沥青质量快速检测技术方法及应用研究

利用衰减全反射红外光谱技术对沥青质量快速检测方法进行了研究。通过考察基质沥青标准样品的试验方法、重复性测试误差、再现性测试误差、噪声水平,分析了此技术对沥青质量控制的可行性;通过建立基质沥青标准红外谱图,确定了比对谱图相关性系数阈值。研究结果表明:待测样品谱图与标准谱图在全谱图范围、特征区、指纹区相关系数≥99.00%,标准偏差≤5.0%,认为待测沥青样品与标准沥青样品相符。利用该检测技术方法对在建高速公路进场沥青进行实时质量监控,结合沥青物理性能指标对品牌不符合沥青进行分析研究,给施工单位提供全面的咨询意见。此方法与行标JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》物理性能指标测试方法相比,操作简便快捷,结果输出迅速,更适合于公路工程现场沥青质量的控制。     

基于FTIR衰减全反射法的SBS含量快速测试方法研究

SBS改性沥青因可显著提高沥青路面的使用性能从而得以大范围推广应用。工厂化改性方式使得SBS改性沥青生产与使用环节分离,改性沥青SBS含量及质量监控成为难点。基于傅里叶变换红外光谱(FTIR)衰减全反射法提出一种SBS含量快速检测方法,该方法采用点滴法成型沥青试样,应用衰减全反射ATR附件采集试样的红外光谱,以(C_(SBS),A_(966)/A_(1377))集合经线性拟合得到标准曲线计算未知样的SBS含量。与规范JTG E20-2019 T 0673方法相比,该方法具有制样简单、测试时间短和结果精准等特点,可用于施工项目现场的SBS含量快速检测。     

基于K近邻算法的沥青红外光谱质量控制

沥青质量的优劣直接影响沥青路面的性能.红外光谱技术作为一种无损、快速的微观分析手段,能够对沥青品牌进行识别,对于沥青质量控制具有十分重要的意义.为提高沥青红外光谱技术质量控制的准确性,选取K近邻算法对红外光谱数据进行解析和训练,共收集了7种不同品牌的共336个沥青样本,通过衰减全反射傅里叶变换红外光谱仪对其进行光谱采集...     

基于红外光谱的沥青老化时程预测

为了准确全面分析沥青材料不同老化状态,探寻最佳的定量分析方法,实现沥青老化时程的快速、无损、实时判别。该文首先选取泰普克70~#和金陵70~#两种基质沥青以及两种不同基质沥青的SBS(I-D)改性沥青,通过旋转薄膜烘箱(RTFOT)方法来模拟不同老化时程沥青;再采用傅里叶变换红外光谱仪的衰减全反射附件采集红外光谱图,对比分析不同老化时程沥青的红外光谱的变化;最后利用主成分分析法,对定量分析数据进行降维处理,建立沥青老化时程预测模型并验证。结果表明:基质沥青和改性沥青最大的区别是改性沥青谱图在699 cm^-1和966 cm^-1处附近多了两个明显特征吸收峰,可据此进行基质沥青和改性沥青的判别;4种沥青的羰基(1 700 cm^-1)和亚砜基(1 030 cm^-1)均随老化时间延长而增大,二者可以表征沥青的老化;以吸收峰两侧最低点的切线为基线计算峰面积,650~1 400 cm^-1范围指纹区域作为参考基准,是所选沥青的最佳定量分析方法;基质沥青和改性沥青的综合指标F值分别与老化时间呈线性关系,预测精度高,可实现基质、改性沥青的老化时程预测。     

橡胶沥青紫外线光老化性能研究

利用自制的人工紫外线老化箱,通过DSR、BBR试验以及红外光谱分析等手段,研究不同紫外老化时间下紫外线光老化(UV老化)对橡胶沥青各项性能的影响,并与基质沥青相对比。结果表明:随UV老化时间的延长,橡胶沥青高温性能提高,低温变形能力降低,更容易发生脆性破坏;橡胶沥青抵抗老化的能力要强于基质沥青;从低温延度指标和BBR指标来看,橡胶沥青PAV老化程度和UV老化12~15个月相似;从车辙因子来看,橡胶沥青PAV老化程度和UV老化9个月相似;从疲劳因子来看,橡胶沥青PAV老化程度和UV老化12个月相似;红外光谱图表明,橡胶沥青在UV老化过程中,透光度增加,但其内部结构和官能团并没有发生变化;从红外光谱图来看UV老化12个月以后,橡胶沥青不再继续老化。     

