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。     

高模量沥青结合料流变特性

为提高沥青路面的耐久性,丰富长寿命路面结构组合方案,急需对沥青结合料高模量技术开展深入研究。研究围绕2种高模量技术手段,采用常见的高模量剂HM-A制备改性沥青以及20号硬质沥青,分别采用差示扫描量热（DSC）试验研究2种结合料的物质组成特性,采用动态剪切流变（DSR）试验和多应力蠕变恢复（MSCR）试验分析热氧老化前后沥青流变性能及高温流变性能,开展了黏弹物理模型参数分析,最后运用汉堡车辙试验、动态模量试验进行比较。研究结果表明：硬质沥青老化前后温度敏感性低于高模量改性沥青;老化沥青的相位角δ较老化前下降,车辙因子G^*/sinδ较老化前升高;同温度下,随着应力增大不可恢复蠕变柔量J_nr增大、蠕变恢复率R减少,在相同应力下随着温度增大J_nr增大、R减小;Burgers模型说明温度对沥青结合料的黏弹性影响显著,HM-A对基质沥青高温性能提升明显,最佳掺量为8%。其中,高模量剂与基质沥青标号匹配方可发挥出高模量沥青的优势。     

DCLR改性乳化沥青的制备及其性能研究

为了研究DCLR改性乳化沥青的性质,先将DCLR作为改性剂对90^#基质沥青进行改性,然后使用高速剪切机对DCLR改性沥青进行乳化,对其制备工艺进行研究,制得了不同比例(4%、8%、12%、16%、20%和24%)的DCLR改性乳化沥青,并进行常规性能试验、低温弯曲蠕变试验、储存稳定性试验和黏度试验。试验结果表明,随着DCLR掺量的增加,蒸发残留物的针入度逐渐减小,软化点逐渐增大,表明DCLR的加入使其高温性能得到明显改善;随着DCLR掺量的增加,蒸发残留物的蠕变劲度S和蠕变速率m值变化不大,表明DCLR的加入对低温性能影响不大;随着DCLR掺量的增加,新鲜沥青乳液的储存稳定性降低、黏度变大,表明DCLR的加入使其工作性能受到一定影响。     

SBS改性沥青疲劳特性影响因素分析

为了研究基质沥青、改性剂类型和改性剂掺量对SBS改性沥青结合料疲劳特性的影响,设计3因素5水平正交试验,采用动态剪切流变仪测试不同SBS改性沥青的疲劳因子。比较各种改性沥青在25℃时的损失剪切模量G^＊sinδ,得到以下结论：基质沥青是影响改性沥青疲劳特性最重要的因素,在试验所选择的五种基质沥青中改性SK90#沥青损失剪切模量最小;改性剂类型对沥青疲劳特性的影响次于基质沥青,使用星型改性剂的沥青疲劳因子小于使用线型改性剂的沥青;改性剂掺量对沥青疲劳特性的影响最小、整体来看随着改性剂掺量的增加,沥青损失剪切模量呈递减趋势。     

基于不同外掺物的沥青胶浆疲劳寿命分析

通过动态剪切流变仪对70号基质沥青,以及在其基础上加入抗剥落剂、纤维、矿粉的沥青胶浆进行线粘弹性范围内的温度频率扫描试验,分析动态剪切模量随温度频率的变化规律,发现加入石灰岩矿粉的动态剪切模量有所增加,其他外掺物改变不大。通过对4种沥青胶浆进行低温下的时间扫描试验评价其抵抗疲劳开裂能力,采用模量控制法进行疲劳寿命的对比分析,发现添加外掺物的沥青胶浆疲劳寿命均有所增长,其中掺入石灰岩矿粉的增长幅度最大,认为外掺物对基质沥青抵抗疲劳开裂有帮助。     

