两种硅酸盐材料对纳米ZnO改性沥青热氧老化性能影响研究

沥青老化分为热氧老化和紫外老化,提升沥青抗老化性能是决定沥青路面长寿命的重要因素。为了弥补3%含量纳米ZnO改性沥青热氧老化性能较差的现状,将蒙脱土和蛭石经过有机处理后,与3%含量纳米ZnO进行复合后制成改性沥青,采用短期热氧老化(TFOT)、长期热氧老化(PAV)和紫外老化(UV)进行老化模拟,对比不同老化前后物理性能和流变性能的老化指数,评价其抗老化性能。通过扫描电镜试验和紫外-可见-红外吸收试验分析蒙脱土和蛭石对于紫外老化的影响规律。发现有机蒙脱土和有机蛭石均能改善沥青的热氧老化性能,但是前者提升效果相对较好,并且两者对于短期热氧老化的改善效果大于长期热氧老化;但是有机蒙脱土和有机蛭石的加入会影响沥青的紫外老化性能,掺量在3%后这种消极作用开始急剧增加。     

沥青结合料紫外老化机理

为了解决现有沥青结合料路用性能评价体系中,未考虑紫外线辐射对沥青的加速老化作用问题,对热老化和紫外老化后的5种沥青进行了对比试验、DSR和BBR试验以及红外光谱分析.试验结果表明:沥青对热老化和紫外线辐射的敏感度不同,2种老化后三大指标的排序并不一致;紫外老化和热老化对沥青的影响不相同,紫外老化后沥青的流变特性变化更为显著;沥青抗紫外老化性能不同的内在原因是老化反应程度不同,胶质和芳香分是影响沥青紫外老化的主要因素.因此,沥青的热老化评价结果不能反映其抗紫外老化性能的高低,在紫外线辐射强烈的西部地区开展紫外老化研究具有重要意义.     

光热因素对环氧沥青混合料路用性能的劣化影响研究

为了分析光热因素对环氧沥青混合料路用性能的影响,基于室内老化处理,开展了高温稳定性试验、抗裂性能试验、浸水稳定性试验和弯曲疲劳寿命试验。研究结果表明：环氧沥青混合料的路用性能会随着老化时间增加或老化因素叠加而受到明显的劣化影响;热氧老化对环氧沥青混合料所造成的性能损伤远超过光氧老化,因此在耦合老化中占据主导地位;耦合老化处理后的环氧沥青混合料在车辙深度、最大弯拉应变和断裂能等指标中仍能表现出良好的性能水平。     

沥青及沥青混合料老化与抗老化研究综述

沥青路面在服役过程中,由于长期受到光照、温度、水分、氧气等自然因素的作用而引起沥青的老化、硬化,导致沥青路面路用性能发生衰减,发展沥青路面的抗老化技术对提高沥青路面的性能具有重要意义.为了进一步推进沥青路面老化与抗老化技术的发展,综述了国内外沥青路面老化与抗老化技术的研究现状.首先,介绍了沥青与沥青混合料老化试验方法,...     

热氧老化对沥青与集料界面黏附性的影响

为了探索热氧老化对沥青与集料界面黏附性的影响程度，分别对常用的基质沥青、SBS改性沥青、橡胶粉改性沥青进行短期老化和压力老化试验，通过红外光谱分析不同沥青老化过程中化学结构的变化，以光电比色法和拉拔试验探究不同老化状态下沥青与不同岩性集料界面黏附性的演变趋势。试验结果表明：老化导致了沥青中不饱和化学键断裂和极性含氧官能团生成，提升了沥青中极性组分与水分子的缔合能力；热氧老化导致沥青与集料之间的黏附性下降，对改性沥青影响更为明显；经长期老化后，沥青与集料之间的黏附性大幅降低，对石灰岩集料与沥青的黏附性影响较敏感。     

紫外老化沥青混合料水稳定性研究

为研究沥青混合料紫外老化过程中的水稳定性能,采用实验室模拟紫外环境和自然大气暴露两种老化方式,改进浸水马歇尔试验、冻融循环劈裂试验和浸水车辙试验,实现了沥青路面水损害环境模拟,对不同老化程度的混合料,采用马歇尔残留稳定度、残留劈裂强度比和车辙深度评价其水稳定性能。试验结果表明,随着紫外老化时间延长沥青混合料水稳定性能衰减。试验方法结果表明实验室模拟紫外老化与自然大气老化之间具有一定相关性,采用冻融循环劈裂试验和浸水车辙试验评价紫外老化混合料的水稳定性能更加合理。     

