零剪切粘度在农膜改性沥青抗车辙性能评价中的应用

该文基于零剪切粘度评价农膜塑料改性沥青的抗车辙性能,分析了图像外延法对改性沥青零剪切粘度(ZSV)预测的局限性,运用Cross和Carreau模型预测不同掺量改性沥青的ZSV值,发现农膜塑料的掺入有效地提高了沥青的高温抗车辙性能;按照该研究中改性沥青的制备工艺,从抗车辙性能角度,最佳的农膜塑料掺量应控制在3%~4%之间。研究还表明:Carreau模型更加适用于农膜改性沥青的ZSV预测,Cross模型的拟合结果存在"虚高"特点,且这种"虚高"特点随着农膜塑料掺量的增加表现得越来越明显。     

紫外光辐照下的纳米氧化锌改性沥青相态分析

为了研究不同粒径和不同掺量的纳米氧化锌改性材料对沥青性能的影响,选用粒径为20 nm、30 nm、50 nm,掺量为1%、3%、5%的纳米氧化锌颗粒分别制备纳米氧化锌改性沥青,借助动态剪切流变仪对70号基质沥青与纳米氧化锌改性沥青分别进行应变扫描、温度扫描、频率扫描等动态剪切流变试验,主要从复合剪切模量、相位角、车辙因子等评价指标研究不同粒径及不同掺量下纳米氧化锌改性沥青的黏弹特性,并且借助Han曲线、Black曲线对纳米氧化锌改性沥青的相态结构进行了分析;最后研究了纳米氧化锌改性沥青的抗紫外光老化性能。结果表明：加入适当的纳米氧化锌材料可以使沥青与之很好地融合,形成稳定的空间网状结构;纳米氧化锌可以有效地提升基质沥青的抗紫外光老化性能,且掺量越大,老化前后的复合剪切模量与相位角的变化幅度越小;推荐纳米氧化锌最佳掺量为3%,最佳粒径为30 nm。     

不同空隙率沥青混合料的粘弹性能

为了研究沥青混合料在宽频范围内的动态粘弹性能,采用AR-2000型动态剪切流变仪对不同空隙率沥青混合料进行动态频率扫描,得到了复数剪切模量和相位角等粘弹参数。根据时温等效原理,得到了复数剪切模量、相位角随频率变化的主曲线,同时分析了频率、沥青种类、温度和空隙率对沥青混合料粘弹性能的影响;基于主曲线采用CAM模型拟合分析了不同空隙率沥青混合料试件的粘弹性能。结果表明:频率与温度对不同空隙率沥青混合料粘弹性能的影响规律相同;沥青混合料相位角主曲线在中高温时欠光滑;沥青混合料粘弹性能对空隙率有较强的依赖性;应用CAM模型可以较好地分析不同空隙率沥青混合料的粘弹性能,为沥青混合料设计和性能评价提供参考。     

彩色沥青的制备与流变性能分析

利用芳烃油、石油树脂和聚合物改性剂制备彩色沥青,并通过DSR动态剪切流变仪对比分析了彩色沥青、基质沥青和SBS改性沥青的流变性能,重点研究试验温度和加载频率对复数剪切模量和相位角的影响,并利用时温等效原理建立了复数剪切模量和相位角主曲线。通过Black diagrams探讨了复数剪切模量与相位角相互关系。     

不同胶粉掺量的橡胶沥青黏弹性能评价

通过高速剪切方法制作橡胶沥青后采用DSR温度扫描试验得到橡胶沥青的黏弹性参数,通过频率扫描试验再拟合得到主曲线,对比不同温度,不同胶粉掺量条件下的橡胶沥青的黏弹性特性。通过研究得出:随着温度的升高,沥青弹性部分所占比例变小,可恢复变形变少,不可恢复变形变大;胶粉的加入可以增加沥青的黏性,同时提升沥青的弹性性能;通过对橡胶沥青的复数剪切模量G*和相位角δ的研究发现胶粉的加入可以提升橡胶沥青的G*,同时显著降低δ,从而提升沥青抵抗变形的能力;通过分析橡胶沥青的主曲线,在较高温度时,基质沥青与橡胶沥青以及不同掺量的橡胶沥青之间的区分度明显,胶粉的掺量越大,复数剪切模量越大,表明沥青的黏性越大,抵抗变形的能力越强。在较低试验温度时,差异较小,沥青的黏性变化不大;通过对比CA模型拟合参数,证明胶粉可以改善沥青的黏弹性性能,同时使沥青从弹性到稳态流动这个过程更加平缓,从而导致沥青在中等加载时间和温度的作用下弹性性能更好,不容易发生脆性破坏。     

