复蠕变恢复试验,并结合传统的沥青高温评价指标,对掺加活性橡胶的沥青胶结料进行高温性能评价。研究结果表明:活性橡胶能够显著提高基质沥青的软化点和60℃动力黏度;降低沥青胶结料的不可恢复蠕变柔量Jnr,提高平均应变恢复率R;活性橡胶能够显著提高基质沥青的高温性能,不可恢复蠕变柔量Jnr、平均应变恢复率R与沥青的高温性能相关性较好,多应力重复蠕变恢复试验能较好地评价沥青胶结料的高温性能。     

添加剂对胶粉改性沥青性能的影响规律研究

为了探究多聚磷酸、马来酸酐和硫磺3种添加剂对胶粉改性沥青性能的影响规律,制备了各添加剂在不同掺量时的胶粉改性沥青,通过试验测定其25 ℃针入度、软化点、5 ℃延度、25 ℃弹性恢复率、135 ℃运动黏度和存储稳定性能,确定了各添加剂的最优掺量,并借助动态剪切流变试验,对比评价了各添加剂在其最优掺量下胶粉改性沥青的高温流变性能和抗短期老化性能。     

多级应力重复蠕变恢复试验应用于沥青高温性能评价

选用8种不同种类的沥青材料,按照AASHTO TP70-13(2013)所规定的多级应力重复蠕变恢复试验(MSCR)进行了一系列试验。通过试验发现,在温度-Jnr双对数坐标下,沥青的不可恢复柔量与温度具有明显的线性关系,改性沥青与基质沥青相比表现出更为复杂的高温力学行为;另一方面,改性沥青的不可恢复柔量差Jnrdiff远大于基质沥青,按照AASHTO MP19-10(2013)中关于Jnrdiff不大于75%作为交通量等级划分指标对于某些改性沥青并不适用,该指标的应用值得商榷。     

预处理废胶粉复合改性沥青制备工艺探讨

为探究预处理废胶粉复合改性沥青最佳制备工艺,以剪切温度、剪切时间、SBS掺量、稳定剂掺量为影响因素进行四水平正交试验,采用极差分析法分析各因素对沥青针入度、软化点、延度三大指标及弹性恢复、布氏黏度、离析等性能的影响,提出预处理废胶粉复合改性沥青最佳制备工艺参数为剪切温度180℃、剪切时间30 min、SBS掺量1％、稳...     

橡胶粉-LDPE复合改性沥青及其混合料耐久性试验研究

为研究橡胶粉和低密度聚乙烯(LDPE)掺量对沥青混合料综合路用性能的影响,变化4种橡胶粉和LDPE掺量,采用弹性恢复率、针入度、软化点、177℃旋转黏度4种改性沥青的常规性能试验,利用车辙、低温弯曲和四分点加载控制应变疲劳试验,研究了橡胶粉和LDPE掺量对复合改性沥青及其混合料性能的影响规律。结果表明:以软化点≥60℃,25℃针入度25~60(0.1 mm),177℃旋转黏度1.5~4.5 Pa·s,25℃弹性恢复率≥65%作为判别标准优选了4种LDPE与橡胶粉复配方案,经室内试验和试验路验证推荐最佳复配方案为6%LDPE+18%橡胶粉。橡胶粉与LDPE复合改性沥青混合料具有优良的高温稳定性和抗疲劳耐久性,工程实践证明LDPE与橡胶粉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。     

SEBS复合废机油残渣改性沥青高低温流变性能研究

为研究废机油残渣对SEBS改性沥青高低温流变性能的影响,在SEBS掺量一定条件下制备不同掺量废机油残渣复合改性沥青。通过DSR温度扫描试验、多重应力蠕变恢复试验和低温弯曲蠕变劲度试验分别研究了复合改性沥青在高、低温环境下的流变性能。结果表明:废机油残渣对SEBS改性沥青具有明显的改性效果,掺加废机油残渣使SEBS改性沥青的复数剪切模量增大,相位角减小,同时使蠕变恢复率增大,不可恢复蠕变柔量减小,从而增强了SEBS改性沥青的高温抗车辙能力;废机油残渣还可以显著改善SEBS改性沥青的低温流变性能;废机油残渣的掺量越多,对SEBS改性沥青的高低温流变性能影响越大。     

