基于DIC方法的硫磺改性沥青混合料疲劳断裂试验研究

采用应力控制模式,对不同硫磺掺量(0%、30%、35%、40%)的马歇尔试件进行间接拉伸疲劳试验,使用CCD相机跟踪采集试验过程中的试件疲劳破坏的全过程,利用数字图像相关技术(DIC)和matlab处理试件变形前后中心区域和局部胶浆区域的位移场和应变场,从而研究硫改性沥青混合料的疲劳断裂性能。结果表明:硫磺掺入对沥青混合料的疲劳断裂性能有一定的提高,其中硫磺掺量为35%对沥青混合料的疲劳断裂性能有显著作用,疲劳性能提高3.61倍,硫磺掺量为40%时,疲劳性能提高约2倍,疲劳性能相对35%掺量下降约40%;沥青混合料的疲劳断裂性能取决于沥青胶浆和胶浆与粗集料的界面特性。     

高黏改性沥青的开发与性能评价

为开发新型基于SBS的高性价比高黏改性沥青,通过针入度、软化点、延度及60℃动力黏度试验研究SBS、SBR、C9石油树脂、硫磺掺量对沥青性能的影响情况。研究发现:SBS在改善沥青高低温性能的同时,对沥青的黏度有所提升;SBR掺量增加降低沥青黏度,但其有助于提高沥青低温性能;增加C9石油树脂掺量可提高沥青黏度且对沥青高低温性能无明显影响;硫磺对沥青性能影响较小;最终推荐改性沥青配方为5%SBS+2%SBR+7%C9石油树脂+0.8%硫磺;通过渗水试验、车辙试验、低温弯曲试验及浸水马歇尔试验研究高黏改性沥青混合料的使用性能,证明使用开发的高黏改性沥青制备的混合料使用性能满足规范要求。     

硫磺改性厂拌温再生工艺对于沥青混合料疲劳性能的影响

采用控制应力的方式对硫磺改性厂拌温再生沥青混合料的疲劳性能进行了室内试验研究,分析了不同的再生工艺条件下沥青混合料疲劳寿命指标的变化规律。试验结果表明:对于硫磺改性温再生沥青混合料的疲劳性能来说:1旧料掺量为60%时性能最优;2硫磺改性剂掺量为1.0%时性能最佳;3混合料空隙率控制在3%~7%时性能较好;4压实温度控制在120℃以上性能较好;5新料和旧料的充分搅拌对于疲劳性能非常重要;6旧料中少量水份对于疲劳性能影响较小,可通过调整搅拌时间和拌和温度进行弥补。     

聚辛烯与硫磺交联剂对橡胶沥青性能改善作用研究

为评价聚辛烯与硫磺双掺对橡胶沥青性能的改善作用,制备不同掺量双掺改性橡胶沥青,采用黏度和DSR等试验测试其使用性能。结果表明:黏度对双掺改性橡胶沥青高温性能区分度较针入度和软化点好;双掺能使橡胶沥青高温性能明显改善,且降低其应力敏感性,但也增强了温度敏感性;聚辛烯与0.1%硫磺双掺能改善橡胶沥青低温性能,同时双掺能增强橡胶沥青弹性恢复和储存稳定性,其中弹性恢复随两者掺量的增加逐渐提高,储存稳定性则在1.0%聚辛烯掺量下效果较好;考虑综合性能,推荐的聚辛烯与硫磺掺量分别为1.0%和0.1%。     

