纳米材料改性再生沥青性能影响的研究

为提高再生沥青的性能和再生效果,使再生沥青在低温性满足规范的情况下显著提升其高温性能,采用纳米SiO₂对再生沥青进行改性,研究其使用性能的变化,确定了纳米材料的种类和掺量,分析了纳米材料对再生沥青性能的影响和微观机理。试验表明：纳米SiO₂有机化后,其在再生沥青中的分散性和稳定性明显增加,团聚现象得到明显改善。纳米材料不仅吸收了再生沥青中的水分还与其发生了化学反应,这使得纳米材料改性再生沥青的相位角没有发生明显的变化,车辙因子G~*/sin δ随掺量增加而增加,高温性能得到显著提升。掺配纳米材料后,降低了再生沥青中大分子的增量,抑制了再生沥青短期老化(RTFO)时中小分子向大分子的转化速率,从而抑制了再生沥青的老化。纳米材料能有效提高再生沥青的高温性能,其中选用5%的纳米SiO₂改性再生沥青胶结料最为合理。     

生物油复配SBS再生沥青高低温性能研究

为研究生物油复配SBS再生沥青的高低温性能,将生物油及SBS掺入经旋转薄膜烘箱试验(RTFOT)和压力老化试验(PAV)的原样沥青中制备再生沥青,通过三大标指标试验研究生物油掺量对老化沥青常规性能的影响,进而通过动态剪切流变(DSR)和弯曲梁流变(BBR)试验研究生物油复配SBS后再生沥青的高低温性能。结果表明,生物油能恢复老化沥青三大指标,但恢复不同指标的掺量有明显差异,恢复低温性能指标时高温性能存在过渡软化问题;生物油复配SBS可恢复老化沥青高低温性能,且随SBS掺量增加效果逐渐变好,采用6%生物油复配2%SBS用于老化沥青再生时,再生沥青高低温性能均优于原样沥青。     

SBS/纳米SiO2复合改性再生沥青混合料抗裂性能研究

为解决再生沥青混合料抗裂性能不足的问题,选择纳米SiO2和SBS为改性剂,分别制备纳米Si O2改性再生沥青混合料、SBS改性再生沥青混合料、SBS/纳米SiO2复合改性再生沥青混合料和普通再生沥青混合料,对几种混合料进行试验,包括圆盘拉伸试验(DCT)、小梁试验和疲劳试验,以确定不同沥青混合料的抗裂性能。结果表明,使用改性沥青对再生沥青混合料的低温性能和抗疲劳性能有促进作用,且SBS/纳米SiO2复合改性再生沥青混合料的整体抗裂性能最优。为此,建议应用较高掺量旧沥青路面材料(RAP)时,采用SBS/纳米SiO2复合改性沥青会显著改善整体混合料的抗裂性能。     

植物油再生沥青及其混合料路用性能试验研究

为了缓解沥青路面大中修过程中废旧沥青混合料(RAP)的再生利用问题,研究采用菜籽油作为基础油分,添加邻苯二甲酸二甲酯(DMP)作为增塑成分,环氧大豆油作为抗氧化组分复配出一种具有增溶、降黏、抗氧化作用的新型环保再生剂。通过沥青动态剪切流变(DSR)试验验证再生剂对老化沥青的再生效果,并阐释新-旧沥青在再生剂作用下的渗透融合过程。再生沥青及其混合料试验结果表明:1)在0%～6%范围内,随着ZDDP含量的增加,再生剂抗老化性能不断提高; 2)在0%～8%区间内,随着再生剂掺量的增加,再生沥青混合料水稳定性能不断增长,但相较于低温性能对RAP掺量影响较小; 3)添加老化沥青质量6%的再生剂,可确保80%RAP掺量混合料的低温和水稳定性满足规范要求。     

沥青多次再生性能研究

沥青路面热再生技术因其性能优良、质量稳定,已在国内得到广泛应用。学者主要针对沥青的一次老化与再生问题进行了相关研究,对于沥青多次老化再生问题还很少涉及。选择70号基质沥青为研究对象,采用室内试验模拟沥青3次老化、再生过程,通过针入度、软化点、延度、布氏黏度等试验探讨了基质沥青多次再生路用性能的变化规律。研究结果表明,基质沥青经历多次老化、再生,再生时再生剂掺量相同的情况下,高温性能提升,流变性能变差,低温性能衰减;掺加再生剂时应重点关注老化沥青低温性能的恢复。     