模拟紫外环境下沥青老化流变行为的研究

文章为了研究紫外老化对沥青材料性质和流变性能的影响,评价其老化行为,通过改进的老化设备实现了模拟紫外环境;利用动态流变学的手段分析了3种沥青紫外老化前后的流变行为。结果表明,紫外老化后沥青在使用温度范围内复合模量变大,滞后角变小,流变性变差;更易发生脆性、疲劳破坏。试验结果表明沥青1-9的抗紫外老化能力最强,沥青2-9的抗紫外老化能力最差,沥青3-9抗紫外能力介于二者之间。     

沥青路面材料服役寿命全气候模拟技术研究

利用多功能路面材料全寿命分析仪,针对不同紫外分区沥青路面的荷载、温度、降雨量、氧气浓度、紫外强度等服役环境,利用全气候模拟方法研究不同沥青路面材料的服役寿命,对比分析室内模拟寿命与路面实际寿命的关系。结果表明,模拟时羰基因子误差在6.6%以内,车辙深度误差在17%以内,多功能路面材料全寿命分析仪及全寿命模拟方法,可靠性良好。     

沥青老化分析研究

沥青在高温、氧化和水的作用下会发生一系列的物理及化学变化产生老化,进而影响沥青路面的路用性能。通过试验分析了沥青结合料在高温、氧化、水等作用下的老化性能,用DSC热分析法探讨了沥青氧化影响老化的机理,结果表明沥青的老化随高温程度、氧、水的作用而加深。文章还研究了沥青老化时测力延度指标的变化,其结果对评价改性沥青老化性能是有益的补充。     

岩沥青改性沥青混合料的抗老化性能

为了研究岩沥青在长期路面负载的作用下的老化现象,采用熔融共混的方法制备不同岩沥青掺量的岩沥青改性沥青,并进行AC-13沥青混合料配合比设计。对沥青混合料进行短期热氧老化和紫外老化试验,对老化前后沥青混合料的单轴压缩弹性模量进行测试。结果表明:热氧老化和紫外老化后,岩沥青改性沥青混合料的抗压强度和单轴压缩弹性模量的增长幅度均小于基质沥青混合料;岩沥青能够提高沥青混合料的抗热氧老化和抗紫外老化性能,且随着岩沥青掺量的增大,提高效果进一步增大。     

振荡剪切荷载下沥青非线性黏弹性研究综述

沥青作为一种典型的黏弹材料,其黏弹性与路用性能密切相关,20世纪研究者们就开始关注并研究沥青的黏弹性。全面表征复杂条件下沥青的黏弹性,对于准确评价沥青路用性能具有重要的意义。实际应用中,沥青路面不可避免承受小幅及大幅振荡剪切荷载,沥青线性黏弹性与非线性黏弹性的研究同等重要,仅研究沥青线性黏弹性会导致沥青路用性能评价不准确。目前,基于稳态蠕变试验的沥青非线性黏弹性研究已基本成熟,但车辆对路面的实际作用模式为振荡剪切荷载,针对振荡剪切荷载下沥青非线性黏弹性的研究尤为重要。大幅振荡剪切试验是材料非线性黏弹性测试的主要方法,已成功应用于胶体、悬浮液等领域,而关于大幅振荡剪切荷载下沥青非线性黏弹性的研究则刚刚起步。为促进沥青非线性黏弹性的研究,综述了国内外大幅振荡剪切荷载下沥青非线性黏弹性的测试方法、分析方法及本构模型,指出了现有大幅振荡剪切荷载下沥青非线性黏弹性研究存在的问题,提出了未来沥青非线性黏弹性研究的建议。研究可为沥青非线性黏弹参数的确定、路用性能的评价及预测提供理论依据,同时为其他黏弹材料的非线性黏弹性研究提供一定参考。     

桥梁无缝伸缩缝沥青胶结料室内老化与离析试验分析

采用室内薄膜老化试验和离析试验开展了桥面无缝伸缩缝沥青胶结料的施工耐老化性和储存稳定性研究.试验结果表明,无缝伸缩缝沥青胶结料老化后质量损失小于1％,5℃延度和锥入度变化显著,可作为评价抗老化能力的关键指标.含填料的无缝伸缩缝沥青胶结料储存热稳定性较差,存在离析问题.现场长时间高温加热易导致沥青严重老化.     

