高模量改性沥青高温性能的优化评价

通过DSR试验,对3种沥青胶结料(70号基质沥青、ZQ-2和ECB高模量改性沥青)的高温性能进行了研究。从流变模型与试验数据分析了车辙因子G*(sinδ)-1评价改性沥青高温性能的不足,运用改进型车辙因子G*(sinδ)-9和等抗车辙因子临界温度评价高模量改性沥青的抗车辙能力,并通过沥青混合料的车辙试验和静态蠕变对改进型车辙因子的有效性和相关性进行了验证。结果表明:ZQ-2高模量改性沥青的高温性能优于ECB;G*(sinδ)-9考虑了高模量改性沥青变形的延迟弹性,且与沥青混合料的高温性能指标相关性高,作为高模量改性沥青的高温评价指标更合理。     

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。     

SHRP沥青性能分级量度的探讨

利用SHRP胶结料试验仪器,基于表征沥青路用性能的流变力学指标,测试了不同标号、不同老化程度的道路沥青在一定适用温度范围内的性能特征.分析结果表明,胶结料高温指标车辙因子G＊/sinδ对于不同标号沥青的响应程度较低温指标劲度模量S明显偏大.也即,6℃量度的SHRP温度分级在反应不同沥青使用高温与使用低温性状的差异时并不协调.进一步分析得出,与目前针入度级方法比较,在评定试验沥青低温性能的量度方面,SHRP方法的温度分级量度偏大.     

基于SPT试验的沥青混合料高温稳定性评价方法研究

为了分析动态模量|E*|、|E*|/sinφ指标预测评估沥青混合料高温稳定性的可靠性,进行了在不同应变和频率下的SPT动态模量试验,研究了沥青混合料的动态模量与相位角随频率的变化规律,同时对不同沥青混合料的动态模量|E*|及抗车辙因子|E*|/sinφ进行了对比分析。结果表明:沥青混合料不同频率下动态模量E*和|E*|/sinφ变化趋势大致相同,表明|E*|/sinφ可以作为SPT动态模量试验评价沥青混合料高温抗变形能力的参考指标;30#普通沥青混合料的高温抗变形性能最强。     

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。     

降低改性沥青施工粘度的应用技术研究

通过对改性沥青和掺加减粘减阻剂后改性沥青的动态温度扫描测试以及不同温度下的粘度测试,建立了粘温关系曲线,并从3大指标指标试验、SHRP沥青结合料路用性能规范、高温稳定性试验和混合料效果评价4个方面综合评价了减粘减阻剂的作用效果。研究表明:掺入3%SLA-603型减粘减阻剂后可以使改性沥青135℃的表观粘度降低50%,路面使用温度下的车辙因子G/sinδ提高3～6倍,该减粘减阻剂的合理掺量为沥青质量的3%～5%,并且加入5%减粘减阻剂可以降低沥青混合料的初碾温度15℃,因此SLA-603型减粘减阻剂是一种有效降低沥青粘度、提高沥青混合料高温稳定性的外加剂。     

冷再生乳化剂对乳化沥青残留物流变性能的影响

针对冷再生乳化沥青体系,考察了单一乳化剂(阳离子乳化剂)与复配乳化剂(阳离子乳化剂与非离子乳化剂复配)对乳化沥青残留物流变性能的影响。研究结果表明:单一乳化体系的复数粘度、复数模量等流变学参数除相位角外,其他受温度影响较小;复配体系的复数粘度、复数模量以及相位角等流变学参数受温度影响较为明显;阳离子乳化剂与非离子乳化剂复配体系抵抗温度变形的能力优于阳离子乳化剂体系。采用G*/sinδ与|G*︱/{1-[1/(sinδtanδ)]}两种评价方法对4种体系进行判定,结果表明:对于冷再生乳化沥青体系,这两种方法具有一致性。     

沥青车辙因子在高温范围的经验回归关系

通过大量SHRP标准动态剪切试验,发现了不同温度下G／sinδ值变化规律,并建立了经验公式。由此可以根据沥青在某一适当温度时的G／sinδ值推算出其他温度的线性模型预测G／sinδ值。本文还建议了2个参数,用以识别原样沥青和SBS改性沥青。     

桥面铺装用高性能沥青及沥青混合料的试验研究

对适用于桥面铺装工程的高性能沥青混合料进行研究.采用高含量SEBS预混硅藻土制备高性能沥青及沥青混合料,试验研究内容包括:动态剪切流变试验、车辙试验、水稳定性试验、低温弯曲试验.高性能沥青的G*/sinδ及老化后G*×sinδ分别是SBS改性沥青的0.9倍、0.2倍,车辙动稳定度平均为5300次/mm.与SBS改性沥青混合料相比,高性能沥青混合料的TSR值和弯曲应变能密度分别提高21.07%、10.74%.这表明高性能沥青具备较好的抵抗高温流动变形、疲劳开裂、老化的性能,较强的抵抗车辙、水损害、低温开裂的能力,可以满足桥面铺装材料的受力特点和使用要求.     

