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。     

短期老化对聚合物改性沥青流变学特性的影响

为了探究短期老化作用对聚合物改性沥青的流变性能产生的影响,利用扫描电子显微镜(SEM)、动态剪切流变试验(DSR)、重复蠕变恢复试验(RCRT),从宏观与微观角度对短期老化前后的橡胶粉改性沥青和SBS改性沥青四种沥青试样进行沥青微观结构以及高温流变性指标评价。SEM试验结果表明短期老化作用使沥青的组分和改性剂结构发生改变而导致沥青与改性剂结合情况变差,沥青变硬;通过DSR与RCRT试验结果可知无论老化前后在不同温度及频率下橡胶粉改性沥青均较SBS改性沥青具有较强的抗变形能力,且短期老化对SBS改性沥青产生的影响要大于橡胶粉改性沥青。     

高模量沥青结合料流变特性

为提高沥青路面的耐久性,丰富长寿命路面结构组合方案,急需对沥青结合料高模量技术开展深入研究。研究围绕2种高模量技术手段,采用常见的高模量剂HM-A制备改性沥青以及20号硬质沥青,分别采用差示扫描量热（DSC）试验研究2种结合料的物质组成特性,采用动态剪切流变（DSR）试验和多应力蠕变恢复（MSCR）试验分析热氧老化前后沥青流变性能及高温流变性能,开展了黏弹物理模型参数分析,最后运用汉堡车辙试验、动态模量试验进行比较。研究结果表明：硬质沥青老化前后温度敏感性低于高模量改性沥青;老化沥青的相位角δ较老化前下降,车辙因子G^*/sinδ较老化前升高;同温度下,随着应力增大不可恢复蠕变柔量J_nr增大、蠕变恢复率R减少,在相同应力下随着温度增大J_nr增大、R减小;Burgers模型说明温度对沥青结合料的黏弹性影响显著,HM-A对基质沥青高温性能提升明显,最佳掺量为8%。其中,高模量剂与基质沥青标号匹配方可发挥出高模量沥青的优势。     

蒙脱土对沥青耐老化性能影响研究

为分析蒙脱土改性沥青抗老化性能,首先制备不同季铵盐改性有机蒙脱土,分析其层间结构,选取层间间距较大的双十八烷基二甲基氯化铵蒙脱土(DOAC/OMMT)和钠基蒙脱土(Na-MMT)制备改性沥青,并进行短期和长期老化;采用沥青3大指标试验、动态剪切流变试验(DSR)和沥青4组分试验,分析改性沥青热氧老化前后基本物理性能、流...     

岩沥青-丁苯橡胶复合改性沥青路用性能研究

为了在不影响岩沥青(BRA)高温性能和抗老化性能的基础上改善其低温性能,该文拟使用丁苯橡胶(SBR)与BRA对基质沥青进行复合改性。通过向BRA改性沥青中添加不同类型(胶粉和胶乳)和掺量(0、2%、4%、6%、8%)的SBR制备复合改性沥青。采用低温弯曲梁试验(BBR)评价复合改性沥青的低温性能,同时根据TFOT和PAV试验方法对复合改性沥青进行老化处理,并通过对比复合改性沥青老化前后旋转黏度试验(RV)和动态剪切流变试验(DSR)的试验结果揭示两种复合改性沥青的抗老化性能。研究结果表明:就低温性能而言,SBR胶乳的改性效果优于SBR胶粉。BRA改性沥青优异的高温性能几乎不受SBR胶乳的影响,但当其掺量达到或超过6%时表现为抗车辙性能的降低,且降低了沥青胶结料的抗老化性能。综合各项路用性能指标,建议SBR胶乳/胶粉的掺量为4%?6%。     

