SBS和TLA改性沥青AC-13混合料动态模量研究

采用万能材料试验机(MTS),在不同温度和加载频率下对湖沥青(TLA)改性沥青和SBS改性沥青AC-13混合料的动态模量进行测试;基于西格摩德沥青混合料通用方程生成沥青混合料的动态模量主曲线,对TLA和SBS改性沥青混合料的动态模量的时间-温度效应进行研究。结果表明,沥青混合料的动态模量随着试验温度的提高而降低;随着加载频率的增大,沥青混合料的动态模量增大,且动态模量对温度的依耐性减小;SBS改性沥青混合料的高温性能优于TLA改性沥青混合料,两者的低温性能基本持平;在中等加载频率范围,TLA改性沥青混合料对温度的敏感性大。     

温拌剂及沥青类型对混合料动态模量的影响研究

通过不同温度及加载频率下的动态模量试验,研究分别掺入RH型、Evo型温拌剂的基质沥青及SBS改性沥青拌和形成的混合料的动态力学性能。同时根据时温等效原理,确定参考温度下的位移因子,通过Sigmoial函数拟合了温拌基质沥青混合料、温拌SBS改性沥青混合料的动态模量主曲线。结果表明：(1)不同温度及加载频率下,温拌SBS改性沥青混合料动态模量及相位角的分布较温拌基质沥青混合料集中,即温拌SBS改性沥青混合料性能较稳定;(2)由50℃车辙因子、0.01 Hz时参考温度为20℃的动态模量主曲线可知：掺入温拌剂,基质沥青混合料高温性能提高,SBS改性沥青混合料高温性能下降;(3)综合考虑环境保护、力学性能,推荐基质沥青混合料中使用RH型温拌剂,SBS改性沥青混合料中使用Evo型温拌剂。     

Sasobit改性沥青混合料动态模量主曲线研究

本文采用简单性能试验机对Sasobit温拌沥青混合料的动态模量进行了测试,分别对比了基质沥青、SBS改性沥青、基质沥青＋3%Sasobit、SBS改性沥青＋3%Sasobit4种沥青混合料不同温度和频率下的动态模量,并建立了相应混合料的动态模量主曲线预估公式,为温拌沥青路面结构设计提供计算参数。     

紫外光老化对沥青使用性能的影响性研究

为解决强紫外线对沥青产生老化问题,利用紫外老化环境箱模拟野外环境老化条件进行试验,通过动态剪切流变仪分别研究了老化时间变化对SBS改性沥青和基质沥青高温、低温及疲劳性能的影响.试验结果表明,强紫外光对SBS改性沥青能够产生严重老化,主要表现为疲劳性能和低温性能大幅衰减,高温性能进一步得到改善,且都与老化时间关系较紧密;同时,随测试温度升高,老化时间对G*/sinδ、G* sinδ的影响幅度逐渐减小,说明紫外光对SBS改性沥青老化具有温度敏感性.研究结论可以为沥青路面选择抗光老化性较好的沥青提供良好技术支持.     

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改性沥青老化后的流变特性

为了评价老化对SBS改性沥青流变特性,对基质沥青、SBS改性剂质量掺量分别为3%和6%的改性沥青进行旋转薄膜加热试验(RTFO)和不同时间(5h、16h、50h)的压力老化试验(PAV),对3种沥青的原样、不同老化状态的样品进行常规试验(针入度、延度、软化点)和不同温度条件下的动态剪切流变试验。试验结果表明:常规指标只能显著反映沥青前期阶段的老化性能,粘弹性指标能够反映各老化阶段沥青的性能,更适合评价沥青的老化特性;基质沥青老化表现出硬化的特性,PAV老化50h后的SBS改性沥青老化由于SBS改性剂的裂解和断裂,表现出软化的特性;SBS改性剂使得沥青储能模量随温度和老化程度的影响变小,改善了沥青的感温性能、耐老化性能;老化时间越长基质沥青高温性能越好,而SBS改性沥青在老化16h后高温性能降低。     

几种沥青抗紫外老化能力分析

文中通过在基质沥青中添加一种改性剂制得改性沥青(作者参与的发明专利:沥青抗紫外老化改性剂及其制备工艺ZL2014 1 0530109. 6)并和基质沥青、SBS改性沥青、橡胶沥青进行比对性紫外线老化试验,通过红外光谱对其紫外线老化前后的官能团变化率进行分析,并且通过对针入度、延度和软化点等指标对比分析,结果表明该抗紫外改性沥青具有较好抗紫外线老化能力。     

