高等级公路沥青混合料抗老化性能评价方法的探讨

借鉴美国“ＳＨＲＰ”计划中沥青混合料老化的研究成果，通过典型沥青混合料的试验与分析，认为松散混合料在１３５℃，４ｈ条件下烘箱加热和园柱型试件在８５℃、５ｄ条件下的延时烘箱加热是室内模拟沥青混合料在施工和使用期老化的有效方法；静载间接抗拉试验和ＳＴＯＡ，ＳＴＯＡ－ＬＴＯＡ后回收治沥青做为沥青混合料老化评价试验方法是可行的。     

常规沥青的针人度等级和PG高温等级间的关系

选取了具有代表性和涵盖性的7种常规沥青试样，分别进行了薄膜烘箱老化前后的25℃针入度和多个温度下的动态剪切试验；测试了沥青胶浆以及经现场老化的常规沥青的25℃针入度及其PG高温指标。在综合分析各种沥青的试验结果的基础上，提出了常规沥青的针入度等级和SUPERPAVE的PG高温等级间的关系。     

双螺杆挤出胶粉改性沥青流变性能研究

为解决橡胶沥青黏度高、掺量低的问题，用双螺杆挤出法对胶粉进行脱硫，同时为了进一步解决螺杆高温挤出时胶粉力学性能损失大的问题，采用双螺杆分别在低温（低于170℃）120℃、160℃和高温200℃、240℃挤出胶粉，再分别以20%、30%、40%的胶粉掺量（质量分数）制备12组胶粉改性沥青。通过溶胶含量试验，测试胶粉的脱硫程度；采用布氏黏度试验、动态剪切流变试验（DSR）、多应力蠕变恢复试验（MSCR），研究挤出温度、胶粉掺量对胶粉改性沥青加工流动性能、流变性能的影响规律。结果表明：采用活化工艺结合双螺杆挤出工艺制备的胶粉溶胶含量有较大提高，160℃挤出温度下溶胶含量较120℃挤出温度下溶胶含量提高了2.13%；黏温曲线中，活化挤出胶粉改性沥青相比橡胶沥青黏度降低较为明显，说明活化挤出工艺能很好地改善橡胶沥青黏度高的问题；随着挤出温度的升高，胶粉改性沥青复数剪切模量逐渐降低，同时在低频区相位角不断增大，意味着弹性性能逐步减弱；挤出温度为120℃和160℃时，胶粉掺量的增加能改善沥青高温性能和弹性恢复性能，但温度升至200℃及240℃时，高温性能随掺量增加有所降低，240℃时弹性恢复性能也开始降低；12组样品中160℃挤出温度条件下，各掺量胶粉改性沥青流变性能较好，加工流动性能也相比橡胶沥青有较大改善。     

基于时温等效原理的基质沥青快速老化试验与分析

基于时温等效原理在不同老化环境下对基质沥青的组分进行分析,对常规指标进行对比评价,并提出基质沥青的快速老化方法和标准。结果表明,老化后的基质沥青表现为四组分含量发生变化,质地变硬,黏度升高,高温性能提高,低温性能降低;163℃、1h的老化条件与120℃、5h的老化条件等效,163℃、10h的老化条件与180℃、5h的老化条件等效;推荐采用180℃、5h的薄膜加热试验来评价沥青耐老化性能。     

基于针入度指标的新旧沥青扩散特性研究

通过采用RFOT老化方法制备了老化时间为180、270和360 min的老化基质沥青和SBS改性沥青,并与新基质沥青共同制作针入度试验试样,分别置于60、100、130和160℃的烘箱下存储2、4、8和12 h后进行针入度试验,然后采用"针入度差"指标对两种沥青在不同条件下的扩散特性进行研究。借助正交试验方法对影响扩散特性的各因素间的显著性进行了分析。结果表明:在相同条件下,沥青的存储温度越高,老化时间越长,新沥青的扩散越明显;在存储初期的2~8 h内,沥青的扩散现象不断加剧;随着时间的延长,扩散现象逐渐减缓,当超过8 h后,扩散程度基本保持稳定,变化不大。正交试验表明:在影响新旧沥青扩散的各因素中,存储温度是最主要因素,存储时间次之,存储温度与时间的交互作用和老化程度影响很小。     