硅藻土改性沥青性能的试验研究

为更好地评价硅藻土改性沥青的性能,通过对不同掺量的硅藻土改性沥青常规指标与美国SHRP规范的指标性能试验,并对硅藻土改性沥青的感温性能、高温和低温性能进行了相关性分析。结果表明:相比针入度指数,复数模量指数GTS更适合评价硅藻土改性沥青的感温性能;常规的针入度、软化点和当量软化点与车辙因子有较好的相关性;5℃延度与蠕变劲度相关性好,当量脆点与蠕变劲度的相关性较差。     

电气石负离子粉改性沥青路用性能研究

选取3种目数的电气石负离子粉,在助剂的作用下,剪切制备出电气石负离子粉改性沥青,通过针入度试验、软化点试验、动态剪切流变试验(DSR)、弯曲梁流变试验(BBR)、旋转黏度试验,分析不同目数及掺量的电气石负离子粉对沥青的感温性能、高温性能、低温性能、黏温特性等路用性能影响规律,并采用水煮法评价了电气石负离子粉对沥青与集料的黏附特性。研究结果表明:随着电气石负离子粉的目数与掺量的增大,改性沥青的PI值逐渐增大,即改性沥青的感温性能得以改善;软化点、车辙因子G*/sinδ及黏度均呈增大趋势,表明电气石负离子粉的掺加可有效提升沥青的高温变形能力;蠕变劲度S降低、蠕变劲度变化率m变大,电气石负离子粉沥青具有良好的低温抗裂性能;此外,电气石负离子粉也可提升沥青与集料间的黏附作用。     

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。     

聚氨酯改性沥青制备与性能评价

为优化聚氨酯改性沥青制备工艺,探讨掺量对改性沥青影响并对性能进行评价,测定不同制备参数及掺量的聚氨酯改性沥青软化点、车辙因子、延度、动力黏度及弹性恢复率指标,进行聚氨酯改性沥青混合料路用性能试验。结果表明:制备参数对改性沥青的影响排序为剪切时间、剪切温度、剪切速率,其中剪切时间对高低温性能影响突出;综合考虑优选制备参数为剪切时间60min,剪切温度170℃,剪切速率6 000r/min;聚氨酯掺量的增加可提高改性沥青性能,但掺量超过25%效果减缓,同时该掺量的聚氨酯改性OGFC混合料具有较高的渗水系数,且动稳定度、低温破坏应变及残留稳定度均能满足规范要求,具有较好的路用性能。     

橡胶沥青应力吸收层性能试验研究

采用埃索70#基质沥青,以布氏旋转粘度、25℃针入度以及软化点为评价指标,进行橡胶沥青最佳胶粉掺量设计,在此基础上,采用疲劳试验和剪切试验来评价橡胶沥青应力吸收层的性能。试验结果表明:1)以橡胶沥青胶结料的布氏粘度、25℃针入度及软化点指标为标准确定的最佳胶粉掺量为18%(外掺);2)从加工工艺合理性、老化程度等因素考虑,橡胶沥青生产搅拌时间75~105 min比较合理;3)相比Strata应力吸收层、热改性沥青以及改性乳化沥青封层,橡胶沥青应力吸收层具有较好的抗疲劳性能和层间抗剪切性能,但其温度敏感性较差。     

EMAA离聚物改性沥青性能研究

本文采用沙林树脂(EMAA)离子聚合物对道路石油沥青进行改性研究,采用高速剪切的方法制备了SBS和EMAA改性沥青样品,进行基本性能指标测试,并试验了EMAA改性沥青的相容稳定性、弹性恢复能力和抗短期老化性能,最后采用多应力蠕变恢复(MSCR)试验分析其高温性能。试验结果表明EMAA改性沥青具有更低的针入度、更高的软化点和60℃动力黏度,且抗短期老化性能明显优于原基质沥青和SBS改性沥青,表明离聚物(EMAA)可以改善沥青胶体的稳定性。MSCR试验结果表明EMAA改性沥青蠕变恢复能力低于SBS改性沥青,但抗塑性变形能力较强,整体高温性能优于SBS改性沥青。     