基于热分析与低温光谱的沥青热可逆老化机理

为了研究沥青胶结料在恒定低温储存过程中产生的热可逆老化机理,运用调制式差示扫描量热分析(MDSC)和低温红外光谱(LT-FTIR)技术对沥青胶结料热信号与红外光谱的热历史依赖性进行了试验分析,以确定2种不同分子量的线性饱和链烃(C₂₀H₄₂和C₃₂H₆₆)对热可逆老化的贡献。研究结果表明:沥青恒定低温硬化并非所有沥青的固有特性,存在不受恒定低温热历史影响的沥青胶结料;低分子量的饱和长链烷烃(石蜡)因其与沥青具有较好的相容性,会通过扩散的方式随着恒定低温时间的延长逐渐从沥青基体中析出,从而导致沥青的恒温硬化现象;由于高分子量的饱和长链烷烃与研究采用的沥青在相同条件下相容性差,其石蜡与沥青的二相分离结构并没有随着恒定低温时间的延长产生明显的变化。与热分析相比,低温红外光谱技术可在较低的降温速率下直接用于测试固态沥青中的石蜡分子单元而不会产生热滞后效应。石蜡的结晶会导致红外光谱在735~715 cm^-1处形成吸收峰,且吸收峰信号随温度降低而增强。沥青中的石蜡初期(0~8 h)析出较快,随着时间延长,析出速率放缓,持续时间可长达72 h。通过试验的直接观测,确定了沥青中低分子量石蜡的持续析出或沉淀是导致所用胶结料热可逆老化的根本原因。     

Evaluation of Low?temperature Performance of Porous Asphalt Mixture

To　analyze　influencing　factors　and　evaluation　method　of　low-temperature　performance　of　porous　asphalt　mixture,first,three　kinds　of　modified　binder　were　chosen　as　original,thin　film　aging　and　pressure　aging　samples　for　customary　index　test　and　bending　beam　rheometer　(BBR)　test　at　-12　℃　to　evaluate　low-temperature　performance　of　these　modified　binders　Then,evaluation　of　the　low-temperature　anti?cracking　performance　of　different　kinds　of　porous　asphalt　mixture　was　made　by　thermal　stress　restrained　sample　test　(TSRST)　At　the　sam e　time,the　result　of　abovementioned　TSRST　were　compared　with　the　TSRST　result　of 　samples　of　the　porous　asphalt　mixtures　after　long?term　aging　to　evaluate　the　influence　of　 aging　on　low-temperature　performance　of　porous　asphalt　mixtures　The　results　show　that　(1)　TSRST　result　of　porous　asphalt　mixtures　coincides　with　creep　stiffnesses　of　BBR　test　of　modified　binders;　(2)　the　fracture　temperatures　of　the　porous　asphalt　mixtures　increase　and　their　fracture　stresses　decrease　after　aging;　(3)　the　fracture　stresses　of　porous　asphalt　mixtures　are　just　one-third　of　those　of　dense?gradation　asphalt　mixtures　while　the　fracture　temperatures　almost　the　same,which　indicates　that　their　low?temperature　performances　are　almost　the　same     

老化对沥青结合料高温性能的影响

沥青路面的高温流动变形问题是世界各国普遍关注的路面损坏形式之一。老化是影响沥青路面使用性能的一个重要因素。通过对不同老化程度的沥青结合料进行系统试验,探讨了老化对沥青结合料高温性能的影响。     

石墨烯微胶囊沥青双机制愈合机理研究

石墨烯微胶囊沥青是一种具有较强自愈能力的新型先进路面材料。为分析石墨烯微胶囊对沥青自愈性能的影响,采用试验与模拟相结合的手段对石墨烯微胶囊沥青的愈合机理进行了研究。首先,基于动态剪切流变仪测试了石墨烯微胶囊沥青的自愈性能;然后,借助红外光谱、荧光显微镜和分子动力学模拟分析了石墨烯微胶囊沥青的“自修复”愈合机理;最后,借助动态剪切流变仪对“自修复-热诱导”双机制下石墨烯微胶囊沥青砂浆的自愈机理进行了分析。研究结果表明：石墨烯微胶囊的加入能够显著提高沥青自愈性,掺量和间歇时间增加均能显著提升石墨烯微胶囊沥青的自愈合效果;“自修复-热诱导”双机制作用下石墨烯微胶囊沥青砂浆自愈性能明显强于“自修复”单机制作用。“自修复-热诱导”双机制愈合机理为：裂缝处石墨烯微胶囊破裂,再生剂流出填充裂缝并促进裂缝快速融合;同时,石墨烯微胶囊囊壁的石墨烯与碳纤维形成导电通路,在电流作用下产生热量,加快了沥青分子与修复剂分子的扩散速度,进一步促进了裂缝的愈合。     

