基于胶结料性能的炭黑沥青最佳配制温度研究

为了确定炭黑沥青的最佳配制温度,对不同配制温度下的炭黑沥青及基质沥青的三大指标和旋转黏度进行室内试验,计算出针入度指数、当量软化点、当量脆点、残留针入度比、残留延度比、软化点增量、黏度比、老化指数等主要性能指标,并对炭黑沥青薄膜加热老化前后性能进行多指标比较与分析。结果表明:炭黑可以很好地改善基质沥青的感温性、高温稳定性、低温抗裂性以及抗老化性能;当配制温度为130~150℃时,其延度下降较少,抗老化效果较好,黏度较小,方便施工,改性效果最佳。     

纳米炭黑粒径对沥青路用性能影响研究

为提高沥青胶结料的路用性能,探讨了纳米炭黑粒径对沥青胶结料老化前后性能的影响。分别进行了老化前沥青针入度、延度、软化点、旋转黏度以及薄膜烘箱加热短期老化试验。试验结果表明:纳米炭黑可以提高沥青的高温稳定性、短期抗老化能力以及降低温度敏感性;随着纳米炭黑粒径的增大,纳米炭黑沥青25℃针入度增大、15℃延度逐渐减小、软化点略有提高、针对度指数PI值与60℃旋转黏度先增大后减小、短期老化残留物25℃针入度比与15℃延度及其比值逐渐减小。基于综合性能最优角度出发,建议采用N220纳米炭黑对沥青进行改性。     

岩沥青-丁苯橡胶复合改性沥青路用性能研究

为了在不影响岩沥青(BRA)高温性能和抗老化性能的基础上改善其低温性能,该文拟使用丁苯橡胶(SBR)与BRA对基质沥青进行复合改性。通过向BRA改性沥青中添加不同类型(胶粉和胶乳)和掺量(0、2%、4%、6%、8%)的SBR制备复合改性沥青。采用低温弯曲梁试验(BBR)评价复合改性沥青的低温性能,同时根据TFOT和PAV试验方法对复合改性沥青进行老化处理,并通过对比复合改性沥青老化前后旋转黏度试验(RV)和动态剪切流变试验(DSR)的试验结果揭示两种复合改性沥青的抗老化性能。研究结果表明:就低温性能而言,SBR胶乳的改性效果优于SBR胶粉。BRA改性沥青优异的高温性能几乎不受SBR胶乳的影响,但当其掺量达到或超过6%时表现为抗车辙性能的降低,且降低了沥青胶结料的抗老化性能。综合各项路用性能指标,建议SBR胶乳/胶粉的掺量为4%?6%。     

氧化石墨烯改性沥青及其混合料抗老化性能试验研究

为了研究氧化石墨烯(GO)改性沥青结(混)合料的老化性能与机理,基于室内试验模拟沥青结(混)合料热氧老化过程,通过黏度试验、三大指标试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验和低温弯曲试验测试并分析基质及GO改性沥青结(混)料的老化性能。研究结果表明:GO的加入可减缓热氧老化对沥青三大指标的影响,即GO可提高沥青结合料的抗老化性能,GO的加入可显著提高沥青混合料的水稳定性,但对低温抗裂性有微弱不利影响。添加GO不仅在一定程度上改善了老化后沥青混合料的水稳定性,还减缓了老化对其低温抗裂性能的影响,说明GO改性沥青混合料具有良好的抗老化性能。     

重复再生沥青的性能研究

为研究重复再生沥青的再生规律及抗老化性能,测试了采用新沥青再生的重复再生沥青和再生剂再生的重复再生沥青的针入度、黏度、软化点和延度,同时对比测试新沥青、一次再生沥青和再生重复再生沥青在不同老化时间下的抗老化性能。研究结果表明:随着新沥青或再生剂掺量的增加,重复再生沥青的黏度和软化点逐渐降低,针入度和延度逐渐增加;采用再生剂再生的重复再生沥青的延度恢复效果明显优于采用新沥青再生的重复再生沥青;重复再生沥青的针入度对数、黏度对数和软化点与再生剂(或新沥青)掺量呈良好线性关系,满足再生方程;重复再生沥青的抗老化性能比新沥青、一次再生沥青都差。     

高黏改性剂与基质沥青配伍性研究

为了在有限样本条件下得到高黏改性剂优选基质沥青的控制指标,对境内外2种高黏改性剂与4种常用基质沥青进行配伍性试验,并以针入度、软化点、低温延度、60℃动力黏度及170℃布氏黏度为控制指标,从而得出配伍性最佳的基质沥青,然后分别对每种基质沥青进行针入度、软化点、延度等全套常规性能试验和不同老化程度的温度扫描、频率扫描等流...     

