基于表面能理论的改性沥青-集料界面黏结性

为系统探究沥青特性、集料岩性及老化条件对沥青-集料界面黏结性的影响，选取SK-70号基质沥青、胶粉改性沥青、SBS改性沥青(两种掺量)、高黏改性沥青共5种沥青，选用石灰岩、玄武岩2种集料，测量各沥青与集料的表面能参数，计算得到各体系黏附功、剥落功及能量比ER值，分析得到沥青-集料黏结性规律。结果表明：5种沥青在干燥条件下与石灰岩之间的界面黏附功均要大于玄武岩，且集料种类对黏附功的影响要大于沥青种类的影响。改性剂的加入可以提高沥青-集料的界面黏附性与抗水损坏性能，且SBS改性沥青、高黏改性沥青与集料的黏附性最优，胶粉改性沥青与集料的黏附性次之。老化效应降低了沥青与集料的黏附功和ER值，削弱了沥青-集料界面的抗水损害性能；高掺量SBS改性沥青由于聚合物的部分降解使其浸润性得到一定恢复，较普通改性沥青(胶粉与高黏剂)表现出更好的黏附性。     

基于DMA方法的相变改性沥青黏弹特性及低温性能研究

为了探究相变改性沥青的黏弹特性与低温性能，采用DMA方法进行了频率扫描试验和温度扫描试验，对试验结果进行了统计分析，测定计算了不同掺量的相变改性沥青的储能模量、损耗因子扫描曲线及玻璃态转变温度，分析了相变改性沥青的黏弹特性，通过沥青弯曲蠕变劲度试验，研究了相变改性沥青的低温性能，并对黏弹特性和低温性能进行了相关性分析。研究结果表明：相变材料的加入可降低沥青的玻璃态转变温度、储能模量和蠕变劲度模量，提高损耗因子和蠕变劲度变化斜率，可提升沥青“黏性”分量，改善低温性能；相变改性沥青的储能模量、损耗因子和玻璃态转变温度均与蠕变劲度模量存在良好的相关性，可利用黏弹特性指标对相变改性沥青的低温性能进行评价。     

原子力学显微镜AFM图像沥青蜂状结构特性研究综述

通过原子力学显微镜下AFM图像中蜂状结构的组成、生长机理，沥青AFM分析试件制备方法以及蜂状结构对沥青力学性能、抗老化性能、自愈合性能的影响分析，并对AFM力曲线推导沥青黏附功和沥青集料黏附功检测中沥青抗水损害性能进行分析，以此评价沥青混合料的抗水损害性能，有利于对沥青的选择。     

Sasobit温拌沥青的低温性能评价指标研究

针对当前国内外在评价温拌沥青低温性能指标上的局限性,为更精准地评价温拌沥青的低温抗裂性能,将不同掺量的降黏类温拌剂Sasobit加入到基质沥青中制备温拌沥青,并分别进行旋转薄膜烘箱老化和压力箱老化来对温拌沥青的低温性能评价指标展开了研究。采用沥青弯曲梁流变试验来获得温拌沥青的劲度模量、劲度模量变化率,计算得到低温连续分级温度及k指标。另外,运用Burgers黏弹性模型对BBR试验数据进行参数拟合来获得Burgers模型的4个黏弹性参数,并构建了低温性能综合评价指标J。通过沥青混合料小梁弯曲试验得到温拌沥青混合料的低温弯曲应变能密度,将弯曲应变能密度与各评价指标进行了相关性分析和比选。试验结果表明:温拌剂Sasobit的加入削弱了沥青的低温抗裂性能,这表现为更高的劲度模量、更低的劲度模量变化率、更高的低温连续分级温度、更大的k指标和J指标;Sasobit掺量越高,低温性能削弱效果越显著;利用单一的劲度模量或劲度模量变化率m指标对温拌沥青的低温性能评价存在一定片面性,综合考虑沥青低温变形能力和应力松弛能力的低温连续分级温度、k指标及J指标能更加精确地评价温拌沥青的低温性能。     

电气石负离子粉改性沥青路用性能研究

选取3种目数的电气石负离子粉,在助剂的作用下,剪切制备出电气石负离子粉改性沥青,通过针入度试验、软化点试验、动态剪切流变试验(DSR)、弯曲梁流变试验(BBR)、旋转黏度试验,分析不同目数及掺量的电气石负离子粉对沥青的感温性能、高温性能、低温性能、黏温特性等路用性能影响规律,并采用水煮法评价了电气石负离子粉对沥青与集料的黏附特性。研究结果表明:随着电气石负离子粉的目数与掺量的增大,改性沥青的PI值逐渐增大,即改性沥青的感温性能得以改善;软化点、车辙因子G*/sinδ及黏度均呈增大趋势,表明电气石负离子粉的掺加可有效提升沥青的高温变形能力;蠕变劲度S降低、蠕变劲度变化率m变大,电气石负离子粉沥青具有良好的低温抗裂性能;此外,电气石负离子粉也可提升沥青与集料间的黏附作用。     

