用于稀浆封层的复配型慢裂乳化沥青研究进展

稀浆封层用的乳化沥青为慢裂型乳化沥青,普通阳离子乳化沥青多为中裂或者快裂型,非离子乳化沥青主要为慢裂。把两种沥青乳化剂进行复配,结合两种乳化沥青的优点制备复配型乳化沥青。主要总结阳离子沥青乳化剂与不同种类非离子沥青乳化剂的复配,并进行乳化沥青的性能测试,是否适用于稀浆封层。     

沥青混合料剪切疲劳试验研究

沥青路面的病害与沥青混合料的剪切性能有关。采用剪切试验机SST中的恒高度频率扫描试验(FSCH)与恒高度重复剪切试验(RSCH)对AC-13、Sup-13和SMA-13三种混合料进行了剪切疲劳试验研究,得到了复数剪切模量G*与相位角δ随温度、频率的变化规律,粘弹性参数G*/sinδ可以用来评价沥青的抗剪切流变性能。并通过SPT动态模量试验对两种试验的相关指标进行了对比验证。     

DMA法研究拌和温度对沥青黏弹性能的影响

采用动态力学分析(DMA)方法研究沥青老化前后的黏弹性质,利用动态剪切流变仪(DSR)进行温度扫描和频率扫描并分析各黏弹性指标的变化,采用Cross模型和Carreau模型拟合得到沥青的零剪切黏度,分析老化温度对沥青黏弹性能的影响。结果表明:在测定温度范围内,沥青的复数模量|G*|和车辙因子|G*|/sinδ均随测试温度增加而减小但相位角δ增大;在测定频率范围内,沥青的损失模量(G″)和储存模量(G′)均随频率(ω)增大而增大,同等老化程度沥青的G″始终大于G′,且差值随频率增加而减小;对于不同老化温度的影响,零剪切黏度的分析结果与温度扫描、频率扫描关联性较好,老化温度越高沥青的高温性能越好,抗车辙性能越优,但施工和易性下降,且温度超过163℃时老化速度快速增加。     

PE-脱硫橡胶复合改性沥青高温性能研究

为改善脱硫橡胶沥青高温性能的不足,采用聚乙烯与脱硫胶粉对沥青进行复合改性,对比分析了普通橡胶沥青、脱硫橡胶沥青及PE-脱硫橡胶复合改性沥青的路用性能和高温流变性。结果表明:加入聚乙烯后,复合改性沥青不仅具备脱硫橡胶沥青的各项优势,而且高温性能得到显著提高;复合改性沥青的复数模量G*、车辙因子G*/sinδ增大,相位角δ减小,高温抗变形能力提高,高温抗车辙性能增强。     

老化对橡胶沥青高温流变性能的影响

老化存在于橡胶沥青混凝土路面施工和使用过程中,对橡胶沥青混凝土路面路用性能的影响不容忽视。采用动态剪切流变仪分别对两种基质沥青和两种橡胶沥青短期老化后和长期老化后的高温流变性能进行测试,分析老化对橡胶沥青高温流变性能的影响。试验结果表明:随着老化程度的增加,橡胶沥青的复数剪切模量G*增大,相位角δ变小,说明橡胶沥青老化后,弹性增强,高温抗变形能力增强,这种变化与基质沥青相同。任何一种状态下,橡胶沥青的复数模量G*和相位角δ变化的幅度均比基质沥青小,说明橡胶沥青的高温流变性能比较稳定,抗老化性能优于基质沥青。     

微表处复合乳化沥青制备及其路用性能研究

针对单一乳化剂改性乳化沥青不能满足BCR规范对微表处乳化沥青技术指标要求,课题对季铵盐类阳离子乳化剂和非离子乳化剂进行复配,并通过评价乳化沥青破乳速率、储存稳定性和筛上剩余量选择两者的复配比例。研究结果表明：复合改性乳化沥青与单一乳化沥青相比,在各项指标满足BCR规范要求的同时,具有更优异的储存稳定性;复合改性乳化沥青微表处混合料路用性能试验结果显示：其耐磨耗性、高温稳定性、抗水损害性能和胶砂低温弯曲性能均满足规范技术要求。     

温拌剂Sasobit对沥青粘弹性能影响的试验研究

为了研究温拌沥青的粘弹性能变化规律,对不同Sasobit掺量下的温拌沥青进行旋转粘度试验和动态剪切流变试验,分析了温拌剂加入沥青后对沥青的粘度、相位角、复数模量、抗车辙因子、储存模量的影响,并考察了剪切速率对粘度的影响。研究结果表明:Sasobit温拌剂的加入,使得沥青的相位角呈现出先缓慢增长后降低的趋势,复数模量、储存模量和抗车辙因子变化趋势与之相反;随着Sasobit用量的增加,在76℃的粘度呈现出提高的趋势,而在124℃时,粘度呈现出降低的趋势;同时粘度对剪切速率和温度较为敏感,研究表明此次试验推荐的Sasobit掺量为2%。     

