季冻区纳米改性沥青的性能及工艺参数研究

从吉林省沥青路面材料的使用性能出发,对几种纳米粉体改性剂制成的改性沥青进行性能试验与分析,对比30℃的针入度、10℃延度、软化点,老化后的残留针入度和10℃残留延度等技术指标,综合考虑纳米改性沥青的高、低温性能,复合纳米TiO_2适合作为季冻区沥青路面的纳米改性剂,最佳掺量5%。制备工艺对纳米改性沥青的性能有很大影响,在保证分散均匀的前提下,改变加工时基质沥青熔融温度、高速剪切机的转速和搅拌时间,可以得到不同性能的纳米改性沥青。     

矿粉比表面积对沥青胶浆性能的影响

比表面积和填料干压空隙率是评价矿粉性能的两个指标,矿粉质量的优劣直接影响着沥青混合料性能的好坏。通过对沥青胶浆进行针入度、软化点、延度等试验,从比表面积和填料干压空隙率的角度分析矿粉粒径大小与混合料性能的关系。研究结果表明:同粉胶比时,沥青胶浆的软化点随着矿粉粒径的减小而增大,而延度、针入度则随着矿粉粒径的减小而减小;矿粉粒径相同时,沥青胶浆延度与针入度随着粉胶比的增大而减小,沥青胶浆软化点随着粉胶比的增大而增大。     

天然沥青组分及其改性效果分析

主要介绍沥青材料的组分试验原理,针对盘锦基质沥青和掺加四种国内外典型天然沥青(包括四川天然沥青、新疆天然沥青、北美的岩沥青以及南美的湖沥青)的改性沥青进行组分分析及其与25℃针入度、软化点和10℃延度三大指标进行相关性分析,探讨天然沥青对石油沥青性能的影响规律.     

相变材料对沥青性质的影响

相变材料在公路交通领域的应用尚处于起步探索研究阶段。选择适宜于沥青混合料应用的有机类固液相变材料,通过针入度、延度、软化点试验,分析了相变材料及其掺量对沥青性质的影响。试验得出,随着相变材料掺量的增加,沥青针入度增大,5℃延度不断增大,10℃、15℃延度先减小后增大,软化点减小,短期热老化后的三大指标损失率均增大。结果表明,相变材料的掺入,有利于提高沥青的低温抗裂性能,但对短期老化后的长期性能和高温稳定性不利,在进一步研究与应用中应予以考虑。     

纳米ZnO改性沥青技术性能的研究

通过高速剪切共混法制备了一系列不同纳米ZnO掺量的改性沥青,并对其进行软化点、针入度、低温延度及感温性能等试验,以探究纳米ZnO对沥青的改性效果及机理。试验结果表明,纳米ZnO能够吸附沥青中的轻质组分,可提高沥青体系的黏度,从而显著改善沥青的高温性能和感温性能,但对沥青在低温条件下的延展性及脆性有不利影响。     

SBR复配回收橡胶树脂改性沥青性能研究

为改善基质沥青的路用性能,结合SBR与回收橡胶树脂两者材料特征,对沥青进行单一改性与两两复配。参考沥青评价指标,利用25℃针入度、软化点、锥入度、10℃延度、旋转黏度等试验,综合评价SBR复配回收橡胶树脂改性沥青性能,探究不同配方复配改性沥青性能差异及影响因素,比选出最佳复配方案。研究结果表明：增加SBR与回收橡胶树脂掺量均能一定程度上提高沥青的高温性能;不同来源SBR对沥青性能影响差异不大,而不同回收橡胶树脂对沥青性能影响有差异,主要原因是不同回收橡胶树脂组成配方对沥青性能产生较大影响所致;SBR对沥青的低温性能改善作用明显,少量SBR即可明显提升沥青延度;随SBR掺量的增加,SBR改性沥青软化点有小幅提升,黏度也随之增加;回收橡胶树脂对软化点提升效果相比SBR更明显,8%掺量最佳;3%SBR、8%回收橡胶树脂为本次复配最佳方案。     

不同抗车辙剂对基质沥青改性作用对比

为了解不同抗车辙剂对基质沥青的改性作用效果,将占沥青质量比9.3%的抗车辙剂P1和P2分别加入到预热的沥青中,在160℃～170℃、170℃～180℃下持续均匀搅拌30 min后,进行剩余沥青三大指标(25℃针入度、软化点、10℃和15℃延度)的试验。结果表明:抗车辙剂对基质沥青有一定的改性作用,且抗车辙剂P2改性效果高于P1。改性后沥青的25℃针入度下降,软化点增大,可提升沥青混合料的高温抗车辙性能,建议抗车辙剂P1和P2应用在夏炎热区和夏热区;延度降低,性能损失50%以上,对沥青混合料的低温性能有一定程度的损害,不建议用于冬严寒区和冬寒区的面层施工中。     