青藏高寒区改性沥青低温弯曲蠕变试验分析

青藏高原寒冷地区年平均气温低,温差大,冻融循环频繁,并且日照时间过长导致紫外线辐射老化严重,故沥青性能要求不同于一般地区。基于SHRP中BBR试验,开发一套相对简单的沥青小梁弯曲蠕变试验设备,通过低温弯曲蠕变试验、老化后低温弯曲蠕变试验,分析6种西藏地区常用改性沥青在不同温度下老化前后的蠕变劲度模量与蠕变应变速率,表征各改性沥青在低温区间的温度敏感性以及其抗老化性能。结果表明:SBS(I-B)改性沥青低温温度敏感性最佳,可显著提高沥青路面低温性能;SBS(I-A)抗老化性能最好,可减少由于日照时间长,紫外线辐射严重,沥青老化,粘结力下降所引起的各种病害。     

沥青老化效应的试验研究

为了研究沥青老化对路面使用性能影响,通过旋转薄膜烘箱对沥青进行短期老化,再用压力老化仪对老化的沥青进行不同时间的老化,然后对不同程度的老化沥青进行针入度、软化点、延度、不同温度下的粘度、蠕变劲度和蠕变变化速率、动态粘弹性参数的试验。随PAV老化时间的增加,老化沥青的针入度逐渐减小,针入度指数PIPEN逐渐增大,软化点逐渐提高,延度越来越小,而粘度相反变化,复数剪切模量G*、蠕变劲度逐渐增大,相位角δ、蠕变速率则逐渐减小,指数函数更能表征老化对其粘温关系的影响。结果表明老化使沥青弹性增强,感温性减弱,耐久性降低,抗疲劳开裂能力变差,缩短了路面使用寿命。     

TLA/SBR复合改性沥青性能试验研究

为了改善特立尼达湖沥青(简称TLA)改性沥青低温抗裂性,提出用丁苯橡胶(SBR)对其改性,期望综合两种改性剂的优点。对不同掺量的TLA与SBR复合改性沥青进行了常规试验(针入度、软化点、延度、旋转粘度)、DSR试验、BBR试验,并测试了短期老化与长期老化后的残留针入度比,研究TLA与SBR掺量对高、低温性以及抗老化性能的影响。研究结果表明:①掺入SBR与TLA均能改善沥青的高温抗变形能力和感温性,对比TLA,SBR对沥青高温性能的改善效果更显著;②TLA对复合改性沥青的低温性能有不利影响,但掺入SBR可以抵消这种不利影响;③掺加5%~20%的TLA能改善复合改性沥青的抗老化性能,在此TLA掺量下,SBR也能改善沥青的抗老化性能。④综合高、低温性能和老化性能的表现,最佳掺量为20%的TLA+3%的SBR。     

回收橡胶树脂改性剂对沥青混合料性能的影响

该文研究了回收橡胶复合改性剂(简称RRCM)对沥青三大指标、沥青抗老化性能、沥青混合料路用性能的影响。结果表明:RRCM的加入使得沥青针入度降低,延度增加,软化点提高,当量软化点提高;热氧老化是沥青老化的主要原因,RRCM可提高沥青的抗老化性能,提高沥青混合料的路用性能。综合比较分析,推荐采用1~#RRCM。     

AW、BLE、炭黑改性沥青的老化性能研究

采用薄膜烘箱老化试验(TFOT)、PAV压力老化试验,对不同剂量的AW、BLE、炭黑改性沥青进行试验,利用残留针入度比、残留粘度比、软化点增量和残留延度等老化指标来分析沥青的老化程度,与常用的沥青抗老化剂SBR进行对比,研究表明0.8%AW、0.8%BLE改性沥青抗老化性能较优,炭黑改性沥青低温性能下降较大。     