乳化沥青配方对冷再生混合料性能的影响

为了探讨乳化沥青配方对冷再生混合料性能的影响,采用3种冷再生用乳化剂室内制备乳化沥青,分析了乳化沥青对冷再生混合料的工作性、早期强度和水稳定性等性能的影响。研究结果表明,3种乳化剂制备得到的乳化沥青常规性能差别不大,乳化粒径差别较大,乳化沥青对冷再生混合料的可工作时间、早期强度和抗水损坏等性能影响较大。建议实验室制备冷再生乳化沥青的平均粒径控制在2μm左右,在冷再生混合料配合比设计时应通过延迟时间试验确定混合料的可工作时间。     

微表处改性乳化沥青的研制及其存储稳定性

本文就适合微表处用的改性乳化沥青进行了相关试验研究,采用先改性后乳化的制备工艺研制。试验选用了一种线型SBS改性剂A对基质沥青进行改性,掺量选定为3.5%;乳化剂采用一种阳离子乳化剂A和一种非离子乳化剂B复配的方式对SBS改性沥青进行乳化,经过试验对比分析,选定2者的复配比例为2∶1,乳化效果最佳。稳定剂采用了一种有机稳定剂A和一种无机稳定剂B进行复配,并对2者的剂量进行了分析调整。试验还对影响乳化沥青存储稳定性的因素进行了研究分析。     

宽温度域内沥青动态流变性能试验研究

采用MCR301型流变仪测试了沥青在-30170℃较宽连续温度域内的动态流变性能指标,揭示了沥青储能模量、损失模量、相位角、抗车辙因子、复数粘度和振动粘度随温度的变化规律,探讨了不同扫描频率及老化等因素对沥青动态流变性能的影响,为研究沥青材料动粘弹性提供测试方法,并为沥青动态流变性能研究提供参考。     

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。     

乳化沥青冷再生混合料初期抗磨耗性能评价及技术要求

针对我国现有规范关于乳化沥青冷再生混合料初期强度评价的空白,选取磨耗试验作为评价方法,用对比试验确定了试验的关键参数,包括成型方式、养生温度、养生相对湿度以及养生时间;分析了不同乳化剂种类、乳化剂剂量、乳化沥青用量、水泥剂量和矿料级配对乳化沥青冷再生混合料初期抗磨耗性能的影响,据此提出相应的技术要求;利用方差分析法,分析了不同影响因素的显著性。结果表明:提出的磨耗试验简单、可靠,可用于评价乳化沥青冷再生混合料的初期抗磨耗性能;马歇尔击实法或旋转压实法均可作为磨耗试验试件成型方式,推荐采用大型马歇尔击实法(双面各击实75次)作为标准成型方式;养生条件对乳化沥青冷再生混合料磨耗损失影响较大,随温度的升高或养生时间的延长,磨耗损失均逐渐减小,随相对湿度的增加,磨耗损失逐渐增大;结合我国国情,拟定磨耗试验试件标准养生温度为25℃,养生相对湿度为70%,养生时间为4 h。以磨耗损失不大于3.5%为控制指标,可作为优化乳化沥青冷再生混合料配合比设计的依据;影响乳化沥青冷再生混合料初期抗磨耗性能的各因素依次为水泥剂量乳化剂种类矿料级配乳化沥青用量乳化剂剂量,水泥剂量、乳化剂种类和矿料级配对冷再生混合料初期强度影响显著。     

纤维沥青胶浆流变性能的试验研究

为考察纤维沥青胶浆的高温性能和流变性能,对掺不同种类和剂量纤维的沥青胶浆进行不同温度下的粘度试验和动态剪切流变试验,分析纤维沥青胶浆的粘度、复数模量、相位角和抗车辙因子的变化规律,同时分析粘度与抗车辙因子的相关性。研究结果表明,纤维对沥青胶浆有明显的增粘与增弹作用,其中聚酯纤维最大,其次为木质素纤维,矿物纤维最弱;随着纤维掺量的增大,纤维增粘和增弹作用逐步发挥,当掺量达到沥青质量的0.04％时,纤维沥青胶浆的粘度、复数模量和抗车辙因子显著增大而相位角显著降低;纤维沥青胶浆的粘度与抗车辙因子存在良好的线性关系。     

短期老化对聚合物改性沥青流变性能的影响

针对内蒙古地区改性沥青应用特点,为研究短期老化作用对两种聚合物改性沥青:橡胶粉改性沥青(CR)、SBS改性沥青流变性的影响,利用动态剪切流变仪(DSR)分别对两种沥青原样及经旋转薄膜烘箱老化(RTFOT)后的沥青试样进行动态剪切试验和重复蠕变恢复试验,通过对流变参数复合模量G*、相位角δ、以及动力粘度η的分析,研究了两种聚合物改性沥青的流变学特性;并利用扫描电子显微镜对各沥青试样的微观结构形态进行观察,从微观角度揭示了不同沥青性能存在差异的原因。结果表明:短期老化作用使沥青变得硬脆,且可以提高改性沥青的高温抗变形能力和变形恢复能力;短期老化作用对SBS改性沥青的影响较对CR改性沥青大;短期老化使沥青的抵抗流体流动的能力增强。     