基于室内试验的橡胶沥青老化性能研究

针对甘肃省地形地貌复杂、紫外线辐射较强,沥青路面在服务期内往往出现老化等现象,对橡胶沥青老化性能进行了室内试验研究。通过沥青旋转薄膜加热老化试验（RTFOT）与压力老化容器（PAV）对原橡胶沥青试样进行短期老化与长期老化模拟试验后,又将经RTFOT老化后的试样放置在紫外线辐射箱内进行紫外线老化,再进行动态剪切试验（简称DSR）。结果表明:试验采用的橡胶沥青具有较好的抗疲劳及抗紫外线老化能力,适用于我国高海拔强紫外线地区。     

沥青低温性能评价指标的灰色关联度分析

为了改进和优化沥青的低温性能评价指标,采用灰色关联理论计算分析了改性沥青和不同老化程度沥青的延度、针入度等常见指标与美国SHRP计划的弯曲梁蠕变试验指标的关联度。结果表明,沥青的韧性比和15℃针入度与弯曲梁蠕变试验指标具有较高的关联度,能反映改性沥青和老化沥青的低温性能。研究结果可供低温地区选择沥青结合料时参考。     

基于原子力显微镜的沥青微观损伤机理分析

为揭示微观尺度下沥青的损伤机理,采用原子力显微镜（AFM）对基质沥青及SBS改性沥青进行了测试分析。首先设计了一款AFM原位拉伸试验装置;然后,结合AFM原位拉伸试验测试了拉伸荷载作用下沥青表面不同微观结构及其力学性能;基于形貌测试结果和ABAQUS软件建立了沥青的二维有限元模型,分析了拉伸荷载作用下沥青表面的应力分布;最后,结合AFM测试结果和有限元模拟结果分析了沥青的微观损伤机理。研究结果表明：所研究的基质沥青表面存在3种微观结构,即蜂状结构、蜂壳结构和间隙结构,SBS改性沥青无明显蜂壳结构;间隙结构抗变形能力最弱,蜂状结构抗变形能力最强;SBS改性剂的加入降低了沥青表面的应力,且使应力分布更均匀;拉伸荷载作用下,沥青表面会出现相分离,随着荷载增大相分离现象加剧,相分离出现在沥青表面应力最大处;拉伸荷载作用下沥青的损伤演化过程中,沥青应力较大的间隙结构首先出现相分离,随着荷载增加,相分离不断加剧直至微裂纹产生。     

有机蒙脱土改性沥青抗老化性及其分子模拟试验

为延长沥青路面的使用寿命，延缓沥青因光氧造成的老化，探究了不同类型有机蒙脱土(OMMT)对改性沥青抗老化性能的影响。采用扫描电镜和X射线衍射仪对OMMT的微观结构进行表征；并采用傅立叶变换红外光谱仪、全自动比表面和孔径分布分析仪及同步热分析仪对OMMT的官能团、微孔结构及热稳定性进行了评价。将OMMT应用于基质沥青，对其流变性能进行研究；同时采用3种不同的老化方式探究不同类型的OMMT对改性沥青的影响。最后采用分子动力学法从微观层面上对OMMT改性沥青的物理老化现象进行模拟，分析沥青分子在运动过程中分子间的相互作用关系。研究结果表明：有机基团通过离子交换进入蒙脱土层间，提高了层间的吸附能力；沥青混合料拌合温度下OMMT拥有较好的热稳定性，初始分解温度大于200 ℃；其中双十八烷基二甲基氯化铵(DDAC)OMMT和十八烷基二甲基苄基氯化铵(ODBA)OMMT制备出的改性沥青均表现出较好的高温抗变形能力。OMMT层间结构越大和苄基的存在均可以提高对沥青分子的约束能力，阻碍沥青分子间的相对运动；同时较大层间的OMMT更易产生剥离结构，可有效阻隔紫外线及氧气分子进入沥青，减缓沥青老化。ODBA-OMMT改性沥青的抗老化性能最佳，DDAC-OMMT改性沥青次之，Na-OMMT改性沥青最差。分子动力学模拟物理老化后的OMMT改性沥青分子状态相对活跃，DDAC-OMMT改性沥青相对自由体积增长最大，ODBA-OMMT改性沥青分子的迁移率最高。研究结果为合理选择OMMT改性剂，增强改性沥青的抗老化性能提供了参考和理论支撑。