基于细观力学方法预测沥青混合料的低温模量及工程应用

沥青混合料是一种由沥青砂浆和粗骨料组成的复合材料,采用细观力学方法可以有效的预测沥青混合料低温模量,本文应用广义自洽模型,用来预测沥青混合料在-20℃和-35℃下的低温模量,并与M-T法进行对比。研究发现基质沥青混合料的低温模量低于SBS改性沥青的低温模量,并提出对内蒙新京高速公路临河至白疙瘩段的中面层材料由原来设计的SBS改性沥青改为基质沥青,顺利通过了工程验收。     

SBS改性沥青老化性能影响研究

文中选用2种基质沥青(70号、90号)分别制备得到SBS-70、SBS-90 2种SBS改性沥青,经过短期老化(RTFOT)、长期老化(PAV)试验,结合荧光显微、三大指标、温度扫描试验,研究SBS改性沥青老化性能影响。荧光显微试验结果表明,SBS改性剂与90号基质沥青具有更好的相容性,短期老化后SBS-90中的SBS氧化降解程度高于SBS-70。三大指标试验结果表明,2种改性沥青针入度和延度随老化程度增大而降低,2种改性沥青软化点随沥青老化程度增加而下降。温度扫描试验结果表明,2种SBS改性沥青复数模量在低温时随老化程度增大而升高,在高温时随老化程度增大而降低。相位角在短期老化后随温度升高出现先下降后上升趋势;在长期老化后,相位角随温度升高而上升。结合荧光显微、CMI、PAI结果表明,SBS-70抗老化性能优于SBS-90,SBS-90在老化时沥青相及SBS相氧化降解都更严重。在实际道路工程中更推荐采用E70作为基质沥青进行SBS改性沥青的制备。     

SBS改性剂与基质沥青的配伍性研究

为了经济合理的选择基质沥青与SBS改性剂及其掺量,课题采用SK90号和镇海90号两种基质沥青,岳化791、燕山4303、独山子T6302三种SBS改性剂,改性剂掺量为3．6％、4．0％、4．4％和4．8％,进行SBS改性剂与基质沥青的配伍性研究。研究结果表明：岳化791改性SK90号沥青低温性能突出,2者具有较好的配伍性;独山子T6302改性镇海90号沥青能在掺量较小的备件下,表现出良好的高、低温性能,2者配伍性最好。     

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。     

温拌剂对SBS复合改性沥青低温性能影响研究

通过室内试验,采用软化点试验、针入度试验和布式黏度试验对添加SNJ温拌剂的基质沥青和SBS改性沥青的中高温流变性能进行评价;采用弯曲梁流变试验对SNJ温拌剂的SBS改性沥青的低温流变性能进行评价。试验结果表明:掺加SNJ温拌剂后,基质沥青和SBS改性沥青的针入度下降、软化点升高、135℃布氏黏度显著下降。从弯曲梁流变试验来看,SNJ温拌剂的加入会引起基质沥青和SBS改性沥青劲度模量上升和蠕变速率的下降,低温性能明显下降。相比较而言,SNJ温拌剂对于基质沥青低温性能的不利影响更加显著,高掺量SBS下的复合沥青具有一定能力弥补温拌剂的不利影响。     

纳米碳酸钙/二氧化钛与SBS复合改性沥青流变性能研究

利用高速剪切法制备纳米CaCO3/TiO2/SBS复合改性沥青,采用正交试验,通过常规性能试验确定复合改性沥青中3种改性剂的最佳配比,并对比分析了基质沥青、SBS改性沥青和复合改性沥青高温和低温时的流变性能.结果 显示:复合改性沥青中改性剂的最佳配比为:1％纳米TiO2 +4％纳米CaCO3 +4％ SBS;与基质沥青和SBS改性沥青相比,复合改性沥青具有更好的高温抗车辙能力,但耐疲劳性能低于SBS改性沥青;复合改性沥青的施工温度比基质沥青和SBS改性沥青分别高20℃和5℃;复合改性沥青的低温性能优于基质沥青,但比SBS改性沥青的低温性能差.     

温度对沥青结合料老化性能的影响分析

为研究不同温度对基质及SBS改性沥青老化性能的影响,通过对AH—90#基质沥青和SBS改性沥青按照常规的试验方法在不同温度下拌和成型试件,进而对其抽提、蒸馏测试回收沥青的各项性能指标。试验结果表明：随着沥青混合料拌和温度的升高,其沥青的老化程度也随着增加,且当温度增加到一定温度时（AH—90#,155℃;SBS改性沥青,165℃）沥青的老化开始急剧增加;在相同的温度下SBS改性沥青的老化程度均比基质沥青要小,说明SBS改性沥青的抗老化性能优于AH—90#基质沥青。     

