基于不同试验方法的沥青高温性能评价

为研究沥青材料的高温性能,利用动态剪切流变试验和多应力蠕变恢复试验的方法,选用70#基质沥青、SBS 改性沥青及埃索高粘沥青进行对比试验,分析了它们在不同应力和温度条件下粘、弹响应的变化规律。实验结果表明：车辙因子忽略了沥青材料的延迟变形,用来评价改性沥青的高温性能存在着较大的不足;多应力蠕变恢复试验与路面抗车辙能力具有更好的相关性,用恢复率和不可恢复蠕变柔量等评价指标能更全面地评价沥青材料的高温性能。     

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。     

基于动态蠕变试验的沥青混合料永久变形研究

采用伺服液压试验机（UTM-25）对普通重交沥青和聚酯纤维改性沥青混合料进行动态蠕变试验,对比分析了粗、细级配沥青混合料的抗永久变形能力.在抗变形能力较好的粗级配混合料中,分别进行不同掺量聚酯纤维和温度的动态蠕变试验.试验结果表明：粗级配沥青混合料比细级配的具有更好的抗永久变形能力;在最佳掺量时,纤维改性沥青混合料抗永久变形能力更优越;纤维改性沥青混合料对温度敏感性明显小于普通重交沥青混合料的.     

几种改性沥青零剪切黏度的测试分析

对基质沥青和4种改性沥青分别进行高温条件下的稳态流动试验和静态蠕变试验,应用流变模型拟合零剪切黏度（ZSV）,并对拟合结果进行深入分析。结果表明：稳态流动试验可反映沥青的稳态流动状态,由该试验拟合的ZSV与60℃动力黏度具有较高的相关性,能较好地评价基质沥青和部分改性沥青的高温性能,但无法准确描述高强改性沥青优秀的抗车辙性能;两种试验结果拟合的改性沥青ZSV相差很大,静态蠕变试验的拟合结果明显偏小,说明改性沥青尚未进入稳态流动状态,需要更长的蠕变时间才能获得准确的ZSV。     

试验温度及针入度误差对沥青低温感温性指标的影响研究

为了研究不同试验温度组合和针入度测量误差对沥青结合料低温感温性的影响,选用4种90号基质沥青和SBS改性沥青,测定沥青在不同温度时的针入度,得到针入度指数PI和脆点T1.2。结果显示,选用3个试验温度得出的PI和T1.2离散性较大,选用3个连续温度得出的结果离散性最小。与选用3个试验温度相比,选用4个或5个试验温度能很好地降低结果的离散性,对低温感温性的评价更客观。针入度较小的测量误差会引起针入度指数PI较大的变异,其中单独变化20℃时针入度引起的变异最小。     

橡胶粉改性沥青及沥青混合料高温性能试验研究

为了改善道路沥青的路用性能,选择橡胶粉对基质沥青进行改性处理,制备橡胶粉改性沥青。研究了不同掺量条件下,改性沥青的针入度、软化点、弹性恢复、布氏粘度,进而评价其高温性能;同时分别对AC—13型和SMA—13型橡胶粉改性沥青混合料进行车辙试验,评价改性沥青混合料的高温稳定性。研究表明,适量橡胶粉可以改善基质沥青及沥青混合料的高温性能,最佳掺量为15%,且SMA—13型混合料比AC—13型混合料具有更好的高温稳定性。     