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。     

双螺杆挤出胶粉改性沥青流变性能研究

为解决橡胶沥青黏度高、掺量低的问题，用双螺杆挤出法对胶粉进行脱硫，同时为了进一步解决螺杆高温挤出时胶粉力学性能损失大的问题，采用双螺杆分别在低温（低于170℃）120℃、160℃和高温200℃、240℃挤出胶粉，再分别以20%、30%、40%的胶粉掺量（质量分数）制备12组胶粉改性沥青。通过溶胶含量试验，测试胶粉的脱硫程度；采用布氏黏度试验、动态剪切流变试验（DSR）、多应力蠕变恢复试验（MSCR），研究挤出温度、胶粉掺量对胶粉改性沥青加工流动性能、流变性能的影响规律。结果表明：采用活化工艺结合双螺杆挤出工艺制备的胶粉溶胶含量有较大提高，160℃挤出温度下溶胶含量较120℃挤出温度下溶胶含量提高了2.13%；黏温曲线中，活化挤出胶粉改性沥青相比橡胶沥青黏度降低较为明显，说明活化挤出工艺能很好地改善橡胶沥青黏度高的问题；随着挤出温度的升高，胶粉改性沥青复数剪切模量逐渐降低，同时在低频区相位角不断增大，意味着弹性性能逐步减弱；挤出温度为120℃和160℃时，胶粉掺量的增加能改善沥青高温性能和弹性恢复性能，但温度升至200℃及240℃时，高温性能随掺量增加有所降低，240℃时弹性恢复性能也开始降低；12组样品中160℃挤出温度条件下，各掺量胶粉改性沥青流变性能较好，加工流动性能也相比橡胶沥青有较大改善。     

高性能乳化沥青冷再生混合料性能研究

为了确保高RAP掺量的乳化沥青冷再生混合料性能满足路用性能要求,通过开发高性能乳化沥青材料,选择合适的配合比对高性能乳化沥青冷再生混合料的早期抗车辙性能、抗水损性能、早期强度增长特征及疲劳性能进行对比分析。结果表明：采用抗车辙试验评价乳化沥青冷再生混合料通车路面性能,其动稳定度满足规范要求,乳化沥青再生混合料施工完成后可以开放交通;混合料水稳定性满足规范要求,且具有良好的水稳定性;自然养生7 d后的强度与加速养生后强度相当,随着应变水平的降低,乳化沥青冷再生混合料疲劳寿命逐渐提高,整体来说中粒式乳化沥青冷再生混合料疲劳性能优于粗粒式混合料,RAP掺量为100%的乳化沥青冷再生混合料疲劳性能优于RAP掺量为80%的混合料。     

植物废油再生沥青及其性能研究

为了研究植物废油再生沥青的性能,该文采用烘箱老化沥青的方法使其达到预期老化要求,选取植物废油不同掺量进行沥青再生,利用三大指标试验确定了废油掺加量为15%时再生沥青性能最优,在最佳掺量下调和沥青再生,对比分析了沥青老化前后以及再生沥青混合料性能。结果表明:沥青再生前后分子量变化较小,结合SSNMR试验发现沥青再生前后仅仅化学电性发生变化,主要电化学位移基本相似;布氏黏度试验表明再生沥青能够有效降低沥青老化的成型压实温度和拌和温度;混合料试验表明,15%废油再生沥青和基质沥青相比稳定度差异较小,流值变大,整体性能一致。植物废油再生沥青具有良好的再生效果。     

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。     

高黏度弹性恢复沥青的制备与性能研究

为制备高黏度弹性恢复沥青,高效利用废弃物降低工程造价,采用橡胶粉(CR)和布敦岩沥青(RA)替代部分SBS改性剂,制备5种不同改性剂掺量的高黏度弹性恢复沥青,通过常规性能和流变性能试验评价其弹性恢复能力、黏韧性和高低温性能。结果表明,橡胶粉和布敦岩沥青可显著提高沥青的软化点、黏度、黏韧性和弹性恢复能力,增强沥青的抗塑性变形能力,较好的黏韧性可增强沥青的弹性和拉伸能力,使沥青具有较好的抗冲击能力;橡胶粉和布敦岩沥青可显著提高沥青的车辙因子,增强沥青的高温性能和抵抗剪切荷载的能力;与基质沥青相比,高黏度弹性恢复沥青的低温流变性能明显提升,-12℃时的低温流变性能满足要求;高黏度弹性恢复沥青的最佳配比为SBS掺量3%、RA掺量10%、CR掺量15%、稳定剂掺量0.2%。     

PA-1型抗剥落剂对沥青性能的影响

添加有机抗剥落剂能够有效改善沥青混合料的水稳性能,但加入抗剥落剂后对沥青性能的影响还需要进行全面研究。通过对埃索90#基质沥青和SBS改性沥青掺加不同剂量的PA-1型抗剥落剂,分别进行DSR试验和BBR试验,分析了不同剂量抗剥落剂对沥青高温、低温、疲劳试验结果的影响。结果表明,随着抗剥落剂的增加,沥青的高温、低温性能略有下降,而疲劳开裂性能增强。综合考虑各项性能,认为PA-1型抗剥落剂的合适剂量为0.3%。     