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。     

沥青混合料动态模量Hirsch预测模型的验证研究

动态模量可以描述沥青混合料对温度和荷载频率的敏感性,从而可以客观地反映沥青混合料在路面结构中的行为特性。本文对SMA 13、Superpave 20、Superpave 25和ATB 25等4种沥青混合料分别进行了不同温度和荷载频率下的动态模量试验,并利用DSR对混合料中所用的两种沥青胶结料(普通70号沥青和SBS改性沥青)进行对应温度和荷载频率下的动态剪切模量试验,利用试验结果对动态模量Hirsch预测模型进行了验证研究。研究结果表明利用Hirsch模型预测动态模量的精度较好,只是在高温和低荷载频率时预测偏差较大。     

改性沥青生产过程中的关键控制因素

为了研究工厂化加工SBS改性沥青时,发育温度和发育时间对改性沥青性能的影响,同时分析沥青助剂和稳定剂的掺加量。通过采用单因素变量法对改性沥青分别在175℃、180℃和185℃的发育温度下,发育3h、6h和9h,观测不同发育温度下SBS改性剂的形态,并且检测沥青的布氏粘度、软化点、针入度、延度和残留延度。结果表明,当发育温度在180℃,发育时间为6h,助剂掺量为3%,稳定剂掺量为1.9‰时,改性沥青的性能达到最佳要求。     

高原地区沥青路面老化机理及试验研究

西藏等高原地区沥青混合料的老化是沥青路面病害的主要原因之一。为研究高原地区沥青路面的老化规律,详细论述了高原地区沥青老化的机理,并通过室内紫外光加速老化照射计和室外自然光老化进行对比试验,验证了室外自然光对沥青的老化比室内试验更强烈。通过对几种沥青的室内、外老化对比试验,验证了沥青胶结料经老化后的指标如针入度、软化点、延度、PI值、劲度模量S及蠕变速率斜率m等的变化规律。通过对SBS、SBR两种常用改性沥青光老化试验后的PI值、劲度模量S、蠕变斜率m等指标的分析可知,SBR改性沥青更适用于西藏等高原地区。研究结果对西藏等高海拔地区评价和选择使用沥青结合料有一定参考价值。     

青藏高寒区改性沥青低温弯曲蠕变试验分析

青藏高原寒冷地区年平均气温低,温差大,冻融循环频繁,并且日照时间过长导致紫外线辐射老化严重,故沥青性能要求不同于一般地区。基于SHRP中BBR试验,开发一套相对简单的沥青小梁弯曲蠕变试验设备,通过低温弯曲蠕变试验、老化后低温弯曲蠕变试验,分析6种西藏地区常用改性沥青在不同温度下老化前后的蠕变劲度模量与蠕变应变速率,表征各改性沥青在低温区间的温度敏感性以及其抗老化性能。结果表明:SBS(I-B)改性沥青低温温度敏感性最佳,可显著提高沥青路面低温性能;SBS(I-A)抗老化性能最好,可减少由于日照时间长,紫外线辐射严重,沥青老化,粘结力下降所引起的各种病害。     

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。     

基于2S2P1D模型的沥青混合料老化前后黏弹性参数演变

沥青混合料的黏弹性性能与温度、时间及其胶结料的状态等参数密切相关,而在路面的使用过程中沥青容易受到老化的影响,进一步影响沥青混合料的黏弹性性能。为了让路面设计过程中的参数更为具体,在实验室内对不同老化状态下的SBS改性沥青混合料进行多个频率及温度下的单轴动态模量试验。采用William, Landel and Ferry(WLF)公式对不同温度下的频率进行时温等效转换,然后基于分数阶模型(2S2P1D模型)建立了动态模量及相位角主曲线,分析老化对沥青混合料黏弹性能的影响特征。研究结果表明:2S2P1D模型能够较好地拟合不同老化状态下的SBS改性沥青混合料的动态模量的数据,相关系数大于0.9;沥青混合料的2S2P1D模型中的玻璃态模量E_g和与粘度相关的β参数随着老化程度的增加显著增大。然而,静态模量E_0、分数阶指数k及h随着老化程度的增加而减小。基于该模型建立的储存模量及损失模量的主曲线表明:低频时老化对于沥青混合料的储存模量及损失模量具有不同的影响,当频率趋近于0时,老化对储存模量的影响基本不存在,但是随着老化程度的加深损失模量会显著增强。     

基于微观分散性分析的SBS改性沥青质量控制

为更合理地控制SBS与沥青的共混过程,本文用落射荧光显微镜对SBS与沥青的共混过程进行连续观测并对共混物进行试验分析,其间,SBS的微观分散状态及形态结构发生了一系列的变化,共混物的试验指标如软化点、粘度、延度也相应发生了一定的变化。鉴于这种微观分散状态与宏观力学性能之间的对应关系,可以将改性沥青微观分散性分析应用于改性沥青生产领域,为改性沥青的在线质量控制提供简便易行的检测方法。     

