伊朗岩沥青改性沥青高、低温性能及贮存稳定性研究

借助动态剪切流变（DSR）、多应力重复蠕变（MSCR）、低温小梁（BBR）及雪茄管等室内试验,定量评价了伊朗岩沥青改性沥青（IRAMA）的高温稳定性、低温抗裂性及贮存稳定性,并研究了老化作用、应力水平等对IRAMA抗高温变形能力的影响及伊朗岩沥青（IRA）预热温度对IRAMA贮存稳定性的影响。结果表明：（1）IRAMA具有更优的抵抗高温剪切变形能力,且抗永久变形能力对应力水平不敏感,在重载交通工况下,具有显著优势。（2）尽管SBS改性沥青呈现出更明显的弹性特征,但对老化作用及应力水平较敏感,不如IRAMA稳定。（3）IRAMA、70#基质沥青及SBS改性沥青的性能分级分别为PG 76-16、PG 64-22及PG 70-28,可见IRA的掺入能显著提升基质沥青的高温性能,超越SBS改性沥青1个温度等级,而低温性能则较基质沥青削弱1个温度等级。（4）借助常温IRA对基质沥青改性,会明显削弱基质沥青的贮存稳定性,但通过将IRA提前预热至合适的温度（100℃）,可克服上述不足,达到与70#基质沥青相近的贮存稳定性。     

再生PE改性沥青混合料高温性能研究

采用车辙、单轴静压蠕变和重复加载蠕变试验,对比分析PE改性沥青混合料老化前后及再生前后的高温性能,并评价再生后PE改性剂的改性效果。首先对PE改性沥青混合料进行级配设计并确定其最佳沥青用量;然后,对PE改性沥青混合料进行试验室模拟短期老化和长期老化,测试老化PE改性沥青混合料的高温性能;最后,对长期老化后的混合料,进行试验室模拟热再生,再生时,新料分别采用PE改性沥青混合料和普通70#道路沥青混合料,试验对比两类再生沥青混合料及老化前后PE改性沥青混合料的高温稳定性能。结果表明:旧PE改性沥青混合料经不同方式再生后其高温流动性能可获得不同程度的恢复,其中70#普通沥青的作用更为明显,这也说明PE改性沥青对再生沥青混合料仍发挥着改善高温稳定性的作用。     

SBS改性沥青老化后的流变特性

为了评价老化对SBS改性沥青流变特性,对基质沥青、SBS改性剂质量掺量分别为3%和6%的改性沥青进行旋转薄膜加热试验(RTFO)和不同时间(5h、16h、50h)的压力老化试验(PAV),对3种沥青的原样、不同老化状态的样品进行常规试验(针入度、延度、软化点)和不同温度条件下的动态剪切流变试验。试验结果表明:常规指标只能显著反映沥青前期阶段的老化性能,粘弹性指标能够反映各老化阶段沥青的性能,更适合评价沥青的老化特性;基质沥青老化表现出硬化的特性,PAV老化50h后的SBS改性沥青老化由于SBS改性剂的裂解和断裂,表现出软化的特性;SBS改性剂使得沥青储能模量随温度和老化程度的影响变小,改善了沥青的感温性能、耐老化性能;老化时间越长基质沥青高温性能越好,而SBS改性沥青在老化16h后高温性能降低。     

短期老化对岩沥青改性沥青流变性能的影响

为探究不同老化温度下,短期老化作用对不同岩沥青改性沥青流变性能的影响,采用室内模拟试验对老化前后不同岩沥青改性沥青的常规性能和流变性能进行研究。结果表明:老化前添加不同岩沥青的改性沥青其高温性能及抗变形能力增强;在5~25℃时(低温区),163℃短期老化作用使布敦岩沥青改性沥青有较好的抗变形能力;在45~65℃时(高温区),178℃和193℃短期老化作用使新疆岩沥青改性沥青具有较好的抗变形能力。在高温区随着老化温度的升高,新疆岩沥青改性沥青抗车辙性能比布敦岩沥青改性沥青的抗车辙性能好。     

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。     

基于MSCR试验及Burgers模型分析的沥青高温性能评价

采用多种沥青样品,通过旋转薄膜加热试验(RTFOT)、多应力重复蠕变恢复(MSCR)试验、车辙因子(G*/sinδ)测定以及Burgers模型对不同状态的沥青进行高温性能评价研究。结果表明,由于不同沥青间分子链段及相态结构的不同使改性沥青的不可恢复蠕变柔量差(Jnrdiff)远大于石油沥青,原样改性沥青的Jnrdiff随温度升高呈现无序性;改性沥青老化样品应力敏感性急剧下降,不可恢复蠕变柔量随着温度的升高呈现出逐渐升高的趋势;石油沥青旋转薄膜老化试验前后Jnrdiff变化幅度小,原样石油沥青Jnrdiff随温度的升高逐渐增大的趋势。采用Burgers模型对MSCR试验单循环蠕变加载曲线进行拟合,拟合计算采取固定值与非固定值拟合两种方式,非固定拟合参数法计算的变形分量误差大;将黏性分量(Gv)作为固定值,其他3个参数作为自由变量进行拟合计算,可以消除黏性变形误差大的问题,同时将总变形误差控制在较低程度范围,大大减小拟合误差。由于石油沥青在动态加载及静态蠕变状态下的高温变形都以黏性变形为主导,因此G*/sinδ,Gv评价石油沥青具有高度一致性;改性沥青因为改性剂种类差异,其增强高温性能的机理不同,评价改性沥青不一致。Gv增大了沥青个体间差异程度,进行沥青高温横向对比选择时,更加有利于增弹性改性沥青,而不利于增黏性改性沥青。     