生物再生剂再生沥青流变性能研究

为研究生物再生剂再生胶结料的流变性能,分析比较了基质沥青及SBS改性沥青的原样、老化沥青及不同掺量下的再生沥青流变性质。首先,通过旋转薄膜烘箱、压力老化获取了长期老化沥青,随后将老化的沥青与5%和10%的生物再生剂混合制备再生沥青,最后通过黏度试验、温度扫描及弯曲蠕变试验测试了原样沥青、老化沥青及再生沥青的流变性能。试验结果表明,生物再生剂的加入会使得老化沥青的各项性能向原始沥青靠近,其中车辙因子及黏度变化尤为明显,表现为添加10%的生物再生剂有助于将长期老化沥青的和易性和抗车辙能力恢复到原来的水平,但是疲劳因子及低温性能影响较弱,表现为添加10%的生物再生剂后两种老化沥青的疲劳因子仅降低30%,离原样沥青差距明显。此外,对比两种沥青的再生沥青可以发现,SBS改性沥青的再生需要考虑的情况更为复杂,简单的组分调和无法使得老化的改性沥青性能得到良好恢复。     

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。     

高掺量厂拌热再生改性沥青混合料路用性能研究

为了进一步推动与落实高掺量RAP再生混合料的发展与应用,提出了一种添加再生剂再生老化沥青,同时添加复合改性剂或高黏改性剂提升再生沥青混合料性能的双改性技术路径。通过固定RAP掺量为50%,基于马歇尔试验确定试验配比,在此基础上添加髙黏改性剂或复合改性剂制备再生改性沥青混合料,并与只添加再生剂的再生混合料进行高温性能、低温性能和水稳定性对比。试验结果表明：相比于单独再生剂的改性,进行双改性的高掺量RAP厂拌热再生改性沥青混合料高温性能均有提高,复掺复合改性剂和髙黏剂分别提高了15%和3%;水稳定性基本保持稳定,无明显提高;低温性能通过双改性分别获得16%的提升并满足了路用技术要求。研究解决了高掺量RAP再生混合料低温性能无法满足新建道路对改性沥青沥青混合料要求的问题。     

就地热再生中的沥青再生研究

依托湖北某就地热再生工程,对旧沥青路面抽提的沥青研究其再生的相关理论和设计方法。检测现场抽提旧沥青的相关指标,评价其老化程度。在阐述沥青再生机理的基础上,提出就地热再生中旧沥青再生目标标号的确定方法。建议由调和公式预估再生剂的掺加比例,随后的试验证明此预估值约有15％的误差。通过试配法进行旧沥青的再生试验,经综合考虑初定 A型和 B 型再生剂的适宜掺量为8．7％和7．2％。检测适宜掺量下再生沥青的抗老化性能,结果表明 A型和 B型再生剂下的再生沥青耐老化性能良好。     

Sasobit温拌改性沥青胶结料性能试验研究

为研究Sasobit温拌改性剂对沥青性能的影响,将ES70号和PJ130号2种基质沥青分别掺2％～6％的Sasobit并制备成沥青胶结料,进行旋转粘度试验、动态剪切流变试验和弯曲梁蠕变试验,并对Sasobit改性沥青进行性能分级（PG分级）。试验结果表明：Es和PJ沥青采用Sasobit改性剂改性后,其温度转折点分别在107％和105℃附近。随着Sasobit掺量的增加,改性沥青的车辙因子和蠕变劲度模量逐渐增大,变形速率减小。在2％～6％掺量范围内,Sasobit均能较大程度地提高ES和PI2种沥青的高温性能。Sasobit会较大程度地削弱ES沥青的低温性能,但对PJ沥青低温性能只有略微不利的影响。     

SBS改性沥青SMA混合料的就地热再生性能

SBS改性剂溶解于三氯乙烯的过程中,SBS硬段微曲约束相与三氯乙烯反应后物理交联或结合作用遭到破坏,改变了其原有的分布状态,难以准确评价沥青的老化程度.通过间接分析即以回收沥青的动态剪切流变性能作为参考指标,以再生后沥青混合料的性能为主要控制指标,确定再生剂的掺加量和再生混合料的配合比例.研究表明,依据回收SBS沥青性能指标所确定再生剂掺量下的再生沥青混合料性能不能满足规范要求.随着再生剂掺量的增加,再生SMA沥青混合料的抗水损坏及抗裂性能不断提高;同时,由于沥青中的轻质组分增加,沥青不断软化,使得其抗车辙能力降低.因此需综合考虑再生混合料的高、低温性能及抗水损害能力确定再生剂的掺量.为提高再生沥青混合料路用性能,应基于性能进行SMA现场热再生配合比设计,并且其设计空隙率应较新拌沥青混合料的要低.     