基于CAM模型的沥青低温性能研究

为了在广泛的时间域和频率域内研究沥青低温性能,对4种沥青进行低温小梁弯曲试验(BBR),文中利用CAM模型进行劲度模量主曲线的绘制,预测了更宽温度范围、更广加载时间的劲度模量。结果表明,随着温度的降低,沥青的劲度模量增大,蠕变速率减小,低温抗开裂能力发生衰减;对比4种沥青混合料的低温性能发现, 4种沥青的低温性能排序为高黏高弹沥青SBS沥青90号基质沥青70号基质沥青。     

高黏沥青砂的松弛特性研究

以温度、加载速率、初始应变为影响因素,通过单轴拉伸松弛试验对高黏沥青砂的松弛特性进行研究。首先,将高黏弹性沥青砂切割成工字形试件。然后,在单轴拉伸强度试验过程中发现采用预切缝工字形试件能充分表达沥青混合料抗拉伸性能并确定了松弛试验的初始应变值。试验表明:在不同温度下高黏沥青砂呈现明显且相似的松弛特性,其松弛模量与加载速率成正相关;随着初始应变值的增加松弛模量呈先增后减的趋势,这是因为高黏沥青砂也从线弹性变形到弹塑性变形甚至出现损伤,而且随着初始应变值增大损伤程度也同样增长并发育成为裂纹;高黏沥青砂的松弛特性随温度变化响应迅捷,当温度偏低时有可能导致破坏过程提前;利用六单元广义Maxwell模型可以很好地刻画其松弛特性,为今后高黏沥青砂损伤模型的探究提供基础。     

细集料沥青混合料的微观形貌及界面黏附性能

为深入分析细集料沥青混合料的微观形貌及界面黏附性能,预防沥青路面水损害,综合利用扫描电镜及超景深显微镜分析集料表面、砂浆及细集料沥青混合料的微观形貌和界面失效形式;借助流变仪测试砂浆内部沥青-集料界面的相互作用力;利用改进的水煮法半定量评价混合料的吸附性能和剥落性能。低温时,提高测试温度,砂浆复数模量增大,沥青-集料相互作用不断降低;高温时,3种砂浆的复数模量结果相近。结果表明:细集料沥青混合料对温度和环境敏感性较强;钢渣沥青混合料的界面黏附性要比玄武岩和安山岩沥青混合料的界面黏附性好。     

湿度对沥青混合料性能影响研究

为研究湿度对沥青混合料性能影响,采用真空干燥箱和恒温恒湿箱对AC-20C沥青混合料试件进行湿度养生,开展单轴贯入试验、三轴试验、低温弯曲试验以及单轴压缩动态模量试验,获得所选用沥青混合料的高低温性能和不同温度、频率下的动态模量和相位角,并绘制动态模量主曲线。通过分析试验结果,得到如下结论：湿度对沥青混合料的高温性能影响较大,随着湿度增加,沥青混合料黏聚力减小,其高温稳定性主要依靠集料的嵌挤作用;气态水在沥青混合料内部因温度下降而转化为固态会破坏沥青混合料的沥青-集料界面特性,从而导致沥青混合料的低温性能快速下降;湿度对沥青混合料常温黏弹特性也有较大程度影响,具体表现为随着湿度增加,相位角对温度变化更加敏感,同时沥青混合料的动态模量主曲线在低频区间逐渐降低,损害了沥青混合料在该区间抵抗永久变形能力。     

高模量改性沥青低温性能多指标评价研究

为准确评价高模量改性沥青的低温性能，选取了有代表性的3种高模量剂以不同掺量进行高模量改性沥青的制备，通过傅里叶红外光谱试验研究了高模量剂对沥青的改性机理，并在-12℃下开展了样品压力老化下的BBR试验，得到各高模量改性沥青的劲度模量S、蠕变速率m等低温参数。利用Burgers模型分别对3种高模量改性沥青蠕变柔量曲线进行拟合，通过劲度模量S、蠕变速率m以及Burgers模型参数构建了低温评价指标，即k指标、黏性流动参数η₁和综合柔量参数J_C,并分别与混合料的最大弯拉应变进行相关性分析。结果表明：k指标、η₁和J_C相对S和m值，综合考虑了沥青的应力松弛能力和变形能力，且与混合料的最大弯拉应变具有显著相关性，能够更加科学准确地对高模量改性沥青的低温性能进行评价。不同高模量改性沥青所表现的低温性能也不尽相同，进行多指标评价研究，能在一定程度上为工程应用提供理论参考。     

空隙特征对沥青混合料低温抗裂性能的影响

沥青混合料是复合材料,其空隙大小及位置分布,闭合空隙和相通空隙等对其结构及性质有很大影响.通过对沥青混合料典型结构空隙特征在不同温度、不同沥青品种条件下的低温静态力学特性、静态劲度模量、动态劲度模量的研究表明:沥青混合料的级配类型不同,其混合集料的空隙率不同;沥青混合料低温性能差异明显.     