常规沥青的针入度等级和PG高温等级间的关系

选取了具有代表性和涵盖性的7种常规沥青试样,分别进行了薄膜烘箱老化前后的25℃针入度和多个温度下的动态剪切试验;测试了沥青胶浆以及经现场老化的常规沥青的25℃针入度及其PG高温指标。在综合分析各种沥青的试验结果的基础上,提出了常规沥青的针入度等级和SUPERPAVE的PG高温等级间的关系。     

废油再生沥青二次老化后的性能与组分变化

目前对于回收废油再生沥青的研究热点集中于其是否能使老化沥青的各项性能恢复至原有水平，而对再生沥青二次老化后的性能损失关注较少。基于此，研究采用具有代表性的废食用油（RCOB）、废生物油（RBOB）、废机油（REOB）再生剂对具有13年服役历史的70^#沥青进行再生，并对再生沥青进行RTFOT，PAV20h，PAV40h三阶段的老化模拟，跟踪每阶段老化后再生沥青的基本指标、高温稳定性和低温抗裂性的变化，对各阶段老化后的再生沥青组分变化进行分析，探索其性能改变与组分变化间的深层原因。研究结果表明：3种再生剂都能以提升轻质组分的方式将回收沥青的基本性能恢复至原始水平附近；RCOB以提供饱和分为主，但其会在RTFOT后迅速流失，致使各项性能在该阶段迅速下降，继续老化后，组分状态趋于稳定，性能下降也逐渐缓和；REOB再生沥青由于原料中存在机械金属残渣构成的灰分，其对沥青的氧化和缩聚存在催化作用，导致REOB再生沥青在长期老化后性能迅速下降且没有逐渐稳定的趋势；RBOB再生沥青由于具备相对稳定的胶体结构，且不存在对老化起催化作用的灰分，在3阶段老化中其组分损失过程是最稳定有序的，因此，其性能也表现为阶段性的合理损失；研究基于组分变化提出了新指标"测试沥青与原始沥青各组分间的平均偏差σ"来衡量沥青的老化程度，该指标与针入度，延度，软化点，低温临界开裂温度，135℃高温黏度这5个指标具有显著相关性。研究表明对于再生沥青的评价，不能仅注重再生后与原始沥青的性能差距，应更多地集中到再生沥青二次老化后的性能损失上，以筛选出真正性能优良，抗老化能力显著的再生剂产品。     

橡胶沥青配伍性及黏附性能研究

为了评价橡胶沥青配伍性及黏附性能,选取5种不同油源基质沥青加工得到橡胶沥青,分析基质沥青组分、胶粉掺量与橡胶沥青常规性能的关联性;基于表面自由能理论,通过测定橡胶沥青的表面自由能及其参数,考察基质沥青组分、胶粉的含量、薄膜烘箱热老化及紫外光老化对橡胶沥青黏附性能的影响。结果表明:橡胶沥青针入度、软化点、延度指标受基质沥青性质影响明显,胶质和沥青质含量较高的沥青加工得到的橡胶沥青针入度小、软化点高、运动黏度较大;若生产用于热区,基质沥青宜选择重组分含量多的70~#基质沥青或者50~#沥青;随着胶粉含量的增加,橡胶沥青针入度减小、软化点升高,但其延度值较为接近,胶粉含量宜根据沥青组分信息确定掺加量;橡胶沥青在高温条件下储存会使其黏度下降,在180℃条件下储存8 h黏度将会下降60%,橡胶沥青在生产使用过程中应降低温度储存,高温下储存时间不宜超过8 h;随着胶粉掺量的增大,橡胶沥青的表面能增大;经过5,10,15 h薄膜烘箱热老化后沥青表面能呈现增大趋势,但老化后表面能变化率较小;紫外老化对橡胶沥青表面能性质影响不明显,组分不同的基质沥青加工得到的橡胶沥青经过10,20 d紫外光老化后表面能变化趋势不同。橡胶沥青的表面能主要受基质沥青品质的影响,受热老化时间和胶粉含量影响较小。     