纳米 Al2O3 改性沥青的制备及其性能研究

为了研究纳米Al2O3改性剂对A-70#基质沥青物理性能、流变特性的影响及其微观改性机理。基于室内试验制备了不同掺量（1%、2%、3%、4%、5%）的纳米Al2O3改性沥青,对其进行三大指标、黏度、流变、抗老化性能及其傅里叶红外光谱试验测试。结果表明：加入纳米Al2O3之后,基质沥青的软化点和黏度提高,针入度及延度下降,纳米Al2O3最佳掺量为4%。由流变试验结果可知,纳米Al2O3可以提升基质沥青的车辙因子,显著增强其高温稳定性,抗老化性能得以提升,但对低温抗裂性能不利。根据微观分析结果,纳米Al2O3与基质沥青之间既产生了物理变化,又有微弱的化学反应存在。     

相变材料对沥青混合料热物性的影响

试验通过比较重要的热物性指标(毛体积密度、导热系数、比热容),研究在沥青混合料中加入相变材料(PEG2000/SiO_2)后相变沥青混合料与普通沥青混合料之间热物性的差异。结果表明:加入相变材料后提高了沥青混合料比热容,3%与5%相变材料掺量的相变沥青比热峰值分别为1.3和1.15J/(g·K),而基质沥青混合料的比热容随温度改变数值变化较为微小;3%、5%掺量的沥青混合料在40℃时相变沥青混合料开始相变,50℃左右导热系数达到最小约为1.17和1.0 W/(m·K),相变沥青混合料导热系数图呈凹曲线,添加相变材料可以在其相变温度段降低其导热系数,有效提高路面的高温稳定性。     

基于BBR与FT-IR的沥青胶结料低温性能与抗老化能力分析

为了评价几类沥青胶结料的低温性能和抗老化能力,分别对3种具有代表性的沥青胶结料(基质90#沥青、SBS改性沥青和A型温拌沥青)进行了旋转薄膜烘箱老化(RTFO)和压力老化(PAV)试验。并对老化后的胶结料进行了低温弯曲梁流变仪试验(BBR)和傅里叶红外光谱试验(FT-IR)。试验结果表明:沥青的老化对低温性能有直接的影响,而且温度的降低使这种影响更加显著。BBR试验从不同角度分析验证了SBS改性沥青具有相对最优的低温性能,而温拌沥青则相对较差。长期老化沥青FT-IR试验结论与BBR试验规律具有一致性,证明了微观层面揭示的分子官能团的变化规律与宏观层面显现的低温性能具有良好的对应关系。     

测力延度在沥青低温性能指标研究中的应用

低温性能是沥青性能的一个重要方面,因此,有必要对其评价指标加以研究。在对沥青测力延度的大量试验基础上,本文分析了基质沥青、改性沥青以及短期老化(RTFOT)和长期老化(PAV)后的拉伸特性机理。通过与SHRP低温劲度的相关性分析,确定的测力延度评价指标如下:(1)基质沥青:D1 F0(或|K0 K1|);(2)改性沥青:D Fz。并在与延度的比较中进一步说明了测力延度能更有效评价沥青的低温性能。     

丁苯橡胶改性沥青老化前后性能对比分析

为研究丁苯橡胶对基质沥青使用性能的影响程度,采用原样与短期老化(RTFOT)状态下3种沥青,通过沥青针入度、旋转黏度、弯曲蠕变劲度试验结果得到针入度指数(PI)、针入度—黏度指数(PVN)、黏温指数(VTS)、劲度模量S和蠕变速率m等指标评价SBR改性沥青温度敏感性及抗老化性能,并采用红外光谱(IR)分析其改性机理。研究表明:基质沥青中加入SBR可以有效地降低其温度敏感性,并可提高沥青低温及抗老化性能;通过IR分析表明SBR与基质沥青发生物理交联反应,且SBR的加入使羰基、亚砜基吸收峰强度减弱,有效地减缓了沥青的老化程度。     