SBS改性沥青性能及老化的影响

为了研究SBS改性沥青的性能以及老化对性能的影响。采用SHRP指标对2种改性剂、3种基质沥青组合的改性沥青在不同老化状态的高、低温性能进行了研究,试验结果表明改性沥青经老化后,高温性能提高,而低温性能有好有差。取决于改性沥青组合及其相容性,而且线型和星型SBS改性剂在改善效果上不存在孰优孰劣,基质沥青是影响改性沥青效果和相容性的重要因素。     

高模量沥青结合料流变特性

为提高沥青路面的耐久性,丰富长寿命路面结构组合方案,急需对沥青结合料高模量技术开展深入研究。研究围绕2种高模量技术手段,采用常见的高模量剂HM-A制备改性沥青以及20号硬质沥青,分别采用差示扫描量热（DSC）试验研究2种结合料的物质组成特性,采用动态剪切流变（DSR）试验和多应力蠕变恢复（MSCR）试验分析热氧老化前后沥青流变性能及高温流变性能,开展了黏弹物理模型参数分析,最后运用汉堡车辙试验、动态模量试验进行比较。研究结果表明：硬质沥青老化前后温度敏感性低于高模量改性沥青;老化沥青的相位角δ较老化前下降,车辙因子G^*/sinδ较老化前升高;同温度下,随着应力增大不可恢复蠕变柔量J_nr增大、蠕变恢复率R减少,在相同应力下随着温度增大J_nr增大、R减小;Burgers模型说明温度对沥青结合料的黏弹性影响显著,HM-A对基质沥青高温性能提升明显,最佳掺量为8%。其中,高模量剂与基质沥青标号匹配方可发挥出高模量沥青的优势。     

高温条件下SBS改性沥青重复蠕变恢复试验研究

应用重复蠕变恢复试验,改变加载次数、温度、应力水平等试验条件,分析比较了基质沥青和3种SBS改性沥青在高温条件下的黏弹性能变化规律。结果表明：随着温度的升高,沥青蠕变劲度的黏性成分Gv明显减小;在有限样本条件下,沥青低应力水平的Gv值与同温度SHRP指标G＊/sinδ具有很好的相关性;SBS改性沥青的线黏弹范围小于基质沥青;SBS改性沥青在线性和非线性区域的高温性能存在差异,只有根据实际路面的受力特点选择合适的指标才能得到准确的评价结果。     

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。     

短期老化对聚合物改性沥青流变学特性的影响

为了探究短期老化作用对聚合物改性沥青的流变性能产生的影响,利用扫描电子显微镜(SEM)、动态剪切流变试验(DSR)、重复蠕变恢复试验(RCRT),从宏观与微观角度对短期老化前后的橡胶粉改性沥青和SBS改性沥青四种沥青试样进行沥青微观结构以及高温流变性指标评价。SEM试验结果表明短期老化作用使沥青的组分和改性剂结构发生改变而导致沥青与改性剂结合情况变差,沥青变硬;通过DSR与RCRT试验结果可知无论老化前后在不同温度及频率下橡胶粉改性沥青均较SBS改性沥青具有较强的抗变形能力,且短期老化对SBS改性沥青产生的影响要大于橡胶粉改性沥青。     

老化后橡胶沥青混合料高温性能研究

通过橡胶沥青混合料、复合橡胶沥青混合料和SBS改性沥青混合料对比试验,研究了3种混合料的老化性能以及老化后高温性能。结果表明:橡胶沥青混合料的老化性能和老化后的高温性能优于复合橡胶沥青混合料和SBS改性沥青混合料。该研究结论可以解释实体工程中橡胶沥青混合料路面在长期使用过程中高温性能并不比SBS改性沥青混合料路面差的工程现象。     

沥青结合料高温性能指标的研究

为了对沥青高温性能提出合理的评价方法,采用MSCR、ZSV对5种沥青进行高温性能试验,分析温度对沥青高温性能的影响,通过对沥青结合料高温性能评价结果与沥青混合料车辙试验结果进行相关性分析,探讨两种试验方法对改性沥青结合料高温性能评价结果的可靠性。结果表明:随温度的上升,沥青高温抗变形能力减弱,改性沥青的高温性能普遍优于基质沥青,但应力敏感性更大。MSCR方法与ZSV方法评价结果与沥青混合料车辙结果相关性良好。     

