生物质重油再生沥青的性能及其再生机理

为实现老化沥青的循环利用,寻求切实可行的老化沥青再生技术,本研究基于生物沥青再生方法,通过向老化沥青中填加生物质重油,从而实现老化沥青的再生利用。采用布氏粘度、动态剪切流变仪DSR、BBR等对再生沥青的流变性能进行测试,同时结合凝胶渗透色谱(GPC)和红外光谱(FTIR)的微观表征手段对其再生机理进行研究。结果表明,生物质重油可显著改善再生沥青的流变性能,使老化后的沥青恢复至初始未老化状态,生物质重油的加入降低了老化沥青中的大分子(LMS)含量,老化沥青的再生过程主要以物理反应为主。     

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。     

微胶囊化相变材料改性沥青结合料的老化行为

温度和化学成分是沥青结合料机械性能的控制参数。在极低温和高温下,沥青结合料可能分别遭受热裂和永久变形。相变材料(PCM)的使用可以为沥青结合料提供热能储存性能,以减少季节性和昼夜循环期间路面温度升高和降低的影响。本文对PCM改性的粘合剂进行表征,使用滚动薄膜烘箱(RTFO)和压力老化容器(PAV)装置进行老化模拟实验。采用动态扫描量热法(DSC)和动态剪切流变仪(DSR)分析了改性和未改性沥青结合料在不同老化条件下的热性能和流变性能。研究表明:PCM改性沥青结合料的熔化焓在老化时降低,PCM在沥青粘合剂中的存活取决于粘合剂的类型和所用的微胶囊。此外,由于在冷却过程中PCM结晶释放的热能,DSR测定的改性沥青结合料的流变性能得到改善。     

就地热再生老化沥青室内外再生效果差异试验研究

为研究就地热再生老化沥青室内外再生效果的差异,采用动态剪切流变仪(DSR)、弯曲梁流变仪(BBR)对比了室内外老化沥青和再生沥青的高低温流变性能,采用傅里叶红外光谱(FTIR)分析了不同状态沥青的官能团组成,并对就地热再生路面的长期使用性能进行跟踪。结果表明:现场再生利于提升再生路面抵抗高温流变变形能力,新沥青在现场施工时短期老化程度偏大,原路面老化沥青经高温加热后发生了二次老化,具体表现为失效温度升高,羰基指数和亚砜基指数增大,低温抗裂性能下降;加入再生剂后室内外再生沥青的蠕变劲度S分别下降12.24%、9.4%,蠕变速率m分别提高28.57%、24.13%,再生剂对室内老化沥青低温抗裂性能的改善效果优于现场再生;相比于铣刨重铺技术,就地热再生养护路段的车辙深度增长较为缓慢,疲劳裂缝比例上升较快,该现象可从室内外再生沥青流变性能的差异得以解释。     

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。     

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。     

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。     

不同拌和温度对沥青结合料的耐久性影响研究

该文通过比较不同老化温度下沥青结合料的黏弹性参数,对温拌沥青降温过程对沥青结合料长期耐久性影响进行了研究。首先,通过旋转薄膜烘箱老化试验模拟70#基质沥青在3种不同温度下的短期老化过程,接着利用标准压力老化模拟其长期老化过程;其次,应用动态剪切流变仪的试验数据,拟合主曲线并计算交叉温度和Glover-Rowe参数;同时根据弯曲梁流变试验的结果,比较ΔTc指标(蠕变劲度临界温度与蠕变速率临界温度之差)的差别。结果表明:当降温幅度达到40℃时,能够显著提升沥青结合料的长期耐久性。     

温拌剂EC-120对沥青结合料感温性能的影响研究

为研究温拌剂EC-120对沥青结合料的感温性能的影响,对添加了EC-120的SBS改性沥青进行了从低温到高温的不同温度下的不同性能试验,获得了EC-120在整个沥青结合料的施工、服役温度范围内对沥青结合料性能的影响规律。结果表明:EC-120并不是在整个温度范围内都是降低沥青结合料的黏度。在沥青混合料的拌和、碾压等施工温度范围内,EC-120可以明显降低沥青结合料的黏度,但是在沥青结合料的服役温度范围内,却可以提高其高温稳定性。     