锥入度与球入度作为橡胶沥青性能评价指标的适用性研究

为了研究锥入度与球入度作为评价橡胶沥青性能指标的适用性及检测指标间的相关性,通过大量室内检测数据进行了系统分析。研究结果表明:采用针入度评价橡胶沥青温度敏感性易造成数据失真,而锥入度可作为室内评价橡胶沥青性能的检测指标;传统弹性恢复指标不能合理评价橡胶沥青弹性恢复特性,延度指标不适用于评价橡胶沥青低温抗裂特性;黏温指数可作为评价橡胶沥青感温特性指标,当胶粉掺量为20%,粉胶比为1. 0时,橡胶沥青胶浆黏温指数最大,其中HD2类型橡胶沥青胶浆黏温指数达2. 031 7;温度敏感性复数指数可量化评价橡胶沥青等胶结料的感温性指标;采用动态剪切流变仪温度扫描试验得出的存储模量对数和损耗模量对数分别与温度对数进行线性回归,拟合得出评价橡胶沥青胶结料温度敏感性复数指数方程;针入度和锥入度与不同温度布氏旋转黏度具较高的拟合程度,其中锥入度与180,165,135℃布氏黏度拟合相关系数分别为0. 908 6,0. 901和0. 915 9;针入度与锥入度二指标之间具有较好的线性相关性能,二者拟合相关系数达0. 905 9;弹性恢复和回弹恢复与不同温度布氏黏度间存在较好的相关性,其中回弹回复与180,165,135℃布氏黏度拟合相关系数分别为0. 943 1,0. 921 7,0. 940 7;弹性恢复和回弹回复二指标之间线性相关系数达0. 862 6;回弹恢复性能可有效反映橡胶沥青弹性恢复特性,球入度可作为一种橡胶沥青弹性恢复性能评价指标。     

松香对橡胶沥青性能影响的试验分析

为了降低橡胶沥青在高温下的粘度,而不影响其低温的性能,制备以台湾地区中国石油公司生产的70#重交沥青为基质沥青,占基质沥青质量20%的40目废轮胎橡胶粉为改性剂的橡胶沥青进行各项指标检测试验,研究占基质沥青质量分别为0%、1%、3%、5%的松香用于橡胶沥青时,橡胶沥青各项性能的变化情况.试验结果表明,随着松香用量增加,...     

红外光谱法定量分析SBS改性沥青的方法研究

SBS掺量是控制改性沥青质量、保证改性沥青路面路用性能的关键指标,现阶段迫切需要形成一种快速、高精度的量化检测方法。文中通过对基质沥青、SBS改性剂和SBS改性沥青红外光谱图的分析,得出966cm~(-1)是SBS结构中反式丁二烯的特征峰,可作为SBS定量检测的特征参数;1 377cm~(-1)是基质沥青特有的吸收峰,可作为标准使用;利用朗伯-比尔定律测量SBS改性沥青光谱图的特征峰,建立了A966/A1377评价指标,通过5种不同SBS掺量试验结果的线性回归分析,形成了SBS含量的检测方法,精度分析显示其相对误差较小,精确度可达1%以上。     

抗车辙剂对沥青性能的影响及离析分析

通过试验,分析了抗车辙剂掺量对沥青软化点、针入度、低温延度和峰值拉力的影响,并对比同一抗车辙剂掺量上下层沥青各指标间的差异。试验结果表明:同一层沥青,随着抗车辙剂掺量的增大,软化点和峰值拉力逐渐增大,而针入度和低温延度逐渐减小;当抗车辙剂掺量相同时,上层沥青的软化点和峰值拉力大于下层沥青,针入度和低温延度小于下层沥青;抗车辙剂掺量越大,上下层沥青各指标差距越明显,沥青越容易发生离析。     

水泥混凝土路面-环氧沥青超薄罩面层间黏结性能试验研究

水泥混凝土路面加铺环氧沥青混凝土超薄罩面,可在相对较低建设成本下,充分发挥环氧沥青混凝土高性能的优势,解决路面行车舒适性、安全性及耐久性问题,同时可结合水泥混凝土路面长寿命结构特点,建造长寿命高性能路面结构。为评价该路面结构的层间黏结性能,采用环氧沥青、SBS改性沥青作为层间黏结材料,利用自行设计加工的斜剪、拉拔夹具,通过斜剪、拉拔试验,研究了洒布量、试验温度、加载速率、界面浸水及老化等因素对该路面结构层间黏结性能的影响。试验结果表明:(1)浸水损害条件对层间黏结性能的影响十分显著,浸水后环氧沥青剪切、拉拔强度分别下降47.4%,30.7%,而SBS改性沥青下降75.1%,30.3%;(2)SBS改性沥青作为层间黏结材料,老化后的层间黏结性能衰减较为突出,剪切、拉拔强度分别下降23.0%,60.5%;(3)针对该路面结构,环氧沥青黏结材料层间黏结性能显著优于SBS改性沥青。     

