橡胶沥青配伍性及黏附性能研究

为了评价橡胶沥青配伍性及黏附性能,选取5种不同油源基质沥青加工得到橡胶沥青,分析基质沥青组分、胶粉掺量与橡胶沥青常规性能的关联性;基于表面自由能理论,通过测定橡胶沥青的表面自由能及其参数,考察基质沥青组分、胶粉的含量、薄膜烘箱热老化及紫外光老化对橡胶沥青黏附性能的影响。结果表明:橡胶沥青针入度、软化点、延度指标受基质沥青性质影响明显,胶质和沥青质含量较高的沥青加工得到的橡胶沥青针入度小、软化点高、运动黏度较大;若生产用于热区,基质沥青宜选择重组分含量多的70~#基质沥青或者50~#沥青;随着胶粉含量的增加,橡胶沥青针入度减小、软化点升高,但其延度值较为接近,胶粉含量宜根据沥青组分信息确定掺加量;橡胶沥青在高温条件下储存会使其黏度下降,在180℃条件下储存8 h黏度将会下降60%,橡胶沥青在生产使用过程中应降低温度储存,高温下储存时间不宜超过8 h;随着胶粉掺量的增大,橡胶沥青的表面能增大;经过5,10,15 h薄膜烘箱热老化后沥青表面能呈现增大趋势,但老化后表面能变化率较小;紫外老化对橡胶沥青表面能性质影响不明显,组分不同的基质沥青加工得到的橡胶沥青经过10,20 d紫外光老化后表面能变化趋势不同。橡胶沥青的表面能主要受基质沥青品质的影响,受热老化时间和胶粉含量影响较小。     

火烧对沥青路面使用性能的影响

针对现行规范暂无评价火烧对沥青路面使用性能影响的问题,依托广乐高速火烧案例,通过现场检测、室内试验及火烧机理分析,开展了火烧对沥青路面使用性能的评价研究。结果表明:火烧对改性沥青路面的影响机理为老化,表现为软化点、针入度、延度均下降,具体影响在于沥青变硬、韧性变差,高温、低温性能下降;在火烧模拟条件下,综合三大指标分析,火烧10、20、30 min后的SBS改性沥青分别与163℃老化5 h、180℃老化5 h、PAV压力老化后的性能接近;火烧对沥青路面的影响主要在于上面层,会造成其使用性能的下降。     

基质沥青老化过程中基本指标和组分变化的研究

鉴于中国的现行规范都是根据沥青薄膜试验后沥青三大指标的变化来确定沥青的老化程度,通过对不同时间、不同温度的沥青薄膜试验进行研究,分析了沥青在老化过程中基本指标和组分的变化规律,提出了对沥青薄膜试验(TFOT,163℃,5h)的改进方法,为沥青老化的评价提供了新的判定指标。     

SBS改性沥青老化后的流变特性

为了评价老化对SBS改性沥青流变特性,对基质沥青、SBS改性剂质量掺量分别为3%和6%的改性沥青进行旋转薄膜加热试验(RTFO)和不同时间(5h、16h、50h)的压力老化试验(PAV),对3种沥青的原样、不同老化状态的样品进行常规试验(针入度、延度、软化点)和不同温度条件下的动态剪切流变试验。试验结果表明:常规指标只能显著反映沥青前期阶段的老化性能,粘弹性指标能够反映各老化阶段沥青的性能,更适合评价沥青的老化特性;基质沥青老化表现出硬化的特性,PAV老化50h后的SBS改性沥青老化由于SBS改性剂的裂解和断裂,表现出软化的特性;SBS改性剂使得沥青储能模量随温度和老化程度的影响变小,改善了沥青的感温性能、耐老化性能;老化时间越长基质沥青高温性能越好,而SBS改性沥青在老化16h后高温性能降低。     