温拌剂对生物沥青结合料高温流变性能的影响

为研究温拌剂对生物沥青结合料高温流变性能的影响,以生物沥青结合料和温拌剂为研究对象,对掺加了温拌剂的生物沥青结合料分别进行动态剪切流变试验(DSR)和多应力重复蠕变恢复试验(MSCR),以复数模量G*、相位角δ、车辙因子G*/sinδ、恢复率R和不可恢复蠕变柔量Jnr为评价指标,研究了2种温拌剂类型(质量比为2%的Sasobit和质量比为0.35%Rediset)、3种生物质重油掺量(质量比分别为5%,15%,25%)对生物沥青结合料高温流变性能的影响。研究结果表明,未老化的生物沥青结合料抗车辙性能随着生物质重油掺量的增加而降低,黏性成分亦随着生物质重油掺量增加而减小,短期老化后生物沥青结合料抗车辙性能随着生物质重油掺量的增加而增大,弹性成分比例明显增大。Sasobit温拌剂的加入能够降低生物沥青结合料的黏性行为,增强延迟弹性,提高生物沥青结合料的高温抗车辙性能。加入Sasobit使得生物沥青的复数模量G*和车辙因子G*/sinδ值提高超过100%,不可恢复蠕变柔量Jnr值降低大于60%。Rediset温拌剂可以降低生物沥青结合料的高温老化速度,对生物沥青结合料的老化有较强的抑制作用。具有抗老化的优势,其温度敏感性比Sasobit温拌剂要低。Sasobit和Rediset温拌剂均可以提高生物沥青应力敏感性,使生物沥青在高应力水平下的黏弹性更加显著。     

冷再生沥青混合料设计方法概述

通过对国外有关研究与施工经验的总结,对冷再生混合料设计进行了讨论．即首先对代表性试样进行测试．确定再生沥青路面(RAP)混合料的组成(沥青含量和级配)。同时要测试RAP中复原沥青的粘度和针入度,然后根据再生料的目标级配和RAP料的级配确定是否有必要加入新料。目前选取的稳定剂多数是乳化沥青．利用乳化沥青进行再生．必须进行相关的实验室测试以确保乳化沥青和RAP料(包括新料)的相容性。乳化沥青的选择主要依赖于RAP料(包括新料)的级配和RAP料中老化沥青的稠度。乳化沥青和水的用量可以通过制备和测试含有这些不同含量组合的试件加以确定。最后对美国部分州公路局和单位有关冷再生设计方法进行了介绍。     

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。     

掺加再生老化沥青下SBS改性沥青特性研究

该文对不同老化沥青掺量(0、15%、25%、40%)的再生沥青的温度敏感性、抗车辙性能、疲劳强度和化学成分共4方面进行分析研究。试验结果表明:随着老化沥青掺量的增加,在低温时(135℃),再生沥青的黏度逐渐增大,高温时的黏度无明显变化;由黏温指数(VTS)得出当老化沥青掺量≥40%时,才能改善再生沥青的温度敏感性;高温蠕变试验(MSCR)显示:老化沥青的加入并没有影响沥青的高温性能等级,但再生沥青的恢复率降低和不可恢复蠕变柔量的明显增加,表明再生沥青的抗车辙性能较差;线性幅值扫描(LAS)试验表明:老化沥青掺量较高或者振幅频率较大时,使再生沥青的损坏率和疲劳破坏率增加,再生沥青抗疲劳性能降低。由红外光谱分析(FTIR)看出:老化沥青的掺加,引入了较多的亚矾和羰基基团,从而破坏了SBS的网状结构。     