不同掺量TLA对SBS改性沥青流变性能的影响研究

在壳牌SBS改性沥青中加入不同掺量的TLA,制备成TLA-SBS复合改性沥青,并通过试验对其常规性能和流变性能进行分析,包括采用64℃DSR试验对其进行车辙因子评价分析;采用DSR疲劳试验评价其疲劳寿命;采用BBR试验评价其低温性能。试验结果表明：TLA掺量对复合改性沥青的性能有很大影响,且随TLA掺量的增加,复合改性沥青高温性能和疲劳性能提高,低温性能稍有下降;TLA掺量为25%时,复合改性沥青不仅高温性能优异,而且也能保证较好的低温性能。     

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。     

双螺杆挤出胶粉与RET复合改性沥青及其混合料性能研究

为解决传统橡胶沥青黏度大、施工温度高、易发生离析沉淀和橡胶粉掺量低的问题,采用微波活化和双螺杆挤出工艺对橡胶粉进行脱硫降解,同时为了进一步解决双螺杆挤出胶粉改性沥青高温性能损失大的问题,提出采用双螺杆挤出胶粉与反应型三元共聚物(RET)复配方案。采用针入度体系指标性能和Superpave沥青胶结料PG分级体系研究了10%、20%、30%橡胶粉复配0.5%、1.0%、1.5%RET改性沥青性能,进而通过三大路用性能试验和实体工程跟踪检测,验证了双螺杆挤出胶粉与RET复合改性沥青混合料路用性能。结果表明,用于TECRM/RET复合改性沥青适宜的双螺杆挤出胶粉掺量为20%~30%、RET掺量为1.0%~1.5%。在此复配方案下,TECRM/RET复合改性沥青的135℃黏度小于3.5 Pa·s、软化点大于65℃、25℃针入度40~60(0.1 mm)、25℃弹性恢复率大于80%、离析软化点差小于3.0℃,高低温PG分级达到了82、-24℃;双螺杆挤出胶粉改性沥青避免了普通橡胶沥青粘度大、易离析等弊端,是一种高低温性能和施工和易性能兼顾的改性沥青产品。相比SBS改性沥青混合料,TECRM/RET复合改性沥青混合料有突出的高低温性能和水稳定性优势。实体工程应用取得了优良的使用效果,研究成果为双螺杆挤出胶粉改性沥青推广应用提供可靠的技术保障。     

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。     

Sasobit（R）改性沥青的温度特性研究

研究了Sasobit（R）掺量对其改性沥青在不同温度下的物理和流变特性的影响。选择PG58-22沥青为基质沥青,然后掺加1%,2%,2.5%,3%和4%的Sasobit（R）进行改性。采用SHRP试验方法对改性沥青在高温、中温及低温下的特性进行评估。结果表明,Sasobit能够改善沥青的高温性能,而中温及低温性能并没有得到显著的改善。Sasobit（R）掺量对沥青粘度的影响结果表明,增加Sasobit（R）的掺量可以降低沥青的粘度。     

橡胶粉掺量对Sasobit温拌橡胶沥青抗短期老化性能影响

为了分析基质沥青中橡胶粉掺量对Sasobit温拌橡胶沥青短期老化性能影响,进行了老化前后25℃针入度、软化点、180℃旋转黏度以及25℃弹性恢复试验,并计算其25℃残留针入度比、软化点增量、180℃旋转黏度比以及25℃弹性恢复比。研究结果表明:在基质沥青中掺入橡胶粉,有助于提高Sasobit温拌橡胶沥青的抗短期老化性能;短期老化使得橡胶粉进一步溶胀;当橡胶粉掺量多于20%时,Sasobit温拌橡胶沥青流动性变差,老化后黏度快速增大,黏度比增大较快,抗短期老化能力略有降低。     

基于DSR试验的胶粉改性沥青性能评价

文章引入粘弹性理论对胶粉改性沥青进行动态剪切流变仪（DSR）试验,通过试验结果评价了胶粉改性沥青的高温抗车辙和抗疲劳性能,为胶粉改性沥青的应用提供了一定的参考依据。     

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。