多聚磷酸改性沥青流变性能

为研究多聚磷酸(PPA)对沥青性能的影响规律与作用机理, 采用四组分分析试验和沥青三大指标试验研究了PPA对不同基质沥青化学组分的影响, 基于动态剪切流变仪(DSR)开展了沥青温度扫描试验与频率扫描试验, 分析了不同配比的PPA改性沥青、PPA/SBS改性沥青与PPA/橡胶粉改性沥青在不同温度、不同动态频率加载条件下的流变性能变化趋势。分析结果表明: 随着PPA含量(质量分数, 后同)的增加, 沥青质含量逐渐提高, 油分(饱和分与芳香分)含量减小, 沥青逐渐由溶胶结构转变成溶-凝胶结构, 沥青高温性能逐渐增强; PPA改性沥青的高温性能与基质沥青的沥青质含量相关, 沥青质含量大的基质沥青经PPA改性后其沥青质含量提升最大, 针入度降低最多, 具备更好的高温性能; 基质沥青、SBS改性沥青与橡胶粉改性沥青掺入PPA后, 其抗车辙因子分别提高了1.0~8.2、0.8~13.9与2.9~19.7 kPa, 表明PPA可有效改善基质沥青、SBS改性沥青和橡胶粉改性沥青的高温、感温及流变性能, 增强沥青的弹性特征, 提高其抵抗剪切变形能力; 与单一改性沥青相比, PPA复合改性沥青的流变性能改善效果更为明显, PPA与聚合物改性沥青之间存在良好的相容性; 随着PPA含量的增加, 沥青10℃延度逐渐降低, 当PPA含量为1.5%时, 基质沥青、SBS改性沥青与橡胶粉改性沥青10℃延度分别下降77%、64%与39%, 表明PPA对沥青的低温性能存在一定负面作用, 建议PPA含量不宜超过1.0%;PPA/SBS改性沥青最佳复配比为1.0%PPA复配3%SBS, PPA/橡胶粉改性沥青最佳复配比为0.75%PPA复配15%橡胶粉。      

玄武岩纤维及高黏改性剂对沥青性能影响研究

通过动态剪切流变试验、延度试验、针入度试验及旋转黏度试验分别研究了克拉玛依70号基质沥青、SBS改性沥青、高黏沥青和玄武岩纤维高黏沥青的技术特性,分析了玄武岩纤维及高黏改性剂对沥青性能的影响效果。研究得到,各沥青动态剪切模量随温度升高逐渐减少,中温范围(20℃~45℃)内,高黏沥青和玄武岩纤维高黏沥青动态剪切模量相近,温度升高后其黏度也逐渐降低,玄武岩纤维的加入使高黏沥青的动态剪切模量小于玄武岩纤维高黏沥青;基质沥青中加入rps后,抵抗变形能力增强,温度高于40℃后高黏沥青中掺入玄武岩纤维后变形能力低于高黏沥青;高黏沥青峰值力是SBS改性沥青的1.99倍,拉伸柔量减少了42%,rps改性后的沥青低温条件下抵抗荷载能力比变形能力明显,高黏沥青掺入玄武岩纤维后抗拉能力提高,低温变形能力不强;rps改性的沥青黏度明显增大,135℃的黏度是3.836 Pa·s,是70号基质沥青的5.6倍,高温敏感性大于70号基质沥青和SBS改性沥青,玄武岩纤维的加入使高黏沥青的增黏作用进一步加强。     

RET反应型改性沥青混合料抗永久变形研究

RET是一种反应型三元共聚物弹性体,与其他改性剂相比,RET改性沥青混合料具有优异的高温性能,水稳定性能也有相应的提升,特别适用于国内高温多雨的地区。通过UTM-25试验系统,在不同荷载、不同温度条件下,分别对70#道路石油沥青混合料、SBS改性沥青混合料、胶粉改性沥青混合料及RET反应型改性沥青混合料等4种类型混合料进行动态蠕变试验,绘制沥青混合料累计永久应变(με)随加载次数(Cycles)变化的蠕变变形曲线,对比分析其抗永久变形的能力。结果表明:RET改性沥青混合料的抗永久变形能力较SBS改性沥青混合料和胶粉改性沥青混合料有较大幅度提高,尤其在高温、重荷载条件下,其抵抗永久变形的能力越明显。     

道路用沥青的改性研究

通过对道路沥青添加改性剂SBS和碳酸钙进行改性试验,研究了不同方法的改性效果,得到了改性沥青的最佳配合比。结果表明:两种改性剂同时加入到基质沥青中得到性能更好的改性沥青,改性沥青具有很强的相容性,改善了基质沥青的软化点、延度和针入度值,提高了改性沥青的路用性能。     