SBS改性沥青的RTFOT微观老化机理

为了研究SBS改性沥青的微观老化机理,选择壳牌70~#基质沥青和3501线型SBS为原材料,通过室内高速剪切设备制备了SBS掺量分别为3%,4%,5%的SBS改性沥青。采用常规指标试验、傅里叶变换红外光谱、荧光显微镜分析了不同SBS掺量的改性沥青在不同老化时间下的性能指标、化学组成和微观分布的变化规律。采用双键保持率和凝胶含量分析了SBS改性剂随着热氧老化时间延长的变化规律。结果表明:随着老化时间延长,SBS改性沥青的针入度和延度逐渐下降,针入度指数上升,当量软化点增高;当SBS掺量小于5%时,针入度显著下降,软化点逐渐上升,而当SBS掺量为5%时,出现针入度降幅先大后小,软化点先降后升的两阶段变化;随着老化时间延长,BI指数逐渐下降,CI指数和SI指数均上升,这说明沥青老化过程中主要发生的是吸氧反应,生成羰基和亚砜基;老化85 min时,改性剂颗粒进一步吸收沥青中的轻质组分溶胀并部分溶解,此时分布状态接近两相连续结构,进一步证实了两阶段变化是5%掺量改性沥青的特征;随着热氧老化时间延长,SBS双键保持率下降,凝胶含量上升,表明SBS改性剂在老化过程中既发生了降解,又发生了交联反应,且降解和交联的速率随着老化时间延长而增大。     

橡胶/多聚磷酸复合改性沥青高低温性能研究

为分析多聚磷酸对橡胶改性沥青的高低温性能的影响,采用动态剪切流变仪、弯曲梁蠕变劲度试验及常规试验分别对基质沥青、橡胶改性沥青、不同多聚磷酸掺量的复合改性沥青5种沥青进行温度扫描试验、多应力重复蠕变试验和软化点试验研究沥青的高温稳定性,采用弯曲蠕变劲度试验和延度试验研究沥青的低温抗裂性。结果表明,橡胶粉改性剂可以显著改善沥青的高温稳定性和低温抗裂性;多聚磷酸可以改善橡胶改性沥青的高温性能,且掺量越多,改性效果越明显;多聚磷酸对橡胶改性沥青的低温性能没有明显的影响。     

RET改性沥青高低温性能试验分析

采用沥青3大指标试验、DSR试验和BBR试验比较不同掺量RET改性剂的改性沥青技术性能,对RET改性沥青混合料进行高温车辙试验和低温小梁3点弯曲试验,验证RET改性剂对沥青高、低温性能的影响作用。试验结果表明:RET改性剂掺入沥青后,25℃针入度值降低,软化点和5℃延度值均有所增加;RET改性沥青的高温临界温度和沥青混合料动稳定度值均随着RET掺量的增加而提高;随着RET掺量增加,改性沥青蠕变劲度降低、蠕变曲线斜率增加,且混合料的弯曲应变能密度也会不断增加。     

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%。     

微藻油改性沥青及混合料性能

为缓解石油沥青短缺局势,探索微藻油在改性沥青领域适用性,通过四组分分析法、三大指标试验和高温剪切流变、低温弯曲蠕变劲度试验,研究微藻油成分组成、改性沥青常规性能和高低温流变性能;通过马歇尔试验、高温车辙和低温弯曲试验研究微藻油改性沥青混合料性能。结果表明：微藻油类似凝胶型沥青结构,硬质成分含量较多;随着微藻油掺量增加,改性沥青软化点逐渐升高,延度和针入度逐渐减小。当微藻油掺量为30%时,改性沥青软化点达60℃以上,老化前后高温性能分级均为PG 70,对应混合料动稳定度达到5 000次/mm以上,低温弯曲应变高于2 500με,综合性能较好。为确保良好的高低温性能,微藻油改性沥青中微藻油掺量宜为20%～30%。