热再生混合料再生机理和性能测试

沥青路面热再生技术具有经济、快速、环保的特点,且因养护效果好逐渐得到广泛应用。文章对西汉高速回收沥青混合料(RAP)进行抽提试验、筛分试验,得出旧料的沥青含量和矿料级配,表明沥青混合料破坏机理为旧沥青的老化和损失以及粒径在0.075mm~2.36mm范围的细集料大量损失,而粗集料含量仍然满足规范建议值。选定RA-1型再生剂对旧沥青进行了改性,确定再生剂的最佳掺量为5.5%。利用马歇尔试验进行了再生沥青混合料配合比设计,得出了三种RAP掺量下单位质量旧料再生的最佳油石比,需掺加的各档新集料和新沥青质量,通过对再生混合料路用性能检测,结果表明:再生料高温稳定性很好,考虑到实际施工条件和再生料的变异性较大,应重点控制RAP掺量,由低温抗裂性能和水稳性试验结果综合确定RAP掺量应低于85%。     

羽毛改性沥青流变性能与PG分级研究

为缓解有机废料大量堆积带来的环境污染,探究聚合物改性沥青材料的流变特性,将鸭羽毛生物颗粒(DFBP)添加到基质沥青中制备生物颗粒改性沥青(ADFBP);分别制备不同DFBP掺量的ADFBP与SBS改性沥青(SBSMA)进行对比,通过动态剪切流变试验和低温弯曲蠕变试验研究不同DFBP掺量对沥青流变性能与PG分级的影响。结果表明,DFBP的掺入使沥青获得更好的抗变形能力;相同改性剂质量分数下,DFBP掺量为2%时ADFBP的性能与3%掺量的SBSMA相同;DFBP掺量从2%增加到6%,ADFBP的PG分级从82-22提高到94-22,但储存稳定性显著下降,建议DFBP的最佳掺量取2%。采用DFBP制备ADFBP不仅可获得可持续且清洁的沥青路面,且由于生物颗粒代替SBS不会影响最终性能,能产生较好的经济效益。     

基于高模量剂和Terminal blend橡胶沥青复合改性技术耐久性高RAP掺量热再生混合料性能研究

为突破高RAP掺量厂拌热再生混合料RAP掺配比例低、低温性能、水稳定性和耐久性差的技术瓶颈,以法国高模量沥青混合料性能评价体系为依托,基于Terminal blend橡胶沥青与高模量剂复配技术进行了Terminal blend与PR.S复合改性沥青性能试验、Terminal blend与PR.S复合改性50%RAP掺量热再生混合料EME2设计、车辙试验、低温弯曲试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验,及MMLS1/3和四分点加载疲劳试验,研究了TB+高模量复合改性沥青用于高RAP掺量热再生混合料的可行性和耐久性。试验结果表明,12%TB+0.6PR.S、18%TB+0.6PR.S、22%TB+0.6PR.S 3种TB胶粉改性沥青与高模量剂复配方案下改性沥青的高低温性能均可达到甚至优于SBS改性沥青,工程实践中可优先采用18%TB+0.6PR.M复合改性方案掺配比例来改善沥青混合料的高低温性能。基于TB与高模量复配技术所生产的耐久性高RAP掺量热再生混合料具有沥青用量高、模量高、空隙率小、抗车辙性能和抗疲劳性能优良的技术特点;Terminal blend橡胶沥青与高模量剂复合改性高RAP掺量热再生混合料抗高温、重载条件下的剪切变形能力和剪切疲劳破坏强度均优于SBS热再生混合料,TB与高模量复配方案是改善高RAP掺量热再生混合料耐久性和极端气候条件下耐候性的有效途径。     