纳米碳酸钙对道路石油沥青流变特性的影响

该文评估了纳米碳酸钙作为改性剂,对沥青的流变特性的影响。采用旋转薄膜烘箱(RTFO)和压力老化容器(PAV)分别模拟沥青的短期和长期老化。利用布氏旋转黏度(RV),动态剪切流变仪(DSR)和弯曲梁流变仪(BBR)测试了纳米碳酸钙加入量对沥青流变性能的影响。采用多重应力蠕变回复试验(MSCR)对纳米碳酸钙改性沥青结合料高温抗车辙性能进行研究,并采用线性振幅扫描(LAS)试验对纳米碳酸钙改性沥青的疲劳寿命进行了分析。黏度测试结果表明:由于纳米碳酸钙的硬化效应,使得沥青的黏度增大;DSR和BBR试验结果表明:纳米碳酸钙能够提高沥青的高温抗车辙性能,而对沥青的低温性能影响不大;MSCR结果表明:纳米碳酸钙改善了沥青的弹性恢复性能、降低了不可恢复变形;LAS试验结果表明:添加纳米碳酸钙后,沥青的抗疲劳性能有所降低。     

层状双氢氧化物改性沥青及其混合料的疲劳特性研究

该文研究了层状双氢氧化物(LDHs)对沥青混合料疲劳特性的影响和几种LDHs质量比改性沥青的不同老化水平(薄膜烘箱老化试验和紫外老化)下的性能。薄膜烘箱老化(TFOT)和紫外老化(UV)分别用于模拟沥青短期现场热氧老化和长期现场紫外光老化。通过动态剪切流变(DSR)和间接拉伸疲劳试验分别评估了LDHs对其改性沥青及其混合料疲劳特性的影响。结果表明:采用LDHs能够改变应力控制模式下沥青的疲劳特性。改性沥青混合料与基质沥青制备的沥青混合料相比具有更佳的疲劳性能。采用LDHs作为沥青改性剂能够提高沥青路面的服务寿命。     

Sasobit温拌改性沥青流变性能研究

本文介绍了Sasobit温拌改性沥青的制备工艺和改性机理,通过动态剪切流变试验(DSR)研究了原样沥青和经RTFOT老化后沥青及经PAV老化后沥青的流变性能,然后利用弯曲梁流变试验(BBR)分析了Sasobit温拌沥青的低温流变性能,并与基质沥青和SBS作对比。结果表明,原样沥青和老化后沥青的车辙因子有所增加,但其疲劳因子有一定程度的下降;温拌剂对于沥青的低温流变性能有负面影响。     

聚氨酯固-固相变材料改性沥青的流变性能与改性机理

为评价聚氨酯固-固相变材料(PUSSPCMs)作为沥青改性剂的潜力，确定PUSSPCMs对沥青流变性能的影响及作用机理，以不同质量分数的软段制备了PUSSPCMs(P70、P75、P80、P85和P90)及PUSSPCMs改性沥青，采用沥青调温性能、动态剪切流变(DSR)以及弯曲梁流变(BBR)试验测试了热性能和流变性能，并借助差示扫描量热(DSC)、红外光谱(FTIR)和原子力显微镜(AFM)分析了改性机理。结果表明：PUSSPCMs改性沥青较基质沥青的调温性能、抗变形和高温性能提高，低温性能降低；PUSSPCMs软段质量分数增加，PUSSPCMs改性沥青的调温性能和低温性能明显提高，抗变形和高温性能降低，其中P90沥青具有最好的调温性能和低温性能，而P70沥青的抗变形和高温性能最好；PUSSPCMs的储能放热性能优良，P90焓值较高而P70相变起始温度较低，焓值与PUSSPCMs改性沥青的调温性能高度相关。PUSSPCMs与沥青之间未产生新的官能团，为物理改性；PUSSPCMs对沥青微观形貌影响显著，弹性模量增大，但随着软段质量分数增加，沥青“蜂状结构”增多而周边相态差异降低，弹性...     