基于国内外试验方法的橡胶沥青性能测试

为统一橡胶沥青性能试验的评价指标,分别采用不同胶粉掺量对70#和90#的基质沥青进行改性,基于中国规范中的针入度、延度、软化点和弹性恢复试验以及Superpave中的动态剪切流变试验、布氏旋转粘度试验和弯曲梁流变试验等对橡胶沥青进行了性能评价。研究结果表明:胶粉的添加能显著改善沥青的高温性能,显著降低沥青的温度敏感性,但增大了沥青的高温粘度,增加了沥青混合料的拌和与压实难度;胶粉的溶胀作用会导致针入度的试验结果出现较大误差,因此,不建议采用针入度试验来评价橡胶沥青的性能;软化点可作为橡胶沥青高温性能的一个评价指标,对于90#基质沥青,胶粉掺量分别为10%、15%、20%和25%时的软化点比未掺胶粉时的软化点分别提高了11.23、11.97、15.18、21.10℃,对于70#基质沥青,胶粉的添加则使其软化点分别提高了4.02、8.18、12.83、14.45℃,因此,胶粉对70#基质沥青软化点的影响效果要大于对90#基质沥青的影响效果;胶粉对沥青低温性能的改善效果会随着温度的下降而降低,在研究胶粉对沥青低温性能的影响程度时,弯曲梁流变试验的结果比低温延度试验的结果更加明显,且由于橡胶沥青的低温延度较小,试验过程中容易产生较大误差,因此,建议采用弯曲梁流变试验评价橡胶沥青的低温性能。     

基于正交试验的高黏沥青材料组成设计与性能研究

为制备一种适用于超薄罩面层的高黏沥青，基于正交试验进行了高黏沥青材料组成设计及路用性能评价，结果表明：在试验范围内，影响高黏沥青25℃针入度、5℃延度及60℃动力黏度的最显著因素为增黏剂掺量，影响软化点的最主要因素为基质沥青标号，SBS掺量对高黏沥青的路用性能指标影响最小。综合考虑高黏沥青各指标变化规律与要求范围，推荐高黏沥青的两种材料组成方案：90号基质沥青+8%增黏剂+2%SBS;70号基质沥青+10%增黏剂+2%SBS。     

含除冰剂的沥青性能研究

在沥青路面中添加炭黑以及自主研制的除冰剂可以减少沥青路面由于冻胀或温度应力产生的裂缝造成的路面磨损,对改性沥青性能进行针入度、软化点、延度和马歇尔试验等评定。结果表明,随着炭黑含量的增加,沥青的针入度和延度呈减小趋势,软化点稍有降低;当炭黑的含量为10%时,沥青的改性效果最好。当制备的除冰剂和炭黑复合加入到沥青中,沥青芯样有一定的防腐和防冻性能;改性后的沥青混合料稳定度和流值都增加,增加了沥青路面的耐磨性能。     

新沥青对再生沥青性能影响分析

为了分析新沥青对再生沥青性能的影响规律,选取4种再生沥青与新沥青掺配成调和沥青,进行了大量沥青性能室内试验.分析结果表明:随着新沥青掺量的增加,调和沥青的针入度呈指数关系增加,软化点呈线性减少,布氏粘度呈指数关系下降,延度快速增大.当新沥青掺量达到60％时,其延度均超过100 cm,但新沥青对不同再生沥青的改善效果相差较大.其中,按照A-70#沥青的目标要求,C型调和沥青的再生剂和新沥青掺量最少,其性能稳定且旧沥青路面材料利用率高,适合于厂拌热再生,可应用于工程实际.     

有机温拌剂对沥青性能的影响分析

通过对添加有机温拌剂后沥青的性能进行测试并对指标结果分析,有机温拌剂使沥青高温性能得到改善,同时低温性能、感温性能、黏附性能以及黏结性能均出现了下降,而SBS改性剂能够减弱温拌剂对沥青形成的负面作用。可以通过提高沥青延度、针入度指数、沥青与石料的黏附性、黏结力指标的控制标准,以确保掺加有机温拌剂后沥青的性能。可将沥青黏附性与黏结力作为优选有机温拌剂的指标,以确保温拌沥青在混合料整体结构中的力学作用。     

纳米黏土改性橡胶沥青性能影响研究

为探讨纳米黏土对橡胶沥青性能影响,参考现有研究,在橡胶沥青中分别加入掺量1%、3%、5%的纳米黏土制备纳米黏土/橡胶复合改性沥青,利用薄膜烘箱试验模拟短期热氧老化,然后通过针入度、软化点、延度和黏度等试验对老化前后纳米黏土/橡胶复合改性沥青物理性能进行测试,并通过温度扫描和多重应力蠕变恢复试验探讨了纳米黏土对于橡胶沥青的高温流变性能、抗车辙和抗永久变形能力的影响,采用弯曲蠕变劲度试验分析了纳米黏土/橡胶复合改性沥青的低温流变性能,并对其机理进行了解释。通过老化前后性能对比及微观试验分析,发现纳米黏土能够较好地提升橡胶沥青的物理和流变性能,并且改善了其耐老化能力。     