抗剥落剂和纤维对热(温)再生沥青混合料水稳定性及抗裂性能的影响

为了改善高RAP掺量热再生和温再生沥青混合料的水稳定性、低温抗裂性及抗疲劳耐久性,基于沥青表面能测试和黏附功计算,研究了老化沥青、温拌剂、纤维、抗剥落剂对沥青-集料黏结强度的影响,进而采用车辙试验、低温弯曲试验、冻融循环试验和四分点加载疲劳试验研究了纤维和抗剥落剂对热再生混合料路用性能和抗疲劳耐久性的影响,并揭示了纤维和抗剥落剂对热再生混合料水稳定性和低温抗裂性能的影响机理。研究结果表明,导致热再生和温拌再生水稳定性较低的原因是沥青老化后表面能的降低,掺加温拌剂降低了沥青的表面能,降低了沥青-集料界面的黏结强度;掺加抗剥落剂、纤维剂纤维与抗剥落剂复合改性剂可显著改善沥青表面能、增大沥青与集料之间的粘附功,提高沥青与集料之间的粘附性;将抗剥落剂与纤维复配可显著改善热(温)再生沥青混合料的低温性能,纤维与抗剥落剂不仅显著提高了热(温)再生混合料的劈裂强度和水稳定性,也延缓了冻融循环作用下热(温)再生混合料劈裂强度的衰变历程;掺加抗剥落剂、纤维剂纤维与抗剥落剂复合改性剂均可显著改善热(温)再生混合料的弯曲劲度模量和抗疲劳寿命,,纤维与抗剥落剂复合改性热再生混合料的各项路用性能均满足规范要求,建议优先采用玄武岩与抗剥落剂复配方案来改善高RAP掺量热(温)再生混合料的耐候性。     

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。     

干拌胶粉改性沥青混凝土松弛性能的细观研究

沥青混凝土的松弛性能与低温抗裂性能密切相关,为了研究废旧轮胎胶粉对沥青混凝土松弛性能的影响,基于复合材料细观力学理论,将胶粉改性沥青混凝土视为由沥青混凝土和胶粉组成的两相复合材料,建立了胶粉改性沥青混凝土的松弛性能预测模量,通过沥青混凝土和胶粉黏弹性能参数的输入,对胶粉改性沥青混凝土的松弛性能进行预测分析。结果表明:胶粉的掺入使得沥青混凝土的松弛模量降低,提高了低温抗裂性能。考虑胶粉黏弹性能对松弛性能预测结果的影响很小,可以将模型进行简化,在预测时可以将胶粉视为弹性材料忽略其黏弹性能。     

中东岩沥青复合改性沥青低温性能研究

为了研究中东岩沥青作为改性剂对于改性沥青低温性能的影响,采用BBR试验方法,对不同掺量下的岩沥青改性沥青、TB+岩沥青复合改性和TB+SBS+岩沥青复合改性沥青的劲度模量和蠕变曲线斜率进行试验,结果表明岩沥青掺量小于4%时对于改性沥青低温性能有利,大于8%时大幅降低改性沥青低温性能;高掺量的TB加入能够在一定程度弥补岩沥青对低温性能造成的不利影响;SBS对于低温性能有利,但影响不大。     