几种改性沥青粘弹性与高温性能的评价与分析

在不同的试验温度下,对热老化前后的Duroflex改性沥青、岩沥青改性沥青和SBS改性沥青进行动态剪切流变试验,采用相位角和车辙因子指标评价改性沥青的粘弹性特征、抗车辙能力以及温度敏感性。试验结果表明：Duroflex改性剂与岩沥青均可以增加沥青的高温弹性和抗车辙能力,改性效果随着改性剂掺量增加而增大,随着温度的升高而降低,经热老化后Duroflex改性沥青与岩沥青改性沥青的弹性特征增强、抗车辙能力提高;SBS改性沥青的弹性比例随着温度的升高而增大,经热老化后的弹性比例减小,但仍强于Duroflex改性沥青与岩沥青改性沥青;SBS改性沥青车辙因子对温度敏感性小于Duroflex改性沥青与岩沥青改性沥青。此外,采用现行superpave胶结料分级标准,对SBS改性沥青的分级较为合适,而对Duroflex改性沥青和岩沥青改性沥青可能过于苛刻。     

有机化改性纳米碳酸钙对沥青抗老化性能的影响研究

采用硬脂酸对纳米碳酸钙(NCa)进行有机化改性,制备有机纳米碳酸钙(SNCa)改性沥青,分别采用薄膜老化试验(TFOT)和压力老化试验(PAV)模拟沥青的短期热老化和长期热老化。分别采用傅里叶红外光谱仪(FTIR)、沥青的三大指标和黏度试验、动态剪切流变仪(DSR)对老化前后的沥青的化学结构、物理性能和流变性能进行研究,探究纳米碳酸钙能否提高沥青的抗老化性能,以及有机化改性能否提高纳米碳酸钙的改性效果。结果表明:添加NCa和SNCa后,TFOT和PAV老化后,沥青的羰基和亚砜基指数降低;物理性能的衰减幅度以及复数模量增加减小;NCa和SNCa能够提高SK70基质沥青的抗老化性能,随着掺量的增大,沥青抗老化性能增强;相同掺量条件下,SNCa对基质沥青抗老化性能的改性效果显著优于NCa,表明硬脂酸有机改性后,NCa与沥青的配伍性增强,NCa能够以更大横纵比分布于沥青基体中,因此具有更好的改性效果。     

多聚磷酸与SBS的混合试验研究

近年来,很多沥青混合料供应商将多聚磷酸(PPA)与聚合物混合使用,生产不同性能等级(PG)的沥青结合料.PPA的添加使得SBS的百分比降低,这是否会降低PPA与SBS混合制得的沥青结合料的路用性能?为此,该文研究添加和不添加PPA的沥青结合料的试验性能,包括沥青结合料试验(PG等级评定和MSCR试验)和混合料试验(动态模量、在短/长期老化条件下弯曲梁的疲劳试验以及重复荷载试验).结果表明:PPA与SBS混合改性沥青结合料的性能与单独SBS改性的性能基本相同.而在HMA的抗车辙和抗疲劳性能方面,PPA与SBS混合改性沥青具有明显的改善效果.     

时温作用下溶解性胶粉改性沥青流变性能研究

通过离析试验、黏度试验、动态剪切流变(DSR)时间扫描试验和多应力蠕变回复(MSCR)试验、弯曲梁蠕变劲度(BBR)试验评价时温作用下沥青的流变性能。结果表明:脱硫降解后,胶粉改性沥青黏度降低,存贮稳定性改善,低温流变性质依然优于4.5%SBS改性沥青,但高温流变性能下降; 260℃、6 h是溶解性胶粉改性沥青制备过程中脱硫降解反应主导向老化反应主导过渡的临界条件,实现了当前研究条件下的充分脱硫降解状态。     

PPA&SBS复合改性沥青高温性能试验研究

为了研究不同掺量PPA和SBS复合改性沥青结合料高温性能,进行沥青三大指标试验以及动态剪切流变试验(DSR),并将复合改性沥青性能与SBS改性沥青进行对比。实验结果表明:不同掺量的PPASBS复合改性沥青高温性能均随温度升高而下降,且在温度大于52℃以后不同沥青高温性能相差不大,同种沥青高温性能降低趋于平缓;SBS2.0%+PPA0.5%和SBS3.0%+PPA1.0%两种复合改性沥青中,综合考虑路用性能及性价比后,高温性能最接近于SBS4.0%单独改性沥青的是SBS2.0%+PPA0.5%复合改性沥青,可在满足技术要求的前提下作为SBS4.0%单独改性沥青的替代。     