沥青感温性能评价指标

为了选择合理的沥青感温性能评价指标,分别采用15、25、30℃的针入度与25℃的针入度和软化点计算了沥青针入度指数,用以评价2种普通沥青、3种改性沥青的感温性,用动态剪切流变仪测得不同温度条件下几种沥青的动态复数粘度,分析其粘-温关系。研究结果表明:普通沥青粘-温关系在15~60℃范围内有较好的线性关系,其温度敏感性是常数,改性沥青的粘-温关系较好地满足WLF方程,其温度敏感性随温度而变化,因此,普通沥青感温性能用针入度指数表示,改性沥青感温性能评价需要指定温度条件。     

废胎胶粉掺量对橡胶沥青及混合料性能的影响分析

沥青中掺入废胎胶粉可改善沥青的各项性能指标,并增强沥青混合料的高温稳定性和低温抗裂性。在基质沥青不变的条件下,随着废胎胶粉掺量的增加,橡胶沥青的旋转粘度、针入度、软化点、低温延度和弹性恢复增大,橡胶沥青混合料的动稳定度和低温破坏应变也相应增大。     

橡胶改性沥青的制备与性能优化研究

为了研究橡胶粉与沥青的相容性,以及优化橡胶沥青的制备工艺,通过试验,分析了橡胶粉掺量、制备温度和制备时间对橡胶沥青的软化点、针入度、低温延度、针入度指数和弹性恢复等指标的影响。试验结果表明,增大橡胶粉掺量可以提高橡胶沥青的低温性能和感温性能,但对高温性能而言橡胶粉掺量并不是越大越好,综合各指标,最佳橡胶粉掺量为20％;存在最佳制备温度和制备时间,使橡胶沥青高温性能和弹性恢复能力达到最好,相反制备温度越高,制备时间越长,橡胶沥青的低温性能越好,总体来看,最佳制备温度为175℃,最佳制备时间为60 min。     

高模量沥青性能及其界定标准研究

为确定高模量沥青界定标准,选用3种高模量改性剂对基质沥青改性,通过常规性能试验和流变性能试验,分别对所制备高模量改性沥青的软化点、针入度、延度、黏度、复数剪切模量、车辙因子以及PG分级指标进行测试;采用单轴压缩试验和车辙试验,对相应沥青混凝土的动态模量及动稳定度进行测试.在此基础上,对各项指标规律性、区分度、一致性进行分析,并通过对高模量改性沥青的各项性能指标与高模量沥青混凝土动态模量的关联性分析,建立以复数剪切模量为关键性指标、针入度指标体系为辅助性指标的高模量沥青界定标准.建议高模量沥青的复数剪切模量G*(60℃,10 Hz,0.1％)≥66.43kPa、G*(60℃,10 Hz,12％)≥12.8kPa、软化点≥61.6℃.     

胶粉/SBS复合改性沥青与SBS改性沥青、橡胶沥青的基本性能比较研究

通过对胶粉/SBS复合改性沥青、SBS改性沥青、胶粉改性沥青进行沥青性能试验和混合料性能试验,对比分析了三种沥青在软化点、低温延度、针入度等指标上的差异以及混合料性能上的差异。考虑指标性能和成本控制的综合因素,胶粉/SBS复合改性沥青可以有更广阔的应用空间。     

废旧胶粉目数和反应温度对橡胶沥青基本性能的影响研究

主要研究了废旧胶粉改性沥青制备过程中,外掺胶粉目数、反应温度对橡胶沥青基本性能的影响。从胶粉与沥青的作用机理出发,着重分析了胶粉目数、反应温度等因素对胶粉改性沥青软化点、针入度、5℃延度、弹性恢复及180℃黏度等基本性能指标变化规律的影响。试验研究表明:当外掺胶粉的目数为40目、反应温度为195℃时,废旧胶粉改性沥青的高温性能(软化点、180℃黏度)、低温性能(5℃延度)及弹性恢复等最好。胶粉目数能显著影响初期混溶过程中胶粉在沥青中的分散程度,在后期的反应过程中,反应温度则是胶粉溶胀、脱硫降解作用的关键影响因素。     

老化沥青再生与改性综合技术试验

试验针对5 h、20 h和70 h的3种老化沥青分别恢复其性能,主要过程分为三步:先进行沥青老化试验;对老化沥青进行再生;对再生后的老化沥青进行改性。采用的改性剂为sasobit和TPS。经过本次试验发现,再生剂对老化沥青的针入度有一定提升,通过sasobit和TPS的对比可以看出,TPS能够显著提升老化沥青的低温延度。