混合料试件中沥青微尺度力学性能原位判别方法研究

为了实现在混合料试件中直接判别沥青微尺度力学性能的想法,确定沥青微尺度力学性能与混合料试件路用性能之间的相关关系,以不同老化程度沥青成型的混合料样本为研究对象。首先,采用冻融劈裂试验、60℃车辙试验和-10,15℃劈裂强度试验,对混合料的抗水损坏性能、高温性能、低温性能以及抗劈裂性能进行评价,研究了沥青老化程度对于混合料宏观尺度性能的影响;然后,采用低温冷冻再切割的方法制备混合料试件显微观测样本,针对选定的样本测试区域利用原子力显微技术(AFM),直接测试(原位)混合料中沥青的微尺度力学性能;利用AFM附带的专业分析软件提取力学图像中局部区域像素点的力学信息,分析了沥青微尺度模量和微尺度黏附力的量化表征方法,获取了混合料中老化沥青微尺度性质的演变规律;最后,基于统计分析方法,建立了沥青微尺度性能与混合料宏观性能的相关关系。研究表明:采用AFM技术可以实现混合料中沥青力学性质的原位测试,混合料中未老化沥青模量集中在420～500 MPa,黏附力集中在27～36 nN;随着沥青老化程度的加深,微尺度模量升高,微尺度黏附力降低。沥青微尺度力学性能的演变规律与混合料宏观尺度性能存在很好的一致性,证实了AFM技术用于混合料试件中沥青性能原位识别的可行性。     

冻融循环作用下高黏高弹沥青混凝土动力学特征及损伤演化行为

长期冻融循环损伤作用严重影响高黏高弹沥青混凝土服役安全性与耐久性，依据动力学性能研究其冻融损伤特性、损伤机理及发展规律具有重要现实意义。为此，采用宏细观方法从动力学性能衰减角度研究高黏高弹沥青混凝土的冻融循环损伤问题，通过室内冻融循环试验、动态力学行为分析、沥青流变和黏附性测试及内部细观结构观察明确了其性能衰减规律和冻融损伤机制，优化了性能评价指标和损伤演变模型。研究结果表明：2S2P1D模型的拟合优度在0.98以上，能够较好地反映冻融循环损伤对动态力学性能的影响规律。沥青硬化效应和沥青-集料交互作用劣化的相互竞争机制使得高黏高弹沥青混凝土冻融损伤表现复杂，但冻融损伤后能够在常见缩减频率[10^-3 Hz, 10³ Hz]中频(中温)区交通荷载和气候环境下保持较好的动态力学性能。高黏高弹沥青混凝土动态力学性能在高频(低温)和低频(高温)区表现出“保持-加速-平衡”的冻融损伤趋势，高频(低温)、低频(高温)极限模量比能够反映内部结构冻融损伤特征，据此建立的损伤演变模型能够较准确地反映内部材料结构劣化规律(判定系数R²>...     

高模量与高黏沥青老化前后动态力学性能研究

为研究高模量、高黏沥青老化前后动态力学流变特性,优化性能评价指标,利用动态剪切流变仪(DSR)和弯曲梁流变仪(BBR)对原样、RTFOT和PAV沥青进行了黏弹性能、抗车辙性能、抗疲劳性能及抗裂性能测试.结果表明:储能模量G'、损耗因子tanδ以及延迟弹性恢复指标εp/εL能够准确评价不同类型沥青老化前后力学性能,其中高模量沥青抗车辙能力和延迟恢复抗变形能力最佳,而高黏沥青抗疲劳和低温抗裂能力最优;但沥青抗老化能力基于不同力学流变指标的分析结果而异,对低温指标,高黏沥青优于高模量沥青,中、高温指标则相反.总之,对高模量、高黏等特征性显著的沥青建议选择合理试验参数,增加PAV或延长老化等作用条件,结合主导因素指标进行综合评价.     

纳米熟石灰改性沥青混合料水稳定性能

为了分析纳米熟石灰对沥青/集料界面黏附的提升效果,采用改进的水煮法探究纳米熟石灰改性沥青膜在集料表面的剥落行为,评价纳米熟石灰改性沥青在集料表面的抗水剥离能力。在此基础上,成型密级配沥青混合料(AC),并借助间接拉伸试验分析纳米熟石灰对沥青混合料水稳定性能的增强特性。结果表明：纳米熟石灰的添加提高了沥青的黏聚、黏附以及与集料的配伍作用;当纳米熟石灰掺量高于1%时,其对沥青/集料体系的黏附作用及混合料水稳定性能的提升幅度下降,建议纳米熟石灰掺量取用1%(占沥青的质量比)。     

高黏复合改性橡胶沥青技术性能研究

采用弯曲梁蠕变试验、线性振幅扫描试验分析高黏复合改性橡胶沥青的流变性能,并对其与SBS、高黏沥青进行了黏度试验和储存稳定性试验分析,研究了3种沥青的抗紫外线老化性能,最后采用显微镜分析了3种沥青的微观结构。结果表明:相较于SBS改性沥青和高黏沥青,高黏复合改性橡胶沥青的弹性恢复性能、低温抗开裂性能、疲劳性能和抗紫外线老化性能更优;高黏复合改性橡胶沥青具有高温黏度小、低温黏度大的特点,比高黏沥青更易于施工;另外,高黏复合改性沥青的储存稳定性显著提高,可实现橡胶沥青的工厂化生产。