热再生施工中SBS改性沥青老化与再生效果评价

采用智能化监测设备获取就地热再生高温加热后的沥青路面温度分布,研究就地热再生施工过程中高温加热对SBS改性沥青的老化与再生效果的影响;采用常规试验和红外光谱分析,对比室内外再生效果的差异。结果表明：沥青经过长期自然老化后低温性能下降,黏性增强,再生剂加入可改善老化沥青的低温延展性能,红外光谱分析表明,再生剂加入有助于调整老化沥青的组分。就地热再生高温加热后沥青路面的表面温度可达230℃,原路面老化改性沥青经过加热机高温加热后发生二次老化,此外,现场再生沥青的性能并没有得到有效改善。综合室内外原路面老化沥青的再生效果,提出需根据原路面老化沥青的现场再生情况,为现场施工质量的保证留出一定的再生剂余量。     

温拌沥青混合料及其结合料短期老化后的水敏感性

为了探究温拌沥青混合料(WMA)及其结合料短期老化后的水稳定性,制备了Evotherm温拌沥青混合料(Evotherm-WMA),并将其放置于烘箱中进行3种时间(2,4,8 h)与温度(112℃、129℃、146℃)组合条件下的短期老化。采用浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验研究了Evotherm-WMA经过不同条件老化后的水稳定性;同时,采用躺滴法检测了经过短期老化后的Evotherm-WMA中提取的沥青结合料与3种测试液体的接触角,得到了老化沥青结合料的表面能。结果表明:EvothermWMA成型初期的水稳定性比热拌沥青混合料(HMA)差;经过一定的老化时间与老化温度后的Evotherm-WMA的水稳定性可以达到或超过HMA;Evotherm温拌沥青结合料的表面能随着老化时间与温度的增加而增加;Evotherm-WMA的浸水马歇尔残留稳定度与其结合料的表面能有较强的线性相关性。     

土工合成材料紫外线老化室内加速试验的研究

对公路工程四种常用的土工合成材料分别进行了加速老化试验,得到老化后抗拉强度随老化时间变化的规律;通过烘箱老化试验及低于(55℃)和高于(80℃)标准温度(60℃)的试验,得到温度引起的热氧老化强度损失在荧光紫外线灯老化强度损失中所占的比例,并得到温度与紫外线辐射强度之间的转换值约为7MJ/m2/℃。     

不同压实温度下Honeywell温拌沥青混合料的路用性能研究

采用Honeywell改性剂在不同温度下成型温拌沥青混合料试件,通过车辙试验、低温小梁弯曲试验、冻融劈裂试验对路用性能研究。温拌沥青混合料级配选用SMA-13。试验结果表明:随着沥青混合料压实温度从160℃下降到145℃,Honeywell温拌沥青混合料的压实度随之下降;压实温度为155℃时,可以达到与不添加Honeywell改性剂170℃压实的混合料相同的压实度。随着压实温度的降低,低于160℃以下会使温拌沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性呈下降趋势,其中低温性能下降最为明显。     

基于非线性方程的高粘沥青热氧老化性能研究

针对高粘沥青热氧老化研究的不足,利用TPS制备高粘改性沥青,采用旋转薄膜烘箱进行老化,测试不同老化时间下的5℃延度、软化点、针入度及135℃粘度,根据试验结果建立TPS高粘沥青热氧老化方程,并对其不同时刻的老化速率进行计算.研究结果表明:TPS高粘改性沥青老化性能可以采用非线性方程进行预测,并可以计算各老化时间下的老化速率;TPS高粘沥青的热氧老化存在最终老化量,老化速率最终为0;TPS的改性对于沥青降低热氧老化中软化点和135℃粘度最终衰减比例的能力有一定的提升作用;但对沥青5℃延度随老化时间的损失率有一定的加速作用.     