沥青技术性能对混合料疲劳性能的影响

研究了沥青技术性能与混合料疲劳性能的相关性。首先 ,测定不同沥青的 2 5℃针入度、针入度指数 PI、含蜡量、老化前软化点、老化后软化点、PAV压力老化残留物的动态剪切试验 G* sinδ值等技术指标 ;其次 ,用这几种沥青拌制相同级配 (AC- 16 I)的沥青混合料 ,并成型试件 ,用 MTS810材料试验系统测定其疲劳寿命 ;最后 ,用灰关联的分析方法 ,分析各种沥青技术指标与混合料疲劳性能的相关性。研究表明 :沥青的含蜡量对沥青混合料的疲劳性能影响最显著 ,实际工程中应严格控制沥青的含蜡量 ;SHRP所提出的表达沥青胶结料疲劳性能的指标 G* sinδ与混合料疲劳性能的灰关联度较大     

紫外光老化对沥青使用性能的影响性研究

为解决强紫外线对沥青产生老化问题,利用紫外老化环境箱模拟野外环境老化条件进行试验,通过动态剪切流变仪分别研究了老化时间变化对SBS改性沥青和基质沥青高温、低温及疲劳性能的影响.试验结果表明,强紫外光对SBS改性沥青能够产生严重老化,主要表现为疲劳性能和低温性能大幅衰减,高温性能进一步得到改善,且都与老化时间关系较紧密;同时,随测试温度升高,老化时间对G*/sinδ、G* sinδ的影响幅度逐渐减小,说明紫外光对SBS改性沥青老化具有温度敏感性.研究结论可以为沥青路面选择抗光老化性较好的沥青提供良好技术支持.     

高模量沥青及其胶浆感温性能试验研究

采用国内外普遍应用的6种高模量沥青,分别通过针入度分级体系、粘度体系、SHRP体系对其感温性能进行试验研究与评价,结果表明:根据沥青软化点、粘度、DSR试验的G*/sinδ指标以及重复蠕变试验的累计变形指标综合评价得出的6种不同高模量沥青中,高温稳定性能较好的是橡胶沥青、湖沥青+SBS复合改性沥青、岩沥青+SBS复合改性沥青。同时,通过DSR试验对6种沥青胶浆的高温性能进行评价,其性能排序与沥青试验结果类似。     

基于动态模量试验的不同纤维沥青混合料高温性能研究

通过掺加纤维的方法提升沥青路面的力学性能已逐渐成为当前的研究热点，为全面深入地探讨纤维对沥青混合料高温稳定性的影响，针对掺加聚丙烯纤维、聚酯纤维和聚丙烯腈纤维的沥青混合料，开展了车辙试验和不同温度及加载频率下的动态模量试验，得到了3种不同纤维沥青混合料的动态模量值|E^*|、相位角φ及|E^*|/sinφ指标，并对比分析了沥青混合料在掺加纤维前后的动态模量试验指标的变化规律。结合时温等效原则，利用Sigmoidal函数确定了不同纤维沥青混合料的动态模量主曲线。采用灰熵关联分析法对动稳定度与动态模量、|E^*|/sinφ指标进行关联性分析。结果表明：纤维的掺入能有效提高沥青混合料的动态模量，从而改善其高温抗车辙性能，其中以聚丙烯腈纤维的作用效果最为显著；通过主曲线可以预测纤维沥青混合料在更宽温度域或频率域的动态模量值，以至更全面地描述混合料在动态荷载下的力学响应；纤维沥青混合料的动稳定度与动态模量、|E^*|/sinφ指标的关联性良好，进一步论证了动态模量试验评价沥青混合料高温稳定性能的实用性。     

