生物改性沥青老化过程中的流变性能研究

为探究基于动物排泄物的生物结合料对石油沥青老化过程中流变性能的影响,采用无氧环境下高温加压的热处理方法(380℃、10.3 MPa)从猪粪中提炼生物质重油,并制备生物沥青共混物,通过布氏旋转粘度(RV)试验、动态剪切流变(DSR)试验及弯曲梁流变(BBR)试验进行不同老化条件下的流变性能综合评价,并利用傅里叶红外光谱(FTIR)技术,对比分析了生物改性前后沥青老化过程中的化学组分变化。结果表明:老化前后的生物改性沥青的粘度均低于其对应石油沥青;各老化条件下,生物改性后的沥青相位角δ和复数剪切模量G*均减小,表明生物重油可提高沥青结合料的弹性,而降低其刚性;生物结合料能有效提高沥青的抗温缩开裂性能;此外,掺入生物结合料后沥青的化学组分并无明显变化,但其抗老化性能有所增强。     

基于废食用油的生物结合料共混沥青及其混合料性能研究

为应对使用石油沥青不断上升的成本和环境保护压力,从废食用油中提取生物结合料作为替代产品,并分别与3种石油沥青(PG 58-28、PG 76-22和PG 82-16)混合,制备出不同质量共混比例的生物结合料共混沥青及其混合料,通过PG分级试验、多应力蠕变恢复试验(MSCR)、动态模量、流变数、间接拉伸和水稳定性等试验,综合评价了沥青及其混合料的路用性能。结果表明:生物共混沥青的抗车辙和疲劳性能劣于石油沥青,而低温延展性有所改善;沥青混合料掺加生物结合料后的刚度、抗车辙和中等温度疲劳性能均有所下降,但其低温抗裂性明显提高;生物结合料共混沥青混合料水稳定性满足AASHTO相关要求,具体变化规律还有待进一步研究。     

多聚磷酸对沥青化学组分与路用性能的影响

在中国,由于交通量和荷载的增加,改性沥青的使用量迅速增长。目前已经使用许多改性剂改善沥青的性能来满足规范的要求。这些改性剂包括有机和无机材料,如硅藻土、SBS、SBR和多聚磷酸(PPA)等。该文研究多聚磷酸(PPA)对沥青路用性能的影响及路用性能和化学组分之间的关系。结果表明:PPA对沥青的路用性能和化学组分的影响取决于基质沥青。胶体指数表明PPA对沥青的路用性能和化学组分有显著的影响。不同沥青经PPA改性后的路用性能和化学组分之间有很好的相关性。     

道路用生物质材料的研究现状与应用展望

生物质材料由于其环保、可再生与可降解等优点在国内外各行业都得到广泛应用。该文针对公路工程的特点,以路用生物质材料物化属性为出发点,结合中国生物质原料的分布特点与材料属性,对道路用生物质材料的国内外研究现状与应用展望进行了详细介绍。分析结果显示:中国存在竹木、大豆等大量的生物质资源,通过适当的物理或化学改性手段,可以制备成生物结合料、纤维、沥青改性剂等路用材料,有效减少公路工程行业的碳排放,实现绿色交通。     

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。     

生物油再生沥青胶结料路用性能分析

为研究生物油再生沥青胶结料的路用性能，分析比较了基质沥青与生物油再生沥青胶结料的流变性质与化学特性。首先通过三大指标与黏度测试确定生物油在老化沥青中的最佳掺量；之后重点分析最佳生物油掺量下再生沥青与基质沥青的高温与疲劳性能，高温性能通过多应力蠕变回复试验（MSCR）测试，疲劳性能通过DSR时间扫描测试；最后利用红外光谱（FTIR）和凝胶渗透色谱（GPC）测试分析2种沥青的化学特性。研究结果表明：10%生物油可恢复老化沥青针入度与延度至基质沥青水平；基质沥青与10%生物油再生沥青的PG分级分别为PG64-16与PG70-16；MSCR结果表明再生沥青相比基质沥青具有较好的高温性能；N_f50指标表明再生沥青的抗疲劳性能较基质沥青胶结料更好，因为2种沥青模量相近，再生沥青的弹性组分含量更高；FTIR结果表明生物油稀释了老化沥青中高极性的亚砜基；GPC结果表明生物油降低了老化沥青中的大分子和小分子含量，改善了老化沥青分子量分散度。生物油改善了老化沥青的路用性能和化学特性，是一种较有潜力的沥青再生剂。     

几种废木生物油改性沥青混合料力学性能比较研究

旨在评估3种废木生物油(原样生物油、脱水生物油和聚合物改性生物油)以不同比例(比例分别为5%和10%)添加入传统沥青中对沥青混合料性能的影响。分别采用沥青路面分析仪(APA)试验、四点弯曲梁疲劳试验和间接拉伸(IDT)强度试验评估沥青混合料的抗车辙、抗疲劳和拉伸强度。试验结果表明,添加生物油可显著提高沥青混合料的疲劳性能,而对车辙性能并没有显著的影响,此外对拉伸强度略有影响。同时,聚合物改性生物油与其他两种改性沥青混合料相比具有更优的性能。室内试验结果的统计分析结果与上述结论一致。研究结果表明,废木生物油可以用为路面石油沥青胶结料的一种改性剂。     