考虑老化的沥青结合料低温感温性指标

为了验证不同老化程度沥青结合料的针入度指数IP、当量脆点T1.2与SHRP低温弯曲梁流变指标间的关系,选取3种常用重交基质沥青进行薄膜烘箱试验和不同时长的压力老化容器老化,测定不同老化程度沥青在不同较高温度的针入度,得到针入度温度指数AlgP、K、IP和T1.2;测定不同较低温度60 s时的弯曲梁流变指标S、m,得到低温蠕变温度指数AlgS和Am。通过试验得出:随着老化程度的增加,沥青的感温性降低,温度稳定性增加,T1.2呈升高趋势;对不同老化程度的沥青而言,其较高温度下的针入度温度指标AlgP、K与较低温度下的低温蠕变温度指标AlgS、KlgS、Am、Km之间具有较好的相关性;中国“八五”攻关专题中建议的沥青低温性能评价指标IP和T1.2与SHRP建议的低温性能评价指标S和m之间具有较好的相关性。     

温拌剂对SBS复合改性沥青低温性能影响研究

通过室内试验,采用软化点试验、针入度试验和布式黏度试验对添加SNJ温拌剂的基质沥青和SBS改性沥青的中高温流变性能进行评价;采用弯曲梁流变试验对SNJ温拌剂的SBS改性沥青的低温流变性能进行评价。试验结果表明:掺加SNJ温拌剂后,基质沥青和SBS改性沥青的针入度下降、软化点升高、135℃布氏黏度显著下降。从弯曲梁流变试验来看,SNJ温拌剂的加入会引起基质沥青和SBS改性沥青劲度模量上升和蠕变速率的下降,低温性能明显下降。相比较而言,SNJ温拌剂对于基质沥青低温性能的不利影响更加显著,高掺量SBS下的复合沥青具有一定能力弥补温拌剂的不利影响。     

SBS改性沥青老化性能影响研究

文中选用2种基质沥青(70号、90号)分别制备得到SBS-70、SBS-90 2种SBS改性沥青,经过短期老化(RTFOT)、长期老化(PAV)试验,结合荧光显微、三大指标、温度扫描试验,研究SBS改性沥青老化性能影响。荧光显微试验结果表明,SBS改性剂与90号基质沥青具有更好的相容性,短期老化后SBS-90中的SBS氧化降解程度高于SBS-70。三大指标试验结果表明,2种改性沥青针入度和延度随老化程度增大而降低,2种改性沥青软化点随沥青老化程度增加而下降。温度扫描试验结果表明,2种SBS改性沥青复数模量在低温时随老化程度增大而升高,在高温时随老化程度增大而降低。相位角在短期老化后随温度升高出现先下降后上升趋势;在长期老化后,相位角随温度升高而上升。结合荧光显微、CMI、PAI结果表明,SBS-70抗老化性能优于SBS-90,SBS-90在老化时沥青相及SBS相氧化降解都更严重。在实际道路工程中更推荐采用E70作为基质沥青进行SBS改性沥青的制备。     

锥入度与球入度作为橡胶沥青性能评价指标的适用性研究

为了研究锥入度与球入度作为评价橡胶沥青性能指标的适用性及检测指标间的相关性,通过大量室内检测数据进行了系统分析。研究结果表明:采用针入度评价橡胶沥青温度敏感性易造成数据失真,而锥入度可作为室内评价橡胶沥青性能的检测指标;传统弹性恢复指标不能合理评价橡胶沥青弹性恢复特性,延度指标不适用于评价橡胶沥青低温抗裂特性;黏温指数可作为评价橡胶沥青感温特性指标,当胶粉掺量为20%,粉胶比为1. 0时,橡胶沥青胶浆黏温指数最大,其中HD2类型橡胶沥青胶浆黏温指数达2. 031 7;温度敏感性复数指数可量化评价橡胶沥青等胶结料的感温性指标;采用动态剪切流变仪温度扫描试验得出的存储模量对数和损耗模量对数分别与温度对数进行线性回归,拟合得出评价橡胶沥青胶结料温度敏感性复数指数方程;针入度和锥入度与不同温度布氏旋转黏度具较高的拟合程度,其中锥入度与180,165,135℃布氏黏度拟合相关系数分别为0. 908 6,0. 901和0. 915 9;针入度与锥入度二指标之间具有较好的线性相关性能,二者拟合相关系数达0. 905 9;弹性恢复和回弹恢复与不同温度布氏黏度间存在较好的相关性,其中回弹回复与180,165,135℃布氏黏度拟合相关系数分别为0. 943 1,0. 921 7,0. 940 7;弹性恢复和回弹回复二指标之间线性相关系数达0. 862 6;回弹恢复性能可有效反映橡胶沥青弹性恢复特性,球入度可作为一种橡胶沥青弹性恢复性能评价指标。     