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。     

SBS-SBR 复合改性沥青黏弹特性研究

采用物理共混方法制备SBS改性沥青、SBR改性沥青和SBS-SBR复合改性沥青,基于动态剪切流变仪(DSR)测试沥青在温度扫描模式下的复数模量和相位角,评价沥青的高温性能;采用多应力蠕变恢复试验(MSCR)测试沥青在蠕变加载过程中的应力响应特征,最后基于BBR试验评价沥青的低温性能。结果表明:在沥青中掺入SBS和SBR能够大幅提高沥青的高温抗变形能力,疲劳极限温度能够表征沥青的抗疲劳性能,沥青的粘性特征和疲劳性能具有相关性,基质沥青在高温下具有良好的疲劳特性;MSCR试验结果表明,改性沥青具有显著的弹性恢复特性,沥青的可恢复变形随着应力的增大逐渐降低;低温梁流变试验(BBR)结果显示,掺入SBS与SBR能够提高沥青在低温下的应力松弛能力和抗裂性能。     

基于MSCR试验的BRA改性沥青高温性能分析

为了更好地评价BRA改性沥青高温性能,对BRA掺量不同的改性沥青、SBS改性沥青进行了常规震荡剪切试验(DSR)和多应力蠕变恢复试验(MSCR),对比分析BRA改性沥青高温性能,并利用车辙试验验证BRA改性沥青混合料高温性能.结果 表明:PG高温性能分级难以准确区分不同种类沥青高温性能;BRA的掺入能显著增强沥青的高温变形恢复能力及抗永久变形能力;在一定条件下,高BRA掺量改性沥青的抗永久变形能力与SBS改性沥青相当;BRA改性沥青的应力敏感性较SBS改性沥青而言更不易受温度变化的影响;Jnr0.1、Jnr3.2可作为BRA改性沥青高温性能评价指标.     

紫外光老化对沥青使用性能的影响性研究

为解决强紫外线对沥青产生老化问题,利用紫外老化环境箱模拟野外环境老化条件进行试验,通过动态剪切流变仪分别研究了老化时间变化对SBS改性沥青和基质沥青高温、低温及疲劳性能的影响.试验结果表明,强紫外光对SBS改性沥青能够产生严重老化,主要表现为疲劳性能和低温性能大幅衰减,高温性能进一步得到改善,且都与老化时间关系较紧密;同时,随测试温度升高,老化时间对G*/sinδ、G* sinδ的影响幅度逐渐减小,说明紫外光对SBS改性沥青老化具有温度敏感性.研究结论可以为沥青路面选择抗光老化性较好的沥青提供良好技术支持.     

纳米SiO_2改性沥青老化性能及黏温特性研究

将掺量为5%的纳米SiO_2加入普通70#石油沥青中,通过高速剪切制取了纳米SiO_2改性沥青,并采用旋转薄膜烘箱对其进行了不同时间的老化,对不同老化时间后的纳米SiO_2改性沥青性能进行了测定;采用旋转黏度仪对不同温度下的纳米SiO_2改性沥青的旋转黏度进行了测定,并同普通70#沥青进行了对比,对纳米SiO_2改性沥青的黏温特性进行了研究;通过弯曲梁蠕变试验对纳米SiO_2改性沥青的低温蠕变特性进行了试验。结果表明:纳米SiO_2的掺加改善了沥青的抗老化性能;纳米SiO_2改性沥青在常温下的黏度明显高于普通石油沥青,而随着温度的升高,这一差距逐渐缩小;纳米SiO_2改性沥青混合料的施工温度高于普通石油沥青混合料,且当纳米SiO_2掺量为5%时,其最佳拌和温度为168~174℃,最佳压实温度为157~162℃;纳米SiO_2改性沥青的低温性能略逊于普通沥青。     

不同表面活性温拌剂对沥青混合料性能影响的研究

为探究表面活性温拌剂对沥青混合料的温拌效果的影响,本文选用5种表面活性温拌剂,分别对SBS改性沥青GAC-20C和70#普通沥青GAC-25C沥青混合料压实性能,高温性能和水稳定性能进行了试验研究和理论分析。结果表明:掺入5种适量表面活性温拌剂后普通沥青混合料相比改性沥青混合料施工成型温度降幅更大;改性沥青混合料和普通沥青混合料水稳定性都获得略略微改善;SBS改性沥青混合料的高温性能均得到改善,抗车辙能力增加,但70#普通沥青混合料的高温性能有增有减,效果参差不齐。     

紫外老化对SBR改性沥青性能的影响

通过沥青基本性能分析方法,研究了实验室制备SBR改性沥青的最佳改性搅拌时间和最佳改性温度等,并利用室内紫外老化加速设备,研究在不同紫外光条件下,老化前后SBR改性沥青的性能变化。研究发现,随着紫外老化时间的增加,SBR改性沥青的复合模量有增大的趋势,同时相位角减小,说明沥青的粘性成分减小,沥青老化变硬。高温温度扫描时,SBR改性后复合模量明显增大,相位角差别不大但增速变缓,可知改性沥青更硬,抗车辙能力更好。SBR改性沥青与基质沥青相比,有更好的抗紫外老化性能。