岩沥青改性沥青胶结料流变特性研究

针对岩沥青改性沥青胶结料的流变特性,通过动态剪切(DSR)、弯曲梁流变(BBR)、布氏旋转粘度试验,用PG分级评价体系对不同种类、不同掺量的岩沥青改性沥青进行性能测试与分析。动态剪切流变仪和弯曲梁流变仪为建立某时段蠕变曲线和劲度模量提供依据,Brookfield旋转粘度计通过计算剪切速率和剪应力测量沥青高温粘度。试验结果分析表明:加入岩沥青后沥青胶结料的PG高温等级提高、抗车辙因子增大、复数模量指数(GTS)增大、大大提高了沥青的高温稳定性和降低了温度敏感性,且随着掺量的增加变化幅度增大;岩沥青掺量控制在一定范围内,不会对沥青胶结料的低温性能产生大的不利影响。     

老化对新型聚合物改性沥青流变性能的影响

为了深入了解老化前后克裂王改性沥青在不同温度下流变性能的变化,采用DSR实测的方法,在不同温度下对老化前后的克裂王改性沥青流变性能变化进行系统的研究。试验结果表明:在25~41℃条件下,随着温度的升高,老化前后克裂王沥青的抗疲劳开裂性能越来越好,长期老化克裂王改性沥青的温度敏感性要强于短期老化和原样克裂王改性沥青,相同温度下克裂王沥青的抗疲劳开裂性能优于70#基质沥青。在45~85℃条件下,随着温度的升高,老化前后克裂王沥青的抗车辙性能越来越差,原样克裂王沥青的温度敏感性要强于短期老化克裂王沥青,相同温度下克裂王沥青的抗车辙性能与70#基质沥青基本一致。在135~175℃条件下,相同温度,短期老化克裂王沥青的抗剪切性能要优于原样克裂王沥青;随着温度的升高,短期老化克裂王沥青和原样克裂王沥青的抗剪切能力都呈下降的趋势。     

多聚磷酸与橡胶粉复合改性沥青性能研究

该文使用多聚磷酸(PPA)、橡胶粉(CR)和基质沥青制备PPA橡胶粉复合改性沥青,为研究PPA橡胶粉复合改性沥青的性能进行了常规性能试验、动态剪切流变试验(DSR)、旋转薄膜加热试验(RTFOT)和存储性试验,对不同掺量及老化前后的沥青性能进行分析。结果表明:PPA和橡胶粉都能够提高沥青的高温性能,橡胶粉对沥青的低温性能有一定改善作用;橡胶粉掺量越高,抗老化性能越差,而PPA能够提高沥青的抗老性能;改性沥青的存储稳定性随着橡胶粉掺量的增加而降低,PPA对沥青的存储稳定性几乎没有影响。     

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。     

基于化工合成蜡掺量制备温拌橡胶改性沥青的性能研究

本文试验不同化工合成蜡掺量下,橡胶改性沥青在高温、常温、低温下的性能。橡胶改性沥青复配5个不同掺量化工合成蜡,分别为沥青质量的0%、1.5%、2.5%、3.5%、4.5%,制备温拌橡胶改性沥青。通过旋转薄膜老化试验和压力老化试验模拟改性沥青的短期老化过程和长期老化过程。通过布氏旋转粘度试验、动态剪切流变试验和低温弯曲小梁流变试验对改性后沥青进行高性能沥青路面(Superpave)沥青胶结料试验评价。试验结果表明:(1)通过复配化工合成蜡可以降低橡胶改性沥青135℃的粘度值;(2)复配较高掺量化工合成蜡的橡胶改性沥青满足高性能沥青路面(Superpave)中关于沥青的技术要求,尤其是抗开裂系数,即疲劳因子(G*sinδ)和蠕变劲度满足技术要求;(3)当化工合成蜡掺量达到3.5%时,温拌橡胶改性沥青具有温拌效果,沥青施工拌合和压实温度大大降低。     

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。