基于加权理想解法的沥青抗老化性能评价

为了更全面地评价沥青抗老化性能,通过采用加权理想解法综合评价指数,将沥青老化前后的残余针入度比、残余延度比、软化点增量、黏度比等4项评价指标转化为综合评价指数,对各评价指标分别赋予不同的权重值,对4种沥青抗老化性能的优劣进行排序。评价结果表明,加权理想解法能够对不同抗老化性能的沥青进行有效区分,是一种简单、有效、更为全面的沥青抗老化性能评价方法。     

顺酐化再生剂的再生效果及再生机理研究

根据专利《一种沥青再生剂及其制备方法和应用》(专利号：2018107948408)制备顺酐化再生剂，并通过沥青的针入度、延度、软化点、黏度和车辙因子试验，测试该再生剂的再生效果。结果表明，顺酐化再生剂技术指标满足RA-5等级，老化后的基质沥青、改性沥青中加入顺酐化再生剂后，其抗低温性能均有明显提高。改性沥青135℃旋转黏度及车辙因子测试结果表明，顺酐化再生剂的加入能增加沥青黏度，但对耐高温性能不利。从微观组成探究再生剂的作用机理，沥青的老化实质上是组分的转移，加入再生剂后，补充老化沥青中的轻质组分，使得沥青中的分散剂及分散相逐渐趋于稳定，进而增加沥青黏度，恢复老化沥青的抗低温性能，但轻质组分的增加对沥青的耐高温性能不利。     

基于老化程度的SBS复合改性沥青低温流变性能分析

为研究温度与老化程度对SBS复合红油增塑剂及C9石油树脂改性沥青低温流变性能的影响,采用弯曲梁流变试验(BBR)对3种老化程度条件下的SBS复合改性沥青低温流变性能进行研究,并与基质沥青和SBS改性沥青进行对比分析。研究表明,掺加增塑剂的SBS改性沥青低温性能优于其他沥青,但随温度下降及老化程度加深增塑剂对其改性沥青低温性能改善作用明显下降;掺加石油树脂的SBS改性沥青低温性能最差,但可以改善其改性沥青抗老化性能。通过松弛弹性模量主曲线方法分析可知,老化程度是影响沥青应力松弛能力的主要因素,因此建议通过减缓沥青老化程度的方法来延长其使用寿命。     

有机化改性纳米碳酸钙对沥青抗老化性能的影响研究

采用硬脂酸对纳米碳酸钙(NCa)进行有机化改性,制备有机纳米碳酸钙(SNCa)改性沥青,分别采用薄膜老化试验(TFOT)和压力老化试验(PAV)模拟沥青的短期热老化和长期热老化。分别采用傅里叶红外光谱仪(FTIR)、沥青的三大指标和黏度试验、动态剪切流变仪(DSR)对老化前后的沥青的化学结构、物理性能和流变性能进行研究,探究纳米碳酸钙能否提高沥青的抗老化性能,以及有机化改性能否提高纳米碳酸钙的改性效果。结果表明:添加NCa和SNCa后,TFOT和PAV老化后,沥青的羰基和亚砜基指数降低;物理性能的衰减幅度以及复数模量增加减小;NCa和SNCa能够提高SK70基质沥青的抗老化性能,随着掺量的增大,沥青抗老化性能增强;相同掺量条件下,SNCa对基质沥青抗老化性能的改性效果显著优于NCa,表明硬脂酸有机改性后,NCa与沥青的配伍性增强,NCa能够以更大横纵比分布于沥青基体中,因此具有更好的改性效果。     

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。