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。     

老化对沥青结合料静态粘弹性性能及参数的影响

沥青结合料的老化是影响沥青路面使用性能的一个重要因素,该文通过应用旋转薄膜烘箱(RTFO)对沥青进行短期老化,然后再应用压力老化仪(PAV)对经RTFO短期老化的沥青进行不同时间的老化。通过对经过不同程度老化的沥青进行低温弯曲梁蠕变试验(BBR)。研究了老化对沥青结合料静态粘弹性性能及参数的影响。     

植物废油再生沥青及其性能研究

为了研究植物废油再生沥青的性能,该文采用烘箱老化沥青的方法使其达到预期老化要求,选取植物废油不同掺量进行沥青再生,利用三大指标试验确定了废油掺加量为15%时再生沥青性能最优,在最佳掺量下调和沥青再生,对比分析了沥青老化前后以及再生沥青混合料性能。结果表明:沥青再生前后分子量变化较小,结合SSNMR试验发现沥青再生前后仅仅化学电性发生变化,主要电化学位移基本相似;布氏黏度试验表明再生沥青能够有效降低沥青老化的成型压实温度和拌和温度;混合料试验表明,15%废油再生沥青和基质沥青相比稳定度差异较小,流值变大,整体性能一致。植物废油再生沥青具有良好的再生效果。     

基于红外光谱的RAP老化沥青转移率研究

再生沥青混合料制备过程中,一部分老化沥青先从回收料表面转移到新集料上,然后再与新沥青进行相互扩散、融合,其中老化沥青转移的比例对最终的再生效果起关键影响作用。为了研究沥青路面回收料(RAP)中老化沥青的转移程度,基于红外光谱试验对转移率(R_MR)进行计算分析。试验采用AC-13级配的再生沥青混合料,将拌和后的再生沥青混合料过筛分离出新集料和RAP,抽提出再生沥青并采用红外光谱试验测定其羰基指数(I_CI),根据公式计算转移率,研究RAP加热温度、拌和时间和再生剂对转移率的影响。结果表明：将RAP加热温度从135℃提升至160℃,转移率提高了15.5%;将拌和时间从90 s延长至180 s,转移率可提升17%;添加再生剂可使转移率得到提升,且温拌再生剂的效果优于热拌再生剂。     

废机油残留物再生沥青物理流变性能与组分分析

针对废机油残留物(REOB)无法有效回收利用带来的环境污染与资源浪费的难题,基于相似相容理论与组分调和理论,研究对比室内模拟老化沥青在3种REOB(分别定义为REOB-1,REOB-2和REOB-3)及不同掺量下的物理流变性能,确定出REOB作为沥青再生剂的最佳类型及掺量,并结合性能与组分分析揭示了REOB对老化沥青的再生机理。研究结果表明:REOB-3在7%掺量下对老化沥青的综合再生效果最好,且此时的高温抗车辙性能比原样沥青好,但低温柔韧性及抗裂性还有待改善;添加REOB主要是通过降低老化沥青中沥青质含量及增加胶质含量来实现再生作用。研究成果对废机油再生沥青的应用及改进具有一定的参考价值。     

SHRP沥青性能分级量度的探讨

利用SHRP胶结料试验仪器,基于表征沥青路用性能的流变力学指标,测试了不同标号、不同老化程度的道路沥青在一定适用温度范围内的性能特征.分析结果表明,胶结料高温指标车辙因子G＊/sinδ对于不同标号沥青的响应程度较低温指标劲度模量S明显偏大.也即,6℃量度的SHRP温度分级在反应不同沥青使用高温与使用低温性状的差异时并不协调.进一步分析得出,与目前针入度级方法比较,在评定试验沥青低温性能的量度方面,SHRP方法的温度分级量度偏大.     

老化对沥青结合料性能参数的影响

先用旋转薄膜烘箱(RTFO)对沥青结合料进行短期老化,然后用压力老化仪(PAV)进行不同时间的老化,得到具有不同老化程度的沥青结合料残留物;通过对这些沥青结合料残留物进行试验,研究了老化对沥青结合料各项性能的影响.结果表明,老化对沥青结合料的感温性能、低温抗裂性能、粘性和弹性性能等均有影响.