SBS改性沥青疲劳特性影响因素分析

为了研究基质沥青、改性剂类型和改性剂掺量对SBS改性沥青结合料疲劳特性的影响,设计3因素5水平正交试验,采用动态剪切流变仪测试不同SBS改性沥青的疲劳因子。比较各种改性沥青在25℃时的损失剪切模量G^＊sinδ,得到以下结论：基质沥青是影响改性沥青疲劳特性最重要的因素,在试验所选择的五种基质沥青中改性SK90#沥青损失剪切模量最小;改性剂类型对沥青疲劳特性的影响次于基质沥青,使用星型改性剂的沥青疲劳因子小于使用线型改性剂的沥青;改性剂掺量对沥青疲劳特性的影响最小、整体来看随着改性剂掺量的增加,沥青损失剪切模量呈递减趋势。     

多聚磷酸/SBS复合改性沥青的抗老化性能

为了研究多聚磷酸改性沥青、SBS改性沥青以及多聚磷酸/SBS复合改性沥青老化后的流变性能,从而深入探讨改性沥青的老化机理,采用动态剪切流变仪测试老化前后沥青试样的复数剪切模量和相位角,分析老化对沥青抗剪强度以及黏弹性相对比例的影响;并对试样进行凝胶渗透色谱分子量分析。研究结果表明:老化对多聚磷酸改性沥青复数剪切模量和相位角的影响最显著,对SBS改性沥青的影响最小;老化后多聚磷酸改性沥青的复数模量远大于SBS改性沥青,而相位角却较SBS改性沥青小;老化使改性沥青中沥青相的分子量增大,SBS改性剂相的分子量减小。     

基于Han曲线的橡胶沥青结合料相态结构研究

根据橡胶沥青结合料的动态剪切流变试验变异性大的缺点,采用不同平行板间隙和不同目数的胶粉,研究不同温度和频率扫描下,橡胶沥青的复数剪切模量、相位角和相分离温度。结果表明:采用10%最大复数剪切模量作为橡胶沥青结合料动态剪切流变试验的应变控制条件能保证其结果符合线黏弹性假设,采用2 mm平行板间隙能获得试验结果的可重复性;随着橡胶粉粒径的减小,高温条件下橡胶沥青结合料Han曲线斜率逐渐增大,100目细度橡胶粉改性沥青出现相分离温度为70℃,而40,60目及80目胶粉制备的改性沥青相分离温度为60℃;不同温度-频率谱条件下的存储模量曲线出现平台区的温度与Han曲线所反映的相分离温度一致。     

赤泥改性沥青黏温特性分析

为了探讨赤泥对温拌沥青的改性作用,制备了5种不同掺量的赤泥改性沥青试样,主要研究赤泥对改性沥青黏度及温度敏感性的影响,在控制剪切率、掺量的基础上进行不同温度下的布氏黏度试验,通过不同温标下的黏温指数分析了赤泥掺量对沥青温度敏感性的影响。结果表明:温度高于135℃时,改性沥青的黏度受剪切率的影响逐渐变小;赤泥掺量为5%的改性沥青黏度最大,温度敏感性最小;赤泥掺量为3%时,可在一定程度上起到降黏的效果。     

基于化工合成蜡掺量制备温拌橡胶改性沥青的性能研究

本文试验不同化工合成蜡掺量下,橡胶改性沥青在高温、常温、低温下的性能。橡胶改性沥青复配5个不同掺量化工合成蜡,分别为沥青质量的0%、1.5%、2.5%、3.5%、4.5%,制备温拌橡胶改性沥青。通过旋转薄膜老化试验和压力老化试验模拟改性沥青的短期老化过程和长期老化过程。通过布氏旋转粘度试验、动态剪切流变试验和低温弯曲小梁流变试验对改性后沥青进行高性能沥青路面(Superpave)沥青胶结料试验评价。试验结果表明:(1)通过复配化工合成蜡可以降低橡胶改性沥青135℃的粘度值;(2)复配较高掺量化工合成蜡的橡胶改性沥青满足高性能沥青路面(Superpave)中关于沥青的技术要求,尤其是抗开裂系数,即疲劳因子(G*sinδ)和蠕变劲度满足技术要求;(3)当化工合成蜡掺量达到3.5%时,温拌橡胶改性沥青具有温拌效果,沥青施工拌合和压实温度大大降低。     