基于DSR时间扫描的沥青常应力疲劳演化规律分析

为了研究沥青疲劳特性在常应力模式下的演变规律,采用动态剪切流变仪(Dynamic Shear Rheometer,DSR),在应力控制模式下对70#基质沥青和SBS改性沥青进行时间扫描试验,获得复数剪切模量(G*)、耗散能变化率(DR)和累计耗散能比(DER)3种物理指标随荷载作用次数的变化曲线,通过分析3种曲线变化规律确定沥青疲劳寿命:(1)G*值下降到初始值50%时对应的荷载作用次数(NG*);(2)DR-N曲线转折点对应的加载次数(NDR);(3)DER-N曲线转折点(70#基质沥青)和曲线偏离DER=N直线20%时(SBS改性沥青)对应的加载次数(NDER),并建立沥青疲劳破坏方程。结果表明:NG*处于复数剪切模量加速下降阶段,而NDR和NDER处于沥青缓慢破坏和加速破坏转折阶段,NG*是根据经验所确定,而NDR和NDER是根据曲线转折点定义,物理意义明确;70#基质沥青和SBS改性沥青疲劳寿命(NG*、NDR和NDER)与应力在双对数坐标中表现出良好的线性关系;70#基质沥青疲劳破坏规律性强,疲劳曲线有明显的转折点,能明确定义沥青疲劳寿命;而改性沥青由于改性剂的作用,沥青弹性恢复能力增强,沥青疲劳曲线变化规律不明显;相同分析方法下,SBS改性沥青疲劳寿命明显优于70#基质沥青;随着加载应力提高,两种沥青的疲劳寿命均下降。     

伊朗岩沥青改性沥青高、低温性能及贮存稳定性研究

借助动态剪切流变（DSR）、多应力重复蠕变（MSCR）、低温小梁（BBR）及雪茄管等室内试验,定量评价了伊朗岩沥青改性沥青（IRAMA）的高温稳定性、低温抗裂性及贮存稳定性,并研究了老化作用、应力水平等对IRAMA抗高温变形能力的影响及伊朗岩沥青（IRA）预热温度对IRAMA贮存稳定性的影响。结果表明：（1）IRAMA具有更优的抵抗高温剪切变形能力,且抗永久变形能力对应力水平不敏感,在重载交通工况下,具有显著优势。（2）尽管SBS改性沥青呈现出更明显的弹性特征,但对老化作用及应力水平较敏感,不如IRAMA稳定。（3）IRAMA、70#基质沥青及SBS改性沥青的性能分级分别为PG 76-16、PG 64-22及PG 70-28,可见IRA的掺入能显著提升基质沥青的高温性能,超越SBS改性沥青1个温度等级,而低温性能则较基质沥青削弱1个温度等级。（4）借助常温IRA对基质沥青改性,会明显削弱基质沥青的贮存稳定性,但通过将IRA提前预热至合适的温度（100℃）,可克服上述不足,达到与70#基质沥青相近的贮存稳定性。     

布敦岩沥青改性沥青混合料疲劳耐久性试验研究

为了研究布敦岩沥青改性沥青混合料的疲劳耐久性,利用万能材料试验系统,对基质沥青混合料、布敦岩沥青改性沥青混合料和SBS改性沥青混合料进行4种不同应力比条件下的疲劳耐久性试验,分别拟合得到3种沥青混合料的疲劳方程拟合参数,并对试验结果进行对比分析。试验结果表明:在相同应力比条件下,基质沥青混合料疲劳寿命最短,SBS次之,布敦岩沥青改性沥青混合料的疲劳寿命最长;布敦岩沥青改性沥青混合料疲劳方程拟合参数K最大,n最小。疲劳方程拟合参数K和n表征布敦岩沥青改性沥青混合料对于应力比变化的敏感程度最低,在荷载水平增加相同幅度的条件下,布敦岩沥青改性沥青混合料的疲劳寿命衰减量最小,进一步说明其具有较好的抵抗疲劳荷载的能力,其疲劳耐久性最好,将其用于沥青路面铺筑可有效延长路面的使用寿命。     