东北季冻区橡胶复合改性沥青适用性对比分析

为分析橡胶复合改性沥青在东北季冻区适用性,通过分析橡胶复合改性沥青与SBS改性沥青及其沥青混合料的差异,分别从沥青指标、黏附性、光谱图、沥青混合料的路用性能及经济性、施工性能进行对比。对比结果表明:橡胶复合改性沥青与集料黏附性优于SBS改性沥青,延度、存储稳定性及光谱分析准确性均不如SBS改性沥青,其余指标相当;橡胶复合改性沥青混合料成本较高,水稳定性高于SBS改性沥青混合料,其余路用性能指标相当;橡胶复合改性沥青易离析,入罐后加热时间达12h以上方可使用,施工过程中对各环节温度要求较SBS混合料高,施工期间需充分做好沥青的供应计划与沥青混合料温度的保护措施。综合对比分析结果表明:橡胶复合改性沥青具有较高的黏度,沥青黏附性及沥青混合料抗水损害性能较SBS沥青具有一定优势,其他路用性能指标相当,且具有显著的环保效益。在做好沥青存储及混合料施工控制条件下,采用橡胶复合改性沥青对提高东北季冻区路面质量及行驶舒适性具有积极的意义。     

不同结构SBS对改性沥青高低温性能影响研究

使用不同型号的SBS改性剂制备改性沥青,采用常规性能指标评价方法,频率扫描、多应力蠕变恢复试验(MSCR)以及弯曲梁流变试验(BBR)对改性沥青的高低温性能进行评价。研究结果表明:SBS可以有效提高沥青储存模量和损失模量,提高沥青黏弹性能,星型改性剂能较大幅度提升沥青高温性能,制备的改性沥青平均恢复率较高,平均不可恢复蠕变柔量较小,但是与沥青相容性较差。线型SBS能较大幅度地提升沥青低温性能,改性沥青蠕变劲度减小,且与沥青相容性较好,丁二烯/苯乙烯嵌段比越大,对沥青低温性能提升越明显,沥青BBR试验中的蠕变劲度与常规指标中5℃延度有较好的相关性,可以作为评价沥青低温性能的重要指标。     

紫外老化对SBR改性沥青性能的影响

通过沥青基本性能分析方法,研究了实验室制备SBR改性沥青的最佳改性搅拌时间和最佳改性温度等,并利用室内紫外老化加速设备,研究在不同紫外光条件下,老化前后SBR改性沥青的性能变化。研究发现,随着紫外老化时间的增加,SBR改性沥青的复合模量有增大的趋势,同时相位角减小,说明沥青的粘性成分减小,沥青老化变硬。高温温度扫描时,SBR改性后复合模量明显增大,相位角差别不大但增速变缓,可知改性沥青更硬,抗车辙能力更好。SBR改性沥青与基质沥青相比,有更好的抗紫外老化性能。     

短期老化对聚合物改性沥青流变性能的影响

针对内蒙古地区改性沥青应用特点,为研究短期老化作用对两种聚合物改性沥青:橡胶粉改性沥青(CR)、SBS改性沥青流变性的影响,利用动态剪切流变仪(DSR)分别对两种沥青原样及经旋转薄膜烘箱老化(RTFOT)后的沥青试样进行动态剪切试验和重复蠕变恢复试验,通过对流变参数复合模量G*、相位角δ、以及动力粘度η的分析,研究了两种聚合物改性沥青的流变学特性;并利用扫描电子显微镜对各沥青试样的微观结构形态进行观察,从微观角度揭示了不同沥青性能存在差异的原因。结果表明:短期老化作用使沥青变得硬脆,且可以提高改性沥青的高温抗变形能力和变形恢复能力;短期老化作用对SBS改性沥青的影响较对CR改性沥青大;短期老化使沥青的抵抗流体流动的能力增强。     

海南地区改性沥青耐热老化和抗紫外线老化性能研究

针对海南地区强紫外线辐射的特点,采用热老化和紫外线老化方法,对成品湿法橡胶沥青、现场湿法橡胶沥青和SBS改性沥青的耐老化性能进行评估;通过室内试验模拟现场实际情况下的加速老化,研究不同老化条件下三种改性沥青的针入度、延度、软化点和延度指标的老化衰减规律。结果表明:经热老化后的沥青黏度和针入度指标随老化时间呈线性衰减,而紫外线老化后的针入度和延度指标衰减呈明显的阶段性;先急剧降低,后缓慢变差;进一步表明,成品湿法橡胶沥青在耐热老化和紫外线老化方面具有优异的综合性能,能够较好地适应海南地区的强紫外线辐射和高温的条件。