掺生物沥青的乳化沥青冷再生混合料强度特性及路用性能研究

为部分替代石油沥青产品,同时增大生物质重油的掺配比例,提出采用生物沥青与石油沥青共混生产乳化沥青,并将其用于乳化沥青冷再生混合料。选用两种乳化剂研究了不同生物重油掺量下乳化沥青的常规性能指标,进而研究了不同生物质重油掺配比例下乳化沥青冷再生混合料的劈裂强度、无侧限抗压强度和抗压回弹模量变化规律;基于室内加速加载模拟试验、低温SCB试验和间接拉伸疲劳试验研究了生物质重油对乳化沥青冷再生混合料路用性能的影响。试验结果表明,生物质重油与石油沥青共混后所生产的乳化沥青其各项性能指标均满足现行再生技术规范技术要求,采用生物质重油部分替代石油产品是合理可行的,推荐用于乳化沥青冷再生混合料的适宜生物重油掺配比例为30%~40%。     

乳化条件对乳化沥青储存稳定性影响

为探究乳化沥青制备过程中乳化条件对乳化沥青稳定性的影响,选取基质沥青的加热温度、乳化剂掺量、油水比、皂液温度以及皂液pH值等参数,对阴、阳离子乳化沥青稳定性的影响进行试验研究。结果表明:乳化剂掺量达到4%时,十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十八烷基三甲基氯化铵(STAC)乳化剂沥青的稳定性最好;基质沥青温度分5∶5,皂液pH值达到12和2时,制备得到的STAC、SDBS乳化沥青稳定性最好。STAC乳化剂对基质沥青的乳化效果较SDBS乳化剂的乳化效果好,制备得到的STAC乳化沥青的储存稳定性明显好于SDBS乳化沥青。     

SBS改性乳化沥青蒸发残留物高温流变性能研究

采取胶体磨法制备阳离子乳化沥青，并添加SBS胶乳以改善其高温流变性能；借助动态剪切流变仪(DSR)探究蒸发残留物在不同温度和频率下的流变特性，进一步通过多重应力蠕变恢复试验(MSCR)评价其变形与恢复行为。结果表明：改性乳化沥青中的弹性成分占比会随SBS胶乳掺量的增加而提升，表现为复数剪切模量(G^*)和车辙因子(G^*/sinδ)升高、相位角(δ)降低；当SBS胶乳掺量超过8%时，δ随温度的升高出现出下降趋势、而随频率的增大呈现上升趋势，据推测这与SBS胶乳所形成的特殊网络结构及其降解有关。MSCR测试结果则证实了SBS胶乳对乳化沥青抗变形能力和变形恢复能力的改善作用，该改善作用在SBS胶乳掺量不低于8%时较为显著。综合考虑流变特性、变形恢复能力和经济因素，建议SBS胶乳掺量为8%～10%。     

原材料对SBS改性沥青短期老化特性的影响分析

为了分析原材料对改性沥青短期老化特性的影响,对5种基质沥青、5种改性剂和5个不同的改性剂掺量进行五水平三因素正交试验设计。使用改性沥青老化后与老化前的复数模量比K1与相位角比K2表征改性沥青的老化特性。研究结果表明：经过短期老化的改性沥青复数模量增长1．5倍以上,基质沥青类型对复数模量比值影响显著;沥青老化前后相位角比值在0．913～1．136之间,改性剂掺量是影响相位角变化的主要因素,表现为随改性剂掺量的增加相位角比值增大。     

基于动态模量试验的热再生沥青混合料性能评价

本文采用动态模量试验测定了不同掺量热再生沥青混合料的动态模量与相位角,并与全新热拌沥青混合料进行对比,深入分析热再生混合料的力学性能特点。结果表明:热再生沥青混合料的动态模量大于全新料,并且随着RAP掺量的增加,模量的增大幅度也随之增加。相位角变化规律表明:旧料掺量对于热再生沥青混合料的低温抗裂性能影响严重。高RAP掺量热再生沥青混合料表现出与新沥青混合料完全不同的力学响应模式。车辙性指标E*/sinδ的变化规律与动态模量类似。     

沥青老化效应的试验研究

为了研究沥青老化对路面使用性能影响,通过旋转薄膜烘箱对沥青进行短期老化,再用压力老化仪对老化的沥青进行不同时间的老化,然后对不同程度的老化沥青进行针入度、软化点、延度、不同温度下的粘度、蠕变劲度和蠕变变化速率、动态粘弹性参数的试验。随PAV老化时间的增加,老化沥青的针入度逐渐减小,针入度指数PIPEN逐渐增大,软化点逐渐提高,延度越来越小,而粘度相反变化,复数剪切模量G*、蠕变劲度逐渐增大,相位角δ、蠕变速率则逐渐减小,指数函数更能表征老化对其粘温关系的影响。结果表明老化使沥青弹性增强,感温性减弱,耐久性降低,抗疲劳开裂能力变差,缩短了路面使用寿命。