高黏改性剂对沥青流变性能的影响

为了更好地将高黏改性剂应用于排水沥青路面和沥青混合料抗车辙设计中,通过在基质沥青中掺加不同种类及不同剂量的高黏改性剂制备高黏改性沥青。将质量分数为4%,8%和12%的3种高黏改性剂掺入基质沥青中,采用DSR和BBR试验分析了高黏改性剂对沥青的高、低温和疲劳流变性能的影响,得出高黏改性剂对沥青PG分级结果的影响规律。结果表明,添加高黏改性剂可显著提高沥青的车辙因子G*/sinδ,且随高黏改性剂掺量的增加G*/sinδ逐渐提高。相对日本TPS高黏改性剂,国产高黏改性剂可更显著提高沥青高温性能。采用国产高黏改性剂制备的高黏改性沥青老化后G*/sinδ提高幅度较大,抗老化能力相对较弱,但随温度提高,老化后高黏改性沥青的G*/sinδ衰变较快;高黏改性剂可降低弯曲劲度模量S,同时也降低了m值,综合来说高黏改性剂降低了沥青的低温流变性能。高黏改性沥青的低温分区取决于m值;不同高黏改性剂及其掺量对沥青的疲劳性能影响不同,一定掺量下TPS和H型高黏改性剂对沥青的疲劳性能具有提高作用,但是R型高黏改性剂对沥青的疲劳性能产生了不利影响。高黏改性沥青的G*/sinδ,G*sinδ,S值和m值随温度的升高呈现指数分布。高黏改性沥青的PG分级结果表明,高黏改性剂的掺入主要改变了沥青的PG分级中的高温分级结果,对低温分级结果几乎无影响。     

改性沥青的高温性能评价指标研究

为准确评价改性沥青的高温性能,通过常规性能试验和动态剪切流变试验测试复合SBS改性沥青、胶粉改性沥青、SBS改性沥青的当量软化点、车辙因子、等效黏度等高温性能指标,同时分析老化对改性沥青各高温性能指标的影响。研究表明:G^*/(sinδ)⁹对相位角敏感程度较高,相比于G^*/sinδ,其更适合评价和表征改性沥青的高温性能。G^*/(sinδ)⁹的临界温度T明显高于G^*/sinδ,而G^*/sinδ的T值不宜用来计算表征改性沥青的高温性能分级。η’=sinδ-4.8628G^*/ω与抗车辙因子G^*/(sinδ)⁹的相关性最好,相关系数均在0.9以上,更适合作为改性沥青的高温性能评价指标。复合SBS改性沥青高温性能最优,胶粉和SBS改性剂复合改性相比于胶粉或SBS改性能够有效提高沥青的黏度和弹性。     

高模量剂对沥青及其混合料性能的影响研究

为了讨论高模量剂对沥青及不同类型沥青混合料性能的改善作用,该文通过试验研究了高模量剂掺量对沥青粘温性能和高温性能,以及对AC-13和SMA-13两种混合料高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性等路用性能的影响。结果表明:增大高模量剂掺量使沥青粘度和G*/sinδ大幅提高,当掺量大于6%时G*/sinδ提高不明显;加入高模量剂大幅提高了两种沥青混合料的高温稳定性,将两种沥青混合料的DS和G*/sinδ之间进行线性回归,其中AC-13的回归斜率值大于SMA-13,说明高模量剂对AC-13高温稳定性的改善效果大于SMA-13;在一定范围内增大高模量剂掺量能提高两种混合料的低温抗裂性和水稳定性,其中当掺量为4%和6%时,AC-13的低温抗裂性和水稳定性分别达到最佳值,而当掺量为6%时,SMA-13的低温抗裂性和水稳定性同时到达最佳值,当掺量相同时AC-13的低温抗裂性优于SMA-13。综合考虑,AC-13的最佳高模量剂掺量为4%,而SMA-13的最佳高模量剂掺量为6%。     

改性沥青高温指标可靠性评价

提高沥青高温性能是改性沥青的重要贡献之一，目前用于评价改性沥青的高温指标主要有三大类：环球法软化点、SHRP。规范中的车辙因子G*。／sinδ和欧洲正流行的零剪切粘度(ZSV)。这三种指标均存在一定的缺陷，不能完整表征改性沥青的高温性能。通过比较分析，指出了高温性能应与路用性能相一致、对不同类型的改性沥青分辨能力强、可靠性好、测试方便，并初步提出了高温性能的评价思路。     

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。     

地沥青对湖沥青改性沥青高温性能影响的分析

选取了具有代表性的两种基质沥青,通过比较“基质沥青十湖沥青”和“基质沥青十灰分”的各项性能,间接研究湖沥青中地沥青对沥青胶浆高温性能的影响;测试了4种沥青胶浆在4种不同粉胶比下的动态剪切试验(DSR).在综合分析各种沥青胶浆的试验结果上,提出了湖沥青改性沥青中湖沥青含量与车辙因子G*/sinδ间的关系.