基于动态频率扫描的SBS改性沥青老化性能分析

为了研究SBS改性沥青的老化特性,应用动态频率扫描试验,对不同老化程度下SBS掺量分别为0%、3%、6%的改性沥青进行了多个温度条件下的频率扫描,通过对主曲线的分析,并引入玻璃态转变温度来评价改性沥青与基质沥青老化前后的性能特点,最后利用CA模型拟合主曲线。研究表明:改性剂的加入改善了基质沥青的高、低温性能,同时减缓老化速率;老化使沥青低温抗裂性能大幅下降,但高温温度性能却有一定提高;玻璃态转变温度和CA模型对于评价沥青结合料性能均有较好的适用性。     

聚氨酯改性沥青的改性技术及相容性研究

为研究聚氨酯改性沥青的改性技术以及聚氨酯改性剂与基质沥青的相容性,对3种基质沥青进行改性,并在不同的试验条件下,研究聚氨酯改性沥青的改性技术,即在不同的聚氨酯改性剂掺量下,研究其在基质沥青中的分散稳定性.结果表明,聚氨酯改性沥青的制备宜在130℃温度下、1500 rpm剪切速率下剪切1.5 h;聚氨酯改性剂的掺量以6％...     

基于DSR时间扫描的沥青常应力疲劳演化规律分析

为了研究沥青疲劳特性在常应力模式下的演变规律,采用动态剪切流变仪(Dynamic Shear Rheometer,DSR),在应力控制模式下对70#基质沥青和SBS改性沥青进行时间扫描试验,获得复数剪切模量(G*)、耗散能变化率(DR)和累计耗散能比(DER)3种物理指标随荷载作用次数的变化曲线,通过分析3种曲线变化规律确定沥青疲劳寿命:(1)G*值下降到初始值50%时对应的荷载作用次数(NG*);(2)DR-N曲线转折点对应的加载次数(NDR);(3)DER-N曲线转折点(70#基质沥青)和曲线偏离DER=N直线20%时(SBS改性沥青)对应的加载次数(NDER),并建立沥青疲劳破坏方程。结果表明:NG*处于复数剪切模量加速下降阶段,而NDR和NDER处于沥青缓慢破坏和加速破坏转折阶段,NG*是根据经验所确定,而NDR和NDER是根据曲线转折点定义,物理意义明确;70#基质沥青和SBS改性沥青疲劳寿命(NG*、NDR和NDER)与应力在双对数坐标中表现出良好的线性关系;70#基质沥青疲劳破坏规律性强,疲劳曲线有明显的转折点,能明确定义沥青疲劳寿命;而改性沥青由于改性剂的作用,沥青弹性恢复能力增强,沥青疲劳曲线变化规律不明显;相同分析方法下,SBS改性沥青疲劳寿命明显优于70#基质沥青;随着加载应力提高,两种沥青的疲劳寿命均下降。     

TLA掺量对基质沥青物理性能的影响分析

以天然沥青(特立尼达湖沥青TLA)对SK90~#基质沥青进行改性,基于正交试验方法确定改性沥青的最佳制备参数,结合室内试验分析了不同掺量TLA对基质沥青针入度、软化点、延度、粘度、动态剪切流变等基本物理性能的影响。结果表明,TLA改性沥青的最佳制备参数为剪切时间40min、剪切温度170℃、剪切速率4 000r/min;掺入TLA后,沥青的高温性能有所提高,延度不合适作为TLA改性沥青的低温性能指标;随着TLA掺量的增加,TLA改性沥青的粘度、高温性能及弹性性能增强。     

SBS/橡胶粉复合改性SH型混合生物沥青工艺及机理

为探究复合改性技术提升混合生物沥青路用性能的工艺及机理,针对特定来源的SH型生物沥青,将其与石油沥青共混制备混合生物沥青后进行SBS/橡胶粉复合改性,研究改性顺序及改性剂掺量对复合改性沥青常规路用性能的影响、生物沥青掺量对改性剂溶胀特性与复合改性沥青高温及低温性能的影响,由此确定混合生物沥青复合改性工艺;利用多应力重复蠕变恢复（MSCR）、弯曲梁流变（BBR）和频率扫描（FS）试验评价复合改性沥青的流变特性;借助红外光谱（IR）化学官能团分析以及荧光显微镜（FM）和原子力显微镜（AFM）微观形貌观测分析揭示混合生物沥青复合改性机理。研究结果表明：SBS掺量为2.5%,橡胶粉掺量为18%（内掺）时,按照先SBS改性后橡胶粉改性的顺序制备的复合改性沥青的常规路用性能均较优;生物沥青掺量为15%时改性剂溶胀特性与复合改性沥青的高温及低温性能均较佳;SBS/橡胶粉复合改性在显著提升混合生物沥青弹性恢复率与m值的同时还降低了其不可恢复柔量与劲度模量,即改善了混合生物沥青的高温稳定性与低温抗裂性,且此结果与FS复数模量主曲线结果相一致;生物沥青可有效增溶聚合物改性剂并增强聚合物相网络结构,从而显著提升沥青复合改性效果;对混合生物沥青进行SBS/橡胶粉复合改性后未出现新的特征吸收峰,此复合改性过程属于物理变化;沥青厂生产的复合改性沥青性能优于实验室水平制备的复合改性沥青。     