基于耗散伪应变能的沥青疲劳动力学表征

沥青的开裂和塑性变形是疲劳损伤过程中的2个耦合子进程。为了分离沥青在疲劳损伤阶段的开裂子进程及塑性变形子进程及寻求疲劳损伤进程与2个子进程的关联特征指标,基于能量力学法及动力学理论研究沥青的疲劳损伤进程、开裂子进程及塑性变形子进程。首先采用能量力学法从沥青疲劳损伤阶段不同温度下的累积总耗散伪应变能（DPSE）分离出开裂导致的累积耗散伪应变能（DPSE_c）及塑性变形引起的累积耗散伪应变能（DPSE_p）;然后采用三参数模型来匹配沥青疲劳损伤进程、开裂及塑性变形子进程的耗散伪应变能,获得了能够定量描述能量耗散演变快慢的特征能量变化率;最后基于动力学理论建立沥青疲劳损伤阶段的特征能量变化率与温度的关系,并确定表征沥青疲劳损伤进程的动力学指标。结果表明：基质沥青及SBS改性沥青的DPSE,DPSE_c,DPSE_p的特征能量变化率与绝对温度倒数呈线性关系,DPSE_p的特征能量变化率随温度的增加而增加,而DPSE_c的特征能量变化率随温度的增加而减小,其原因是随着温度的升高,沥青塑性变形发展变快,而开裂则减缓;SBS改性沥青疲劳损伤进程、开裂子进程及塑性变形子进程的活化能（163.9,70.1,91.6 kJ·mol^-1）均大于基质沥青相应进程的活化能（94.0,47.0,45.8 kJ·mol^-1）,这表明SBS改性沥青抗开裂性能及抗永久变形性能均好于基质沥青;此外,SBS改性沥青及基质沥青疲劳损伤进程的总活化能等于开裂子进程及塑性变形子进程的活化能之和。因此,可通过活化能这一动力学指标将沥青疲劳损伤进程、开裂子进程与塑性变形子进程进行关联。     

基于耗散能的老化沥青疲劳寿命预估模型分析

为了研究老化沥青疲劳性能,以70~#基质沥青和SBS改性沥青作为研究对象,以累积耗散能为评价指标,研究了老化对沥青疲劳寿命的影响,建立了老化沥青疲劳寿命预估方程,分析了应力控制和应变控制加载模式下疲劳寿命预估方程的适用性。首先将70~#基质沥青和SBS改性沥青进行旋转薄膜烘箱加热试验(RTFOT),使沥青发生老化,然后采用动态剪切流变仪在应力控制和应变控制加载模式下对不同老化程度的沥青进行时间扫描试验,通过耗散能随加载次数变化关系确定沥青疲劳寿命。基于累积耗散能建立应力加载控制模式下沥青疲劳寿命预估方程,并采用预估方程计算应变控制加载模式下的累积耗散能,检验预估方程的适用性。结果表明:累积耗散能随着荷载作用次数增加呈线性积累,当累积超过沥青疲劳破坏阈值时,发生疲劳破坏;经RTFOT老化后的70~#基质沥青和SBS改性沥青疲劳寿命与累积耗散能具有较好的双对数线性关系(R0.8);当采用应力加载模式下获得的沥青疲劳寿命预估模型分析应变加载模式下沥青疲劳性能时,70~#基质沥青和SBS改性沥青累积耗散能计算值与实测值之间的误差大多在10%以内,可认为基于累积耗散能建立的沥青疲劳寿命预估方程不受加载模式的影响。     

生物油再生沥青胶结料路用性能分析

为研究生物油再生沥青胶结料的路用性能，分析比较了基质沥青与生物油再生沥青胶结料的流变性质与化学特性。首先通过三大指标与黏度测试确定生物油在老化沥青中的最佳掺量；之后重点分析最佳生物油掺量下再生沥青与基质沥青的高温与疲劳性能，高温性能通过多应力蠕变回复试验（MSCR）测试，疲劳性能通过DSR时间扫描测试；最后利用红外光谱（FTIR）和凝胶渗透色谱（GPC）测试分析2种沥青的化学特性。研究结果表明：10%生物油可恢复老化沥青针入度与延度至基质沥青水平；基质沥青与10%生物油再生沥青的PG分级分别为PG64-16与PG70-16；MSCR结果表明再生沥青相比基质沥青具有较好的高温性能；N_f50指标表明再生沥青的抗疲劳性能较基质沥青胶结料更好，因为2种沥青模量相近，再生沥青的弹性组分含量更高；FTIR结果表明生物油稀释了老化沥青中高极性的亚砜基；GPC结果表明生物油降低了老化沥青中的大分子和小分子含量，改善了老化沥青分子量分散度。生物油改善了老化沥青的路用性能和化学特性，是一种较有潜力的沥青再生剂。     

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Jnr,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...     