严寒地区钢桥面浇注式沥青混凝土低温性能试验研究

浇注式沥青混凝土广泛应用于国内外钢桥桥面铺装,为研究浇注式沥青混凝土的低温性能,并确定浇注式沥青混凝土在我国严寒地区使用时低温性能的评价方法与评价指标,补充完善钢桥设计施工相关规范的空白。本研究系统调查了内蒙古地区气温状况,分析了我国现行沥青混凝土低温性能的评价方法和评价指标。通过不同温度下的小梁弯曲试验,低温劈裂试验和低温弯曲蠕变试验,研究了不同沥青混合料劲度模量随温度变化规律,劈裂强度随温度变化规律以及弯曲蠕变柔量随温度变化规律。在此基础上,对比分析了浇注式沥青混凝土,普通基质沥青混凝土和SBS改性沥青混凝土低温性能试验结果,得到了不同沥青混凝土低温性能随温度变化规律。研究表明:与普通基质沥青混凝土和SBS改性沥青混凝土相比,浇注式沥青混凝土具有更好的低温性能。在-26~-6℃温度范围内,随着温度的降低,浇注式沥青混凝土的劈裂破坏强度对温度变化更为敏感,浇注式沥青混凝土脆点温度为-16.1℃,明显低于普通基质沥青混凝土和SBS改性沥青混凝土。鉴于此,推荐采用劈裂试验作为浇注式沥青混凝土的低温性能评价方法可以更好地判断其低温性能。建议将劈裂试验得到的破坏强度作为严寒地区浇注式沥青混凝土低温性能评价指标。     

泡沫沥青常规技术指标分析及流变特性研究

为研究沥青发泡后自身性质的改变,选取90#基质沥青及SBS改性沥青,对比分析发泡前后常规技术指标的变化,并结合动态剪切流变试验(DSR)、弯曲梁流变试验(BBR)探究泡沫沥青的流变特性。试验结果表明:泡沫沥青老化后性能与发泡前相比衰减严重;90#泡沫沥青、SBS泡沫沥青黏附性较发泡前均下降一个等级;泡沫沥青高温稳定性下降,SBS泡沫沥青下降尤为显著;90#泡沫沥青抗疲劳能力、低温抗裂能力降低,SBS泡沫沥青中温抗疲劳能力、低温抗裂能力提高。     

SBS掺量对改性沥青及其混合料低温性能影响

针对高寒区沥青路面容易出现低温开裂的问题,从SBS改性沥青技术着手对其进行改善。首先,对70#基质沥青及3种不同SBS掺量的改性沥青进行BBR试验,然后,对其沥青混合料进行TSRST试验,建立两者之间的相关性及评价SBS改性沥青混合料低温性能。结果表明:掺加SBS的沥青材料的劲度模量降低、蠕变速率提高,高掺量时在-46℃以下时的低温性能也满足要求。其沥青混合料开裂时温度应力无明显差别,但应力增长速率明显放缓,开裂温度显著降低,即低温性能得到了改善。通过相关性分析表明,沥青材料与其混合料低温性能线性相关性良好,R2为0.93,即SBS材料通过改善沥青材料的劲度模量及蠕变速率来改善其混合料低温性能。     

加入Duroflex对沥青混合料路用性能的影响研究

对Duroflex沥青混合料、SBS改性沥青混合料和AH-90号沥青混合料的路用性能进行了试验研究。研究发现,Duroflex沥青混合料的高温性能、低温性能、水稳定性和动态模量都较SBS改性沥青混合料和AH-90号沥青混合料有显著提高,表明Duroflex对沥青混合料的路用性能有改善作用。     

沥青指纹识别快速检测技术在高速公路沥青质量控制中的应用

沥青质量是决定高速公路路面质量的重要因素之一,在广东地区基质沥青主要应用于高速公路下面层,SBS改性沥青主要应用于中、上面层。利用沥青指纹识别快速检测技术,可以在施工现场对基质沥青的纯度和SBS改性沥青改性剂的含量进行有效控制。工程现场常用的SBS含量检测方法主要为红外光谱法,系统梳理了近年来红外光谱技术在SBS改性沥青改性剂含量测定方面的研究进展,并结合沥青指纹识别快速检测技术,在某高速公路建设过程中对基质沥青的纯度、SBS改性沥青改性剂的含量进行了测定分析。     

乍嘉苏高速公路建设中SBS改性沥青的现场生产

介绍了乍嘉苏高速公路建设中SBS改性沥青的现场生产工艺,分析和评价了产品的质量。生产结果表明,以东海牌1号AH-90沥青作基质沥青,LG501SBS作改性剂,按5％SBS内掺比例,采用DOUBLE-G-15型可移动式高聚物改性沥青设备,可连续稳定生产满足工程质量要求的改性沥青,且技术经济性良好。     