DCLR改性沥青的流变力学性质

为研究煤直接液化残渣（DCLR）改性沥青的流变力学性质并评价其改性效果,采用动态剪切流变仪对90^#基质沥青（改性前）和DCLR改性沥青（改性后）进行温度频率扫描试验、多重应力蠕变恢复（MSCR）试验和不同应力水平下的时间扫描试验,分别评价其强度、抵抗永久变形的能力和抵抗疲劳开裂的能力。结果表明：DCLR改性沥青在低频范围（10^-3～10³ rad·s^-1）内的动态剪切模量大于90^#基质沥青,在高频范围（10³～10⁶ rad·s^-1）内的动态剪切模量略小于90^#基质沥青,整体上DCLR改性沥青的强度高于90^#基质沥青,且在同一频率范围内其动态剪切模量变化幅度变小,说明改性后其温度敏感性降低;通过对比DCLR改性沥青和90^#基质沥青在不同温度下的未恢复蠕变柔量和恢复率,发现同一温度下DCLR改性沥青的未恢复蠕变柔量均低于90^#基质沥青,恢复率均高于90^#基质沥青,说明DCLR改性沥青抵抗永久变形的能力和变形恢复的能力相较于90^#基质沥青有显著提高;通过对比分析这2种沥青在不同应力水平下的疲劳寿命,发现DCLR改性沥青的疲劳寿命显著高于90^#基质沥青,证明其抵抗疲劳开裂的能力相较于90^#基质沥青更好,这2种沥青的疲劳寿命随应力水平的变化规律均能采用幂函数进行拟合,且拟合效果良好。     

废旧塑料合成MPE颗粒对沥青改性效果的试验研究

采用废旧塑料和增黏剂合成的MPE颗粒,可在道路沥青混合料拌和时直接投入,起到对道路沥青改性的作用,省去了在加工厂制备生产改性沥青的过程.为研究MPE对沥青的改性作用,选取两种基质沥青,测定其四组分含量,通过高速剪切设备制备不同MPE掺量的改性沥青,分别对其进行沥青性能的检测,绘制各项沥青性能随MPE掺量的变化曲线.试验...     

国产岩沥青混合料动态模量研究

为了研究岩沥青改性沥青混合料的动态特性,应用简单性能试验机(SPT)测试了不同掺量岩沥青改性沥青混合料在不同温度和荷载频率下的动态模量与相位角,分析频率、温度对沥青混合料动态特性的影响。通过非线性最小二乘法采用Sigmoidal模型拟合沥青混合料动态模量曲线,根据时-温等效原理,确定了沥青混合料动态模量主曲线,结果表明:岩沥青改性沥青混合料可以有效提高混合料的动态模量,改善其力学性能。     

多聚磷酸改性沥青的流变性能分析

采用动态剪切试验仪研究了多聚磷酸(PPA)掺量对沥青(90#A级)流变性能的影响。首先对0.5%~2.0%PPA掺量的改性沥青进行了三项常规性能比对试验,得到不同PPA掺量下常规性能的变化规律;其次通过频率扫描试验得到五种温度条件下的沥青模量曲线,采用时温等效原理将五种温度条件下的模量曲线进行移位处理得到40℃下的模量主曲线,对0.5%~2.0%PPA掺量的改性沥青和其老化沥青的模量主曲线进行了对比分析。结果表明:多聚磷酸对沥青高温性能起到很好的改善作用,多聚磷酸控制在低掺量时对其改性后的沥青低温性能影响不大;多聚磷酸可以降低沥青对频率的敏感性,也可以说是对温度的敏感性降低;老化对多聚磷酸改性沥青的影响较弱,有较好的抗老化的性能。     

基于CAM复数模量模型的沥青混合料玻璃态转变温度确定

利用频率扫描试验数据建立沥青混合料在参考温度下的CAM复数模量主曲线方程,通过非线性最小二乘法拟合得到CAM复数模量主曲线模型和WLF方程的参数,再根据CAM复数模量主曲线模型、WLF推导得到沥青混合料玻璃态转变温度计算公式,并通过温度扫描试验测定沥青混合料玻璃态转变温度对计算结果进行验证。结果表明,通过CAM复数模量主曲线模型计算沥青混合料玻璃态转变温度的方法可行,且沥青混合料的玻璃态转变温度随着荷载作用频率的增加而升高。