基于流变学的BF-SBS改性沥青胶浆性能研究

为研究玄武岩纤维(BF)对SBS改性沥青流变性能的影响,制备了不同掺量(质量分数为0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1%)玄武岩纤维-(质量分数为4.5%)SBS改性沥青。采用动态剪切流变仪(DSR)对BF-SBS改性沥青进行温度扫描和多重应力蠕变恢复试验(MSCR)以评价其高温流变性能;通过弯曲梁流变试验(BBR)测得的蠕变劲度s、蠕变速率m等指标分析沥青的低温流变性能。结果表明：随着试验温度上升,各掺量BF-SBS改性沥青胶浆的复数剪切模量G~*降低,相位角δ增大,表明BF-SBS改性沥青胶浆拥有更好的弹性特性。在各应力水平下,随着BF掺量增加,BF-SBS改性沥青胶浆的不可恢复蠕变量J_nr不断降低,当掺量达到0.4%时,J_nr值降至最低。而R值高于基质沥青与SBS改性沥青胶浆,表明BF能够有效提升SBS改性沥青胶浆在高应力作用下的高温变形恢复能力。蠕变劲度模量s、蠕变速率m低温指标测值表明适量玄武岩纤维对沥青胶浆低温性能有一定提升,其中掺量为0.4%的BF-SBS改性沥青表现出最佳的高、低温流变性能。     

OMMT/SEPS复合改性沥青的性能研究

为了改善聚合物改性沥青的储存稳定性问题,以苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯(SEPS)加纳米蒙脱土(OMMT)作为复合材料,用作沥青粘结剂的改性剂.通过常规试验(针入度、软化点、离析试验)和流变性能试验(动态剪切流变仪和弯曲梁流变仪)对沥青性能进行评价.试验结果表明:加入SEPS不仅能提高沥青的温度敏感性,还能改善沥青的高低温流变性能;并随着掺量增加,其改善效果越好.添加OMMT能进一步提高SEPS改性沥青的高低温性能,说明改性后的沥青粘结剂具有较高的刚度、弹性和柔韧性,对沥青永久变形的影响较小,发生低温开裂的可能性变小.此外,OMMT能改善SEPS改性沥青的储存稳定性,降低SEPS与沥青之间在高温储存过程中降解和分层可能性.     

SBR胶粉改性沥青性能研究

研究了不同搅拌温度、不同掺量橡胶微粉(SBR)改性沥青的性能。试验表明,橡胶微粉掺量及搅拌温度对改性沥青性能有较大的影响,软化点、针入度及延度试验得出了最佳掺量和最佳搅拌温度。荧光显微试验、高温储存稳定性及流变性试验结果表明橡胶微粉改性沥青相比基质沥青具有更好的高、低温性能。     

基于抗剪性能的沥青混合料剪切疲劳变形研究方法

在不同的温度下进行沥青混合料剪切性能试验,结果显示:随着温度的升高,沥青混合料的抗剪强度减小,剪切模量也变小.抗剪强度与剪切模量有较好的相关性.具有较高抗剪强度的沥青混合料也具有较大的剪切模量,在车辆荷载作用下不会产生较大的剪切疲劳变形.与剪切疲劳变形试验相比,抗剪强度试验相对简便和快速,在确定抗剪强度与剪切模量之间的关系后,就可以直接采用抗剪强度试验来评价沥青混合料抵抗剪切变形的能力.     