老化SBS改性沥青再生性能试验研究

为揭示老化SBS改性沥青的再生规律和指导再生沥青设计,分别测试了应用新SBS改性沥青和再生剂再生老化SBS改性沥青的性能,并回归了再生沥青性能与新沥青、再生剂掺量的关系。研究结果表明,再生SBS改性沥青的高温性能好,低温性能不能得到有效地改善,必须采取新SBS改性沥青与再生剂复合再生方式。由于SBS改性剂交联网络结构在老化前后的差异,再生SBS改性沥青软化点随新沥青和再生剂掺量的增加呈现出相反的发展趋势。再生SBS改性沥青的黏度、针入度与新沥青、再生剂掺量之间非线性关系可采用两相液体混溶模型描述,软化点、延度与新沥青或再生剂掺量之间分别具有良好的线性和指数关系。     

微藻油改性沥青及混合料性能

为缓解石油沥青短缺局势,探索微藻油在改性沥青领域适用性,通过四组分分析法、三大指标试验和高温剪切流变、低温弯曲蠕变劲度试验,研究微藻油成分组成、改性沥青常规性能和高低温流变性能;通过马歇尔试验、高温车辙和低温弯曲试验研究微藻油改性沥青混合料性能。结果表明：微藻油类似凝胶型沥青结构,硬质成分含量较多;随着微藻油掺量增加,改性沥青软化点逐渐升高,延度和针入度逐渐减小。当微藻油掺量为30%时,改性沥青软化点达60℃以上,老化前后高温性能分级均为PG 70,对应混合料动稳定度达到5 000次/mm以上,低温弯曲应变高于2 500με,综合性能较好。为确保良好的高低温性能,微藻油改性沥青中微藻油掺量宜为20%～30%。     

高掺量橡胶改性沥青性能研究及优选

橡胶沥青的掺量大小对沥青的性能和使用成本都有显著的影响。为了提高橡胶改性沥青掺量的同时兼顾其性能,本研究选择20%、30%、40%、50%4种掺量的橡胶改性沥青,通过温度扫描试验和弯曲梁流变试验评价不同掺量的橡胶改性沥青的高温性能与低温性能,并根据规范要求确定PG分级。通过拟合半对数坐标下车辙因子-温度曲线,对比了老化前后各个沥青的感温性。结果表明：高温流变性能方面,老化前后车辙因子大小均表现为40%RA>30%RA>50%RA>20%RA,当胶粉掺量超过40%以后,高温性能显著下降。随着胶粉掺量的提高,胶粉改性沥青的高温性能先上升后下降,考虑高温性能,则胶粉掺量不宜超过40%。从半对数坐标的拟合结果来看,掺量在20%～40%之间时,胶粉能提高沥青的温度稳定性。低温性能方面,随着胶粉掺量的提高,胶粉改性沥青的低温变形能力和应力松弛能力逐渐增强。综合温度扫描试验和BBR试验的结果,得到4种胶粉改性沥青的PG分级结果：20%RA为PG82-22,30%RA/40%RA为PG88-28,50%RA为PG82-34。综合考虑性能和经济性,在实际工程中较为推荐30%掺量和40%...     

老化SBS改性沥青再生性能预估模型研究

为揭示老化SBS改性沥青的再生规律,指导再生沥青设计,文中分别测试了采用新SBS改性沥青和再生剂再生老化SBS改性沥青的性能,并运用两相液体混溶理论对再生沥青性能与新沥青、再生剂掺量的关系进行了研究。结果表明,单一再生剂的再生SBS改性沥青的高温性能好,低温性能不能得到有效改善,必须采取新SBS改性沥青与再生剂复合再生方式;再生SBS改性沥青的粘度、针入度与新沥青、再生剂掺量之间的非线性关系可采用两相液体混溶模型描述,软化点、延度与新沥青或再生剂掺量之间分别具有良好的线性和指数关系。     

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。     

抗剥落剂对沥青及沥青混凝土的改性作用研究

本文针对不同掺量非胺类有机抗剥落剂A对沥青及沥青混合料性能的影响作用,通过对沥青的感温性、低温性能、高温性能、老化性能分析以及对沥青混合料的水稳定性和高温性能试验分析,试验结果表明,抗剥落剂A对沥青的感温性能,低温性能、老化性能均有良好的改善作用,对沥青及沥青混合料的高温稳定性有害,并且由此确定抗剥落剂的添加量最佳为4%。并且此剥落剂A按照4%的掺量标准应用于山西太长高速路试验路段,结果表明抗剥落剂A对路面的低温稳定性及水稳定性均有一定的改善作用。