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。     

基于化学组成对掺加Sasobit温拌橡胶沥青降粘机理的研究

沥青胶结料主要是由不同组分所形成的复杂胶体结构,所以组分以及胶体结构的变化很大程度上影响着沥青胶结料的粘度。通过对橡胶沥青、温拌橡胶沥青(Sasobit掺量:2%,3%,4%)的组分含量以及热效应进行试验分析,研究不同Sasobit温拌剂对橡胶沥青的降粘机理的影响。结果表明:胶粉加入基质沥青后改变了沥青的胶体结构,形成橡胶沥青混溶体系,这使得沥青中轻质组分减少,分子量较大的组分增多,从而导致橡胶沥青的粘度增大;Sasobit加入橡胶沥青之后,它使得橡胶沥青化学组分中的饱和分含量增加,沥青质含量减少;随着Sasobit含量的增加,橡胶沥青胶结料向溶胶型状态改变的越明显,橡胶沥青胶结料的流动性能得到大大的改善,高温粘度也大大降低。     

应力吸收层橡胶沥青混合料的路用性能

针对橡胶沥青作为应力吸收层的特性,分别进行低温弯曲试验、拉伸与拉压疲劳试验,分析橡胶沥青结合料的路用性能,并与SBR改性沥青进行对比.结果表明:橡胶沥青混合料具有优良的低温抗裂、抗拉伸与抗拉压疲劳性能,能够达到应力吸收层沥青结合料的性能要求,其性能明显优于单一改性剂SBR改性沥青.     

DOP对LDPE改性沥青性能影响的试验研究

为了改善低密度聚乙烯(LDPE)改性沥青低温柔韧性,将增塑剂DOP掺入LDPE改性沥青对其进行增塑。通过改变LDPE、DOP掺量,对沥青进行沥青的常规试验,评价了沥青的针入度体系指标;对不同掺量的改性沥青进行了化学四组分试验与离析试验,研究了两种改性剂对沥青各组分变化影响的规律及复合改性沥青的储存稳定性;基于车辙试验,低温小梁弯曲试验,水稳性能试验,研究了DOP对LDPE改性沥青的路用性能的影响。试验结果表明:根据常规试验结果,推荐LDPE添加量为5%～6%,DOP添加量为2. 5%～3%;LDPE与DOP的加入均会改变沥青的化学四组分所占比例;掺入DOP能提高LDPE改性沥青的储存稳定性; DOP能明显提高LDPE改性沥青混合料的低温性能,同时复合改性沥青混合料也拥有良好的高温稳定性和水稳定性能。     

聚合物改性沥青再生结合料微观分析

聚合物改性沥青混合料的回收再利用,对节约能源和保护环境具有重要意义。通过高压搅拌法从废旧混合料中提取沥青结合料,对比再生改性沥青(RPMAC)与室内老化改性沥青特性之间的差异,分别将现场与室内两种老化结合料按不同比例加入新制改性沥青(PMAC)中,通过傅立叶光谱试验(Fourier Transform Infrared,FTIR)分析聚合物改性对沥青氧化老化的影响;用凝胶渗透色谱试验(Gel Permeation Chromatograph,GPC)分析长期老化过程中沥青组分分子量的变化情况;用差示扫描量热试验(Differential Scanning Calorimet-ric,DSC)分析不同沥青蜡含量的差异。试验结果表明:加入再生改性沥青会增加沥青结合料的粘度,提高混合料的抗车辙性能,同时也会降低混合料的疲劳耐久性。     

SBS改性沥青疲劳特性影响因素分析

为了研究基质沥青、改性剂类型和改性剂掺量对SBS改性沥青结合料疲劳特性的影响,设计3因素5水平正交试验,采用动态剪切流变仪测试不同SBS改性沥青的疲劳因子。比较各种改性沥青在25℃时的损失剪切模量G^＊sinδ,得到以下结论：基质沥青是影响改性沥青疲劳特性最重要的因素,在试验所选择的五种基质沥青中改性SK90#沥青损失剪切模量最小;改性剂类型对沥青疲劳特性的影响次于基质沥青,使用星型改性剂的沥青疲劳因子小于使用线型改性剂的沥青;改性剂掺量对沥青疲劳特性的影响最小、整体来看随着改性剂掺量的增加,沥青损失剪切模量呈递减趋势。     

