基于东北季冻区气候下高黏改性沥青性能研究

基于东北季冻区气候条件下提出合理的高黏改性剂掺量。测试高黏改性沥青指标并计算针入度指数PI值评价改性沥青的感温性能,进行软化点试验和60℃动力黏度试验评价改性沥青的高温性能,进行低温延度(5℃延度)试验和BBR试验评价改性沥青的低温性能。改性剂掺量为12%～13%时各指标均满足要求。BBR试验表明改性剂掺量为13%时改性沥青抵抗永久变形的能力最好,掺量为12%时应力释放能力最强,抗低温开裂能力最好,同时对改性沥青进行PG分级低温分析。推荐东北季冻区高黏改性剂掺量为12%～13%。     

高黏改性剂对沥青流变性能的影响

为了更好地将高黏改性剂应用于排水沥青路面和沥青混合料抗车辙设计中,通过在基质沥青中掺加不同种类及不同剂量的高黏改性剂制备高黏改性沥青。将质量分数为4%,8%和12%的3种高黏改性剂掺入基质沥青中,采用DSR和BBR试验分析了高黏改性剂对沥青的高、低温和疲劳流变性能的影响,得出高黏改性剂对沥青PG分级结果的影响规律。结果表明,添加高黏改性剂可显著提高沥青的车辙因子G*/sinδ,且随高黏改性剂掺量的增加G*/sinδ逐渐提高。相对日本TPS高黏改性剂,国产高黏改性剂可更显著提高沥青高温性能。采用国产高黏改性剂制备的高黏改性沥青老化后G*/sinδ提高幅度较大,抗老化能力相对较弱,但随温度提高,老化后高黏改性沥青的G*/sinδ衰变较快;高黏改性剂可降低弯曲劲度模量S,同时也降低了m值,综合来说高黏改性剂降低了沥青的低温流变性能。高黏改性沥青的低温分区取决于m值;不同高黏改性剂及其掺量对沥青的疲劳性能影响不同,一定掺量下TPS和H型高黏改性剂对沥青的疲劳性能具有提高作用,但是R型高黏改性剂对沥青的疲劳性能产生了不利影响。高黏改性沥青的G*/sinδ,G*sinδ,S值和m值随温度的升高呈现指数分布。高黏改性沥青的PG分级结果表明,高黏改性剂的掺入主要改变了沥青的PG分级中的高温分级结果,对低温分级结果几乎无影响。     

不同掺量TLA对SBS改性沥青流变性能的影响研究

在壳牌SBS改性沥青中加入不同掺量的TLA,制备成TLA-SBS复合改性沥青,并通过试验对其常规性能和流变性能进行分析,包括采用64℃DSR试验对其进行车辙因子评价分析;采用DSR疲劳试验评价其疲劳寿命;采用BBR试验评价其低温性能。试验结果表明：TLA掺量对复合改性沥青的性能有很大影响,且随TLA掺量的增加,复合改性沥青高温性能和疲劳性能提高,低温性能稍有下降;TLA掺量为25%时,复合改性沥青不仅高温性能优异,而且也能保证较好的低温性能。     

聚酯纤维对TPS改性沥青及其混合料抗裂性能研究

为了提高TPS改性沥青排水性混合料低温和疲劳性抗裂性能,通过拉伸试验、BBR、和SCB疲劳试验分析了2%~5%聚酯纤维掺量对TPS改性沥青及其排水性混合料性能的改善作用。试验结果表明:聚酯纤维的加入显著改善了TPS改性沥青及排水性沥青混合料的低温和疲劳抗裂性,且随着聚酯纤维掺量的增加,普通TPS改性沥青混合料的抗裂性呈先增大后减小的变化趋势,在4%聚酯纤维掺量时,TPS改性混合料的抗裂性出现峰值,并基于复合改性沥青胶浆和SCB试件破坏界面扫描电镜试验,揭示了聚酯纤维对TPS改性沥青混合料的影响机理。     

聚酯纤维对TPS改性沥青及其混合料抗裂性能的影响

为了提高TPS改性沥青排水性混合料低温和疲劳性抗裂性,通过拉伸试验、BBR、和SCB疲劳试验分析了2%~5%聚酯纤维掺量对TPS改性沥青及其排水性混合料性能的改善作用。试验结果表明:聚酯纤维的加入显著改善了TPS改性沥青及排水性沥青混合料的低温和疲劳抗裂性,且随着聚酯纤维掺量的增加,普通TPS改性沥青混合料的抗裂性呈先增大后减小的变化趋势,在4%聚酯纤维掺量时,TPS改性混合料的抗裂性出现峰值,并基于复合改性沥青胶浆和SCB试件破坏界面扫描电镜试验,揭示了聚酯纤维对TPS改性沥青混合料的影响机理。     