基于老化程度的SBS复合改性沥青低温流变性能分析

为研究温度与老化程度对SBS复合红油增塑剂及C9石油树脂改性沥青低温流变性能的影响,采用弯曲梁流变试验(BBR)对3种老化程度条件下的SBS复合改性沥青低温流变性能进行研究,并与基质沥青和SBS改性沥青进行对比分析。研究表明,掺加增塑剂的SBS改性沥青低温性能优于其他沥青,但随温度下降及老化程度加深增塑剂对其改性沥青低温性能改善作用明显下降;掺加石油树脂的SBS改性沥青低温性能最差,但可以改善其改性沥青抗老化性能。通过松弛弹性模量主曲线方法分析可知,老化程度是影响沥青应力松弛能力的主要因素,因此建议通过减缓沥青老化程度的方法来延长其使用寿命。     

橡胶沥青低温性能研究

根据国外橡胶沥青使用经验,分析湿拌法橡胶沥青的反应机理,发现橡胶粉与沥青之间的反应既有物理反应也有化学反应,这样的反应过程是有利于提高沥青低温性能的。通过SHRP指标试验对橡胶沥青的低温性能进行了分析,试验结果表明:与SBS改性沥青和70号基质沥青相比,橡胶沥青具有更好的低温性能。     

基质沥青和SEBS改性沥青低温黏结强度定量测试

研究基质沥青和SEBS改性沥青低温黏结强度定量测试技术。试验材料为中海油70号沥青和掺入5%SEBS改性剂的SEBS改性沥青,试验温度为-5℃、-10℃、-15℃、-20℃、-25℃,基于HC-40型多功能测试仪对基质沥青和SEBS改性沥青矿料试模施加垂直拉伸荷载。试验结果表明:在厚层油膜条件下,利用该试验方法可以实现沥青低温黏结强度的定量测试。基质沥青和SEBS改性沥青的黏结强度随着低温条件的变化呈现明显的非线性变化趋势。在-5℃~15℃条件下,其黏结强度随着温度降低而升高。随着温度的进一步降低,当达到-15℃时,沥青达到脆化点,其后的黏结强度随着温度的降低而降低,低温抗裂性能显著变差。在同一低温条件下,SEBS改性沥青的黏结强度均大于基质沥青的黏结强度。本试验为开展后续沥青混凝土路面低温性能研究工作提供试验基础。     

硬质沥青在衡炎高速公路中的应用

沥青混凝土路面车辙和水损坏是目前南方湿热地区高速公路路面的最主要的早期损坏形式.依托衡炎高速公路路面工程项目,对50号硬质沥青、70号重交通沥青、SBS硬性沥青及其混合料的高温稳定性能、低温抗裂性能、水稳定性能和抗疲劳性能进行了试验分析,并对铺筑试验路进行了施工工艺分析,试验结果表明,采用50号硬质沥青可大幅度提高沥青混凝土路面的高温抗变形能力、抗水害能力和抗疲劳性能.     

聚氨酯改性沥青制备工艺及混合料路用性能研究

通过拉伸试验、荧光显微镜试验和沥青旋转黏度试验确定聚氨酯(PU)改性沥青各组成原材料的最佳掺量及PU改性沥青的制备工艺参数。在此基础上,制备AC-13型PU改性沥青混合料,通过马歇尔试验确定在120℃条件下混合料最佳固化养护时间为4h,通过测试其高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性,并和基质沥青混合料、SBS改性沥青混合料进行对比,发现PU改性沥青混合料的高温稳定性和低温抗裂性均明显优于基质沥青和SBS改性沥青,其水稳定性与SBS改性沥青混合料相差无几。在提高沥青混合料路用性能方面具有非常好的发展前景。     

建筑材料对高速公路沥青路面耐久性影响的试验研究

通过添加改性剂TPS对SBS沥青进行改性,研究了高速公路沥青路面的耐久性,浸水马歇尔试验表明,改性沥青浸水残留稳定度要比基质沥青的高,具有较好水稳定性能。175℃拌和温度下,SBS沥青与TPS改性沥青浸水残留稳定度相差较小;190℃拌和温度下,TPS改性沥青混合料的抗水损害性能提高显著。冻融劈裂试验试验表明,TPS改性沥青冻融劈裂强度均高于基质沥青,190℃拌和温度下,TPS沥青试件抗水损害性能提升明显,黏结性良好;浸水飞散试验表明,TPS改性沥青浸水飞散试验和标准飞散试验损失率比较接近。根据试验,TPS掺量选择12.5%,拌和温度选择190℃较为合适。工程实际表明,改性SBS沥青试验路与普通路段的弯沉回复率分别为68.2%和84.0%,说明改性SBS沥青比普通路面具有更强的抵抗变形的能力,冻融稳定性更好。     

SMA沥青混合料低温性能试验研究

通过对70号基质沥青、SBS改性沥青RTFOT老化后进行BBR试验来评价沥青的低温性能,并对在同一矿料级配和确定最佳油石比及纤维用量的条件下形成的两种SMA- 13沥青混合料进行低温弯曲试验,得到低温性能参数的对比分析,对两种沥青混合料的低温抗裂性能做出评价,以检验该沥青混合料在高等级路面的应用效果,为今后的沥青混合料设计提供参考.