掺生物沥青的乳化沥青冷再生混合料强度特性及路用性能研究

为部分替代石油沥青产品,同时增大生物质重油的掺配比例,提出采用生物沥青与石油沥青共混生产乳化沥青,并将其用于乳化沥青冷再生混合料。选用两种乳化剂研究了不同生物重油掺量下乳化沥青的常规性能指标,进而研究了不同生物质重油掺配比例下乳化沥青冷再生混合料的劈裂强度、无侧限抗压强度和抗压回弹模量变化规律;基于室内加速加载模拟试验、低温SCB试验和间接拉伸疲劳试验研究了生物质重油对乳化沥青冷再生混合料路用性能的影响。试验结果表明,生物质重油与石油沥青共混后所生产的乳化沥青其各项性能指标均满足现行再生技术规范技术要求,采用生物质重油部分替代石油产品是合理可行的,推荐用于乳化沥青冷再生混合料的适宜生物重油掺配比例为30%~40%。     

木屑生物沥青对沥青结合料流变特性的影响

探讨木屑生物沥青(MX)添加于传统沥青的流变特性。将MX和传统黏结料(70号沥青和90号沥青)分别依重量百分比1∶1、1∶2、1∶3及1∶4掺配,进行基本物理性质试验与使用动态剪切流变仪(DSR)于不同试验条件下研究沥青黏结料的流变行为,探讨不同MX添加于传统沥青的黏度与蠕变行为。研究结果表明:沥青黏结料的复合模量(G*)随MX含量增加而上升,相位角则反之,同时可降低老化现象并有助于抵抗车辙,由于MX含丰富矿物填充料,沥青黏结料容易产生离析现象。DSR试验得到MX改性沥青黏结料的零剪切黏度(ZSV)、稳态黏度(SSV)与低剪切黏度(LSV),三种黏度特性于低频时都不随剪应变率改变且黏度值相近,此区间的沥青黏结料特性稳定,因此可做为抗车辙指标。为木屑生物沥青的进一步的研究与工程应用奠定了理论基础。     

掺入石油沥青的环氧沥青混合料力学特性研究

为获得经济可行且路用性能优良的环氧沥青类材料,将环氧沥青(EA)与石油沥青进行调配,对掺配不同石油沥青种类与掺量的混合环氧沥青(MEA)混合料进行配合比设计,采用马歇尔试验、劈裂抗拉试验、小梁弯曲试验来评价MEA混合料的基本力学特性,并对MEA混合料的基本力学特性进行研究。研究表明:石油沥青的掺入,使得环氧沥青混合料强度特性有所衰减,但变形性能得到改善。     

天然岩沥青掺量对改性沥青及沥青混合料性能影响研究

岩沥青与石油沥青相溶性好,可以替代部分石油沥青。本文通过对不同掺配比例的岩沥青改性沥青及改性沥青混合料进行路用性能试验。试验结果表明,岩沥青的掺加改善了沥青及沥青混合料的高温性能和热稳定性能。综合考虑,建议天然岩沥青改性剂掺量为基质沥青质量的10%。     

SAMPAVE应力吸收层沥青结合料存储性能研究

通过对国产基质沥青进行类型和标号的试验选择,采用多种改性剂对基质沥青进行复合改性,并对改性剂的投料顺序、改性沥青的存储性能进行试验分析,研制出SAMPAVE应力吸收层沥青结合料,提出其生产工艺参数。综合性能指标结果表明:SAMPAVE应力吸收层沥青结合料性能分级达到PG76-28标准,完全满足应力吸收层混合料对结合料的要求。     

老化对沥青组分流变性、热力学性质及化学性质的影响

为了研究老化对沥青组分即沥青质和软沥青质的流变性、热力学性质及化学性质的影响,该研究运用动态智能剪切流变仪DSR,分析经RTFOT、PAV老化的AC-30沥青结合料及其单独组分的流变性能,并通过热重分析仪TGA、差示扫描量热仪DSC、棒状薄层色谱分析仪及红外光谱仪FTIR共同分析沥青结合料及其组分在老化前后的性能。结果表明:在正常摊铺温度中,沥青结合料的热稳定性主要与沥青质在氧化时具有较高的稳定性与较低的敏感性有关;沥青各组分的老化对沥青结合料的形态有显著影响。     

生物沥青调和沥青结合料与混合料性能指标的相关性分析

为探讨生物沥青调和沥青结合料与混合料性能指标之间的相关性,制备了掺量为0%、5%、10%、15%、20%的生物沥青调和沥青结合料和相应的AC-20C型沥青混合料,并进行了沥青结合料的常规性能试验、流变性能试验以及沥青混合料的高温性能试验、低温性能试验、力学性能试验。基于试验结果与数据分析,主要结论为:结合料与混合料高温性能指标之间基本上呈良好的线性相关性,但结合料的60℃黏度与混合料的高温性能指标之间不具有线性关系,而呈抛物线关系;结合料与混合料低温性能指标之间亦呈线性相关,但以延度作为生物沥青调和沥青低温性能评价指标的可行性有待进一步验证;与低温性能指标相比,结合料的针入度与混合料的高温性能指标之间的线性相关性更优,对于力学性能指标来说,针入度与抗压回弹模量之间线性相关性很好,而与劈裂强度之间则呈二次相关。