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。     

老化对沥青路面疲劳性能的影响

为探究老化对沥青混合料疲劳性能的影响,建立更为合理的沥青混合料疲劳方程,采用烘箱对沥青混合料试件在163℃条件下进行了不同时间的老化,并采用UTM材料试验机对不同老化时间后的沥青混合料试件进行了疲劳试验,建立了各自的疲劳方程;采用老化方程对沥青混合料经过不同时间老化后的疲劳寿命进行了拟合,得到了考虑沥青老化的沥青混合料疲劳方程,并提出了考虑老化的沥青路面疲劳寿命预估方法和步骤。研究结果表明,沥青混合料的疲劳性能受老化的影响显著,在对沥青混合料进行疲劳设计时应考虑沥青老化对其的影响。     

短期老化对岩沥青改性沥青流变性能的影响

为探究不同老化温度下,短期老化作用对不同岩沥青改性沥青流变性能的影响,采用室内模拟试验对老化前后不同岩沥青改性沥青的常规性能和流变性能进行研究。结果表明:老化前添加不同岩沥青的改性沥青其高温性能及抗变形能力增强;在5~25℃时(低温区),163℃短期老化作用使布敦岩沥青改性沥青有较好的抗变形能力;在45~65℃时(高温区),178℃和193℃短期老化作用使新疆岩沥青改性沥青具有较好的抗变形能力。在高温区随着老化温度的升高,新疆岩沥青改性沥青抗车辙性能比布敦岩沥青改性沥青的抗车辙性能好。     

石油沥青关键技术指标研究

文章研究了高温指标软化点、60℃动力粘度对沥青混合料高温性能的影响以及动力粘度对水稳定性的影响,提出提高薄膜加热试验温度的方法判定沥青的老化程度,建议沥青在163℃薄膜加热的损失小于0.3%。     

SBS改性沥青老化特性及模拟老化试验方法研究

为了给SBS改性沥青老化性能评价提供试验依据,指导再生沥青路面工程实践,采取薄膜烘箱(TFOT)在163℃高温下,对SBS改性沥青进行不同时间的高温加热模拟老化,对不同老化程度的SBS改性沥青进行研究,试验研究其常规性能指标和高温动态剪切流变性能指标随模拟老化时间的变化规律,并回归拟合这些指标与模拟老化时间的关系,通过复核性试验对比分析模拟老化沥青与现场回收旧沥青的性能指标。结果表明,随着老化时间的延长,SBS改性沥青的针入度下降,延度减小,粘度增大,抗车辙因子显著增大,沥青流动性能降低,高温性能增强。而由于老化中SBS改性剂的降解作用,沥青的软化点变化规律性不强。除了软化点之外,其它指标与老化时间具有良好的相关性,由此确定基于TFOT的模拟老化试验方法。通过模拟老化沥青与现场回收旧沥青的性能指标的对比,验证了模拟老化试验方法的合理性。     

温拌沥青短期老化温度与老化性能研究

分析老化温度对温拌沥青性能的影响,采用黏温曲线以及控制空隙率的方法,探索温拌沥青的最佳拌和温度,从而确定温拌沥青的最佳薄膜烘箱老化温度为154℃.采用154 ℃评价温拌沥青的老化性能较高,可以在较低温度下施工,拌和出的沥青混合料性能满足相关指标要求,较为节能且环保.     

沥青胶砂重熔对自密实沥青混凝土的性能影响研究

针对预拌沥青混凝土施工新技术，对不同温度下PmB沥青胶结料的老化性能以及重熔前后沥青混合料的性能参数变化进行了研究。结果表明:PmB沥青胶结料老化温度低于200℃时，沥青的性能相对稳定，重熔后沥青胶结料性能仍满足技术要求；重熔后的沥青混凝土，低温性能、水稳定性基本不受影响、高温稳定性提高、空隙率上升，混凝土各项性能指标仍满足技术要求。