基于抗剪性能的沥青混合料剪切疲劳变形研究方法

在不同的温度下进行沥青混合料剪切性能试验．结果显示：随着温度的升高,沥青混合料的抗剪强度减小,剪切模量也变小。抗剪强度与剪切模量有较好的相关性。具有较高抗剪强度的沥青混合料也具有较大的剪切模量,在车辆荷栽作用下不会产生较大的剪切疲劳变形。与剪切疲劳变形试验相比,抗剪强度试验相对简便和快速,在确定抗剪强度与剪切模量之间的关系后,就可以直接采用抗剪强度试验来评价沥青混合料抵抗剪切变形的能力。     

多聚磷酸改性沥青低温性能研究

为研究多聚磷酸(PPA)改性沥青的低温性能,通过沥青弯曲蠕变劲度(BBR)试验,采用低温临界温度、蠕变劲度S和蠕变速率M评价了不同PPA掺量对PPA改性沥青低温性能的影响,并同SBS改性沥青进行了对比。研究表明:PPA能够提高基质沥青的低温性能;PPA掺量越大,改性沥青的低温性能越好;低温临界温度反映的PPA掺量对PPA改性沥青性能的影响与蠕变劲度S和蠕变速率M所反映的规律相同;低温临界温度能弥补AASHTO分级区分度较低的问题,能更好地反应沥青的低温性能。     

沥青混合料抗永久变形特性试验方法评价

车辙已经成为我国高等级公路不可忽视的损坏类型之一。就不同温度下沥青混合料抵抗永久变形的能力分别采用APA和单轴贯入试验进行分析。结果表明虽然APA试验能够区分普通沥青混合料在不同温度下抗永久变形特性,但不能评判不同温度下的SBS改性沥青混合料的抗永久变形特性。由于单轴贯入试验可以模拟实际路面的受力状态,同时其试验结果与实际路面车辙变形也具有良好的相关性,并且,单轴贯人试验还可以较好地区别不同沥青混合料,包括SBS改性沥青混合料,在不同温度下的抗永久变形特性。因此建议研究沥青混合料抗永久变形性能时应选择单轴贯入试验。     

紫外老化作用下PPA/SBR改性沥青胶浆及混合料高低温性能研究

通过高温温度扫描试验、BBR低温蠕变试验对粉胶比为0.6、0.9、1.2的90#基质沥青胶浆、SBR改性沥青胶浆及PPA/SBR改性沥青胶浆紫外老化前后的高低温流变性能进行了研究,利用高温车辙试验及低温小梁弯曲试验对其紫外老化前后的沥青混合料高低温性能进行分析,同时引入沥青胶浆的车辙因子老化指数A_STA、蠕变劲度老化指数S_AI、蠕变速率老化指数m_AI,沥青混合料动稳定度老化指数D_AI、弯曲劲度模量老化指数S_BAI对沥青胶浆及沥青混合料的抗紫外老化性能进行定量分析,结果表明：紫外老化会提高沥青胶浆的高温抗变形能力,而显著降低沥青胶浆的低温抗裂性。而对于沥青混合料而言,紫外老化劣化了90#基质沥青混合料及SBR改性沥青混合料的高温抗车辙性能,提高了PPA/SBR改性沥青混合料的抗车辙性能,而低温抗裂性在紫外老化后均出现了明显下降,但PPA/SBR改性沥青混合料紫外老化前后都具有最佳的低温抗裂性能。说明PPA的掺入有效提高了SBR改性沥青胶浆及沥青混合料的高温抗变形能力、低温抗裂性能...     

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。     

岩沥青改性沥青的流变特性试验研究

为了研究岩沥青在不同掺量情况下对沥青流变特性的影响,通过对岩沥青掺量为9%、12%、15%和18%的改性沥青及基质沥青进行动态剪切流变试验和弯曲梁流变实验,对比分析了不同掺量岩沥青对基质沥青的高温及低温性能的影响。研究表明:掺入岩沥青后,随扫描温度的升高,同一温度下改性沥青的复数模量、车辙因子减小,相位角及损失正切增大,动粘度减小,但以上参数均高于基质沥青,能有效改善沥青的高温稳定性。蠕变劲度增大,蠕变速率减小,改性沥青的脆性增大,低温性能有所降低。将岩沥青掺量控制在一定范围,不会对其低温性能产生大的影响。建议岩沥青的最佳掺量为12%~15%。