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。     

橡胶沥青热老化性能研究

以常规方法制备橡胶沥青,采用TFOT试验及PAV试验对橡胶沥青进行了短期和长期热老化模拟。利用针人度、软化点、延度、弹性恢复及黏度指标对橡胶沥青老化性能进行了评价,分析了胶粉掺量、老化时间和老化温度对橡胶沥青老化性能的影响。研究表明:胶粉掺量的增加能够改善短期老化后橡胶沥青的高低温性能,但应控制掺量不能超过28%;增加老化时间、提高老化温度,都会使橡胶沥青的老化程度更严重。当老化时间超过15 h或老化温度超过193℃后,黏度会超过施工要求范围;每延长5 h老化时间,橡胶沥青的老化程度是每提高10℃老化温度的2.5~3倍。橡胶沥青的软化点与橡胶沥青老化时间显著相关,可以用来作为建立老化动力学方程的参数;橡胶沥青受长期热老化影响比短期老化更严重,但比基质沥青具有更好的长期老化性能。     

光热耦合作用对SBS改性沥青及其混合料的性能影响研究

对3种沥青（基质沥青、橡胶粉改性沥青以及SBS改性沥青）及其混合料在不同光热耦合条件下的性能进行试验研究,评价SBS改性沥青混合料的抗光热老化性能。结果表明:SBS改性沥青的抗光热耦合老化的性能优于橡胶沥青以及基质沥青;3种沥青混合料的性能随着耦合老化时间的增长而降低,尤其是在5天老化后,沥青混合料的性能出现急剧下降;综合沥青混合料路用性能试验结果发现,SBS改性沥青混合料的抗老化性能明显优于橡胶沥青以及基质沥青。     

基质沥青化学组分对橡胶沥青性能影响的灰关联分析

为了研究基质沥青的化学组分对橡胶沥青性能的影响,基于基质沥青四组分及橡胶沥青路用性能试验数据,利用灰关联方法分析了饱和分、芳香分、胶质、沥青质、胶质与沥青质含量之和、饱和分与芳香分含量之和等因素对橡胶沥青的针入度、延度、软化点、180℃黏度和48h离析软化点差的作用关系,得出影响橡胶沥青性能的关键因素。通过对比各因素与不同目数橡胶粉制备的橡胶沥青路用性能的灰关联分析结果,阐明了橡胶粉目数对各因素与橡胶沥青性能关联度的影响。研究结果表明:胶质对橡胶沥青软化点的影响程度最高,饱和分与芳香分含量之和对橡胶沥青针入度的影响程度较深,二者之间的关联度接近0.9;饱和分对橡胶沥青5℃延度的影响程度最高,而胶质与沥青质含量之和对橡胶沥青的180℃黏度和48h离析软化点差的影响程度最高。橡胶粉目数不会影响各因素与橡胶沥青的路用性能关联度的排序,但增大橡胶粉目数会降低各因素与橡胶沥青的路用性能之间的关联度。     

沥青路面旧沥青老化特性及其再生技术研究

选取使用年限为5 a和10 a的沥青路面局部破损严重段落,回收铣刨料旧沥青并分析其老化特性;研究旧沥青再生机理,选择合适再生剂;进行室内老化沥青模拟试验,制备与回收旧沥青性能接近的老化沥青并进行再生研究,确定再生剂的合理掺量。研究结果表明,回收旧沥青出现严重老化,25℃针入度和15℃延度大幅度降低,软化点升高,且均不能满足规范要求;选用室内经过60 h和96 h 190℃高温老化的70#基质沥青分别代表5 a使用年限和10 a使用年限的老化沥青进行试验,再生剂掺量确定为3.5%左右和5.5%左右,再生沥青性能可以满足路用要求。     

基于Superpave设计方法的橡胶沥青混合料老化特征研究

通过模拟施工过程中橡胶沥青及橡胶沥青混合料短期热老化,并对橡胶沥青混合料经短期老化后的体积指标与性能指标进行分析研究,从而确定橡胶沥青混合料的短期老化特征。研究结果表明:橡胶沥青经163℃烘箱加热老化后,其相对密度与177℃粘度随着老化时间延长逐渐增大;橡胶沥青混合料经163℃烘箱短期老化后体积指标出现明显变化,空隙率变大,沥青饱和度降低,并导致混合料的水稳性与低温性能下降,高温性能提升。