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。     

SBS/橡胶粉复合改性SH型混合生物沥青工艺及机理

为探究复合改性技术提升混合生物沥青路用性能的工艺及机理,针对特定来源的SH型生物沥青,将其与石油沥青共混制备混合生物沥青后进行SBS/橡胶粉复合改性,研究改性顺序及改性剂掺量对复合改性沥青常规路用性能的影响、生物沥青掺量对改性剂溶胀特性与复合改性沥青高温及低温性能的影响,由此确定混合生物沥青复合改性工艺;利用多应力重复蠕变恢复（MSCR）、弯曲梁流变（BBR）和频率扫描（FS）试验评价复合改性沥青的流变特性;借助红外光谱（IR）化学官能团分析以及荧光显微镜（FM）和原子力显微镜（AFM）微观形貌观测分析揭示混合生物沥青复合改性机理。研究结果表明：SBS掺量为2.5%,橡胶粉掺量为18%（内掺）时,按照先SBS改性后橡胶粉改性的顺序制备的复合改性沥青的常规路用性能均较优;生物沥青掺量为15%时改性剂溶胀特性与复合改性沥青的高温及低温性能均较佳;SBS/橡胶粉复合改性在显著提升混合生物沥青弹性恢复率与m值的同时还降低了其不可恢复柔量与劲度模量,即改善了混合生物沥青的高温稳定性与低温抗裂性,且此结果与FS复数模量主曲线结果相一致;生物沥青可有效增溶聚合物改性剂并增强聚合物相网络结构,从而显著提升沥青复合改性效果;对混合生物沥青进行SBS/橡胶粉复合改性后未出现新的特征吸收峰,此复合改性过程属于物理变化;沥青厂生产的复合改性沥青性能优于实验室水平制备的复合改性沥青。     

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。     

短期老化作用下聚合物改性沥青重复蠕变恢复性能对比研究

应用重复蠕变恢复试验对橡胶粉改性沥青和SBS改性沥青（CRMA）以及经过短期老化作用的橡胶粉改性沥青和SBS改性沥青的高温性能进行评价。结果表明:橡胶粉改性沥青相对SBS改性沥青具有较好的高温抗变形能力以及高温变形恢复能力；短期老化作用在高温时对SBS改性沥青的抗变形能力和变形恢复能力有较大影响；压强对改性沥青的蠕变劲度的粘性成分Gv影响较小，温度对改性沥青的蠕变劲度的粘性成分Gv指标影响较大。     

盐冻融循环下添加剂对沥青流变性能的影响

为了研究盐冻融循环下添加剂对沥青流变性能的影响,采用木质素纤维、聚酯纤维、橡胶粉、PE、岩沥青、消石灰六6种添加剂制备沥青胶结料,对不同沥青胶结料分别进行动态剪切流变试验、弯曲梁流变试验以及疲劳试验。结果表明:经过盐冻融循环作用,掺加添加剂的沥青抗车辙因子显著提高,从而改善了沥青的高温性能,其中PE、橡胶粉对其改善更为显著;木质素纤维、聚酯纤维明显降低了沥青的低温劲度模量,对沥青的低温抗开裂性能有较大改善;聚酯纤维改善沥青疲劳性能的效果最好,PE次之,其他几种添加剂对沥青的疲劳性能改善效果相对不明显。     

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。     

青藏高原地区高标号沥青及改性沥青高低温性能试验研究

基于青藏高原地区特殊地形地貌、气候环境条件,旨在研究不同温度、频率等因素作用对不同高标号沥青及改性沥青的性能影响,通过DSR试验得到高温抗车辙因子和疲劳因子,以评价高标号沥青的高温稳定性和抗疲劳性能;通过BBR试验得到蠕变劲度和蠕变速率,以评价高标号沥青的低温抗开裂性能。