纳米氧化锌改性沥青混合料性能分析

为探究纳米氧化锌改性沥青混合料的路用性能,首先应用高速剪切法制备1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%七种剂量纳米氧化锌改性沥青,通过基质沥青与7种改性沥青基本性能的对比分析,优选出1%、4%、7%三种剂量纳米氧化锌改性沥青进行DSR试验、BBR试验和布洛克菲尔德黏度计法试验,分析纳米氧化锌改性沥青路用性能。其次,通过车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验和低温弯曲试验系统分析沥青混合料的路用性能,并应用红外光谱法从微观角度分析其改性机理。结果表明:1%、4%、7%三种剂量的纳米氧化锌改性沥青均能有效改善沥青的高温、低温、黏度及抗疲劳性能,最佳掺量为4%;4%剂量纳米氧化锌改性沥青混合料的高温稳定性、水稳定性和低温抗裂性能最佳;采用高速剪切法制备纳米氧化锌改性沥青能够充分发挥纳米粒子的特性,能够与基质沥青发生物理化学反应,形成稳定的改性沥青体系,提高基质沥青的软化点和稠度;在高速剪切作用下,熔融的基质沥青化学键断裂并与纳米粒子表面的羟基发生化学反应,形成纳米粒子基质沥青共熔体系。     

级配对OGFC沥青混合料抗阻塞性能的影响研究

为研究级配与大孔隙OGFC沥青混合料阻塞行为之间的关系,通过设计6种不同级配,成型车辙板试件,以ISO标准砂作为阻塞材料,进行阻塞-疏通二次试验。试验结果表明：OGFC沥青混合料的级配与其渗透性、构造深度具有良好相关性;模拟阻塞空隙的实验前期,沥青混合料渗水性能迅速衰减,而试验后期,试件渗水系数衰减至稳定值,大小约为原始渗水系数的20%;疏通后渗水系数可恢复到初始渗水系数的65%。通过分析OGFC沥青混合料的15%通过率当量筛孔尺寸S15与渗水系数关系,预估OGFC沥青混合料空隙阻塞特征,为OGFC沥青混合料级配设计提供参考依据。     

岩沥青掺量对基质沥青性能的影响分析

以茂名东海牌70#沥青作为基质沥青,制备不同掺量下的岩沥青改性沥青,通过常规指标试验和SHRP试验,研究岩沥青掺量对基质沥青性能的影响。常规试验结果表明,随岩沥青掺量的增加,改性沥青的针入度减小,软化点升高,PI值增大,延度减小;SHRP试验结果表明,岩沥青掺入使沥青胶浆的相位角减小,车辙因子增大,同时蠕变劲度增大,m值减小,具有较好的一致性。为保证岩沥青的掺入在改善基质沥青高温稳定性的同时低温抗裂性不过多折减,推荐岩沥青掺量取20%~30%。     

TLA改性沥青温度敏感性及微观结构研究

为研究湖沥青(TLA)掺量对TLA改性沥青温度敏感性和微观结构的影响,分别对TLA改性沥青(湖沥青掺量分别为0%、15%、25%和35%)进行粘度试验和动态剪切流变(DSR)试验,采用粘温指数(VTS)和复数模量指数(GTS)对TLA改性沥青的温度敏感性进行评价,并采用扫描电镜(SEM)试验对TLA改性沥青的微观结构进行研究。试验结果表明:TLA改性沥青的VTS绝对值随着湖沥青掺量的增加而逐渐增大,当湖沥青的掺量为35%时,TLA改性沥青的VTS绝对值达到3.606,比基质沥青增加了4.43%,说明湖沥青的掺加使得70#沥青的温度敏感性增大。TLA改性沥青结合料内部的存储模量、损耗模量和CNI值均呈现逐渐增大趋势,湖沥青的掺加对TLA改性沥青产生不利影响。当湖沥青的掺量在25%~35%时,基质沥青的结构变化明显,较大的湖沥青掺量使得TLA改性沥青的温度敏感性增大。     

基于表面能理论的花岗片麻岩沥青混合料水稳定性能研究

花岗片麻岩作为一种酸性集料与沥青的黏附性较差,通过在70号基质沥青中掺加抗剥落剂提高花岗片麻岩与沥青的黏附性,达到改善沥青混合料路用性能的目的。为了从微观角度确定花岗片麻岩沥青混合料抗剥落剂最佳掺量,分别利用静滴法和插板法测量集料和沥青的表面能参数,通过计算表征集料与沥青黏附性好坏的指标ER,确定抗剥落剂最佳掺量为0.4%;通过沥青混合料水稳定性的试验验证花岗片麻岩沥青混合料水稳定性与抗剥落剂掺量之间的关系,与表面能试验结果一致,在抗剥落剂掺量为0.4%时,水稳定性最好。因此,从微观角度确定了抗剥落剂(非胺类AMRⅡ型)的最佳掺量为0.4%。