高黏度弹性恢复沥青的制备与性能研究

为制备高黏度弹性恢复沥青,高效利用废弃物降低工程造价,采用橡胶粉(CR)和布敦岩沥青(RA)替代部分SBS改性剂,制备5种不同改性剂掺量的高黏度弹性恢复沥青,通过常规性能和流变性能试验评价其弹性恢复能力、黏韧性和高低温性能。结果表明,橡胶粉和布敦岩沥青可显著提高沥青的软化点、黏度、黏韧性和弹性恢复能力,增强沥青的抗塑性变形能力,较好的黏韧性可增强沥青的弹性和拉伸能力,使沥青具有较好的抗冲击能力;橡胶粉和布敦岩沥青可显著提高沥青的车辙因子,增强沥青的高温性能和抵抗剪切荷载的能力;与基质沥青相比,高黏度弹性恢复沥青的低温流变性能明显提升,-12℃时的低温流变性能满足要求;高黏度弹性恢复沥青的最佳配比为SBS掺量3%、RA掺量10%、CR掺量15%、稳定剂掺量0.2%。     

基于DMA方法的相变改性沥青黏弹特性及低温性能研究

为了探究相变改性沥青的黏弹特性与低温性能，采用DMA方法进行了频率扫描试验和温度扫描试验，对试验结果进行了统计分析，测定计算了不同掺量的相变改性沥青的储能模量、损耗因子扫描曲线及玻璃态转变温度，分析了相变改性沥青的黏弹特性，通过沥青弯曲蠕变劲度试验，研究了相变改性沥青的低温性能，并对黏弹特性和低温性能进行了相关性分析。研究结果表明：相变材料的加入可降低沥青的玻璃态转变温度、储能模量和蠕变劲度模量，提高损耗因子和蠕变劲度变化斜率，可提升沥青“黏性”分量，改善低温性能；相变改性沥青的储能模量、损耗因子和玻璃态转变温度均与蠕变劲度模量存在良好的相关性，可利用黏弹特性指标对相变改性沥青的低温性能进行评价。     

双螺杆挤出胶粉改性沥青流变性能研究

为解决橡胶沥青黏度高、掺量低的问题，用双螺杆挤出法对胶粉进行脱硫，同时为了进一步解决螺杆高温挤出时胶粉力学性能损失大的问题，采用双螺杆分别在低温（低于170℃）120℃、160℃和高温200℃、240℃挤出胶粉，再分别以20%、30%、40%的胶粉掺量（质量分数）制备12组胶粉改性沥青。通过溶胶含量试验，测试胶粉的脱硫程度；采用布氏黏度试验、动态剪切流变试验（DSR）、多应力蠕变恢复试验（MSCR），研究挤出温度、胶粉掺量对胶粉改性沥青加工流动性能、流变性能的影响规律。结果表明：采用活化工艺结合双螺杆挤出工艺制备的胶粉溶胶含量有较大提高，160℃挤出温度下溶胶含量较120℃挤出温度下溶胶含量提高了2.13%；黏温曲线中，活化挤出胶粉改性沥青相比橡胶沥青黏度降低较为明显，说明活化挤出工艺能很好地改善橡胶沥青黏度高的问题；随着挤出温度的升高，胶粉改性沥青复数剪切模量逐渐降低，同时在低频区相位角不断增大，意味着弹性性能逐步减弱；挤出温度为120℃和160℃时，胶粉掺量的增加能改善沥青高温性能和弹性恢复性能，但温度升至200℃及240℃时，高温性能随掺量增加有所降低，240℃时弹性恢复性能也开始降低；12组样品中160℃挤出温度条件下，各掺量胶粉改性沥青流变性能较好，加工流动性能也相比橡胶沥青有较大改善。     

电气石负离子粉改性沥青路用性能研究

选取3种目数的电气石负离子粉,在助剂的作用下,剪切制备出电气石负离子粉改性沥青,通过针入度试验、软化点试验、动态剪切流变试验(DSR)、弯曲梁流变试验(BBR)、旋转黏度试验,分析不同目数及掺量的电气石负离子粉对沥青的感温性能、高温性能、低温性能、黏温特性等路用性能影响规律,并采用水煮法评价了电气石负离子粉对沥青与集料的黏附特性。研究结果表明:随着电气石负离子粉的目数与掺量的增大,改性沥青的PI值逐渐增大,即改性沥青的感温性能得以改善;软化点、车辙因子G*/sinδ及黏度均呈增大趋势,表明电气石负离子粉的掺加可有效提升沥青的高温变形能力;蠕变劲度S降低、蠕变劲度变化率m变大,电气石负离子粉沥青具有良好的低温抗裂性能;此外,电气石负离子粉也可提升沥青与集料间的黏附作用。     

两种高粘改性沥青老化前后流变性能分析

为了分析2种高粘改性沥青老化前后的流变性能变化规律,分别制备了10%、12%、14%改性剂掺量的TPS高粘度改性沥青和SINOTPS高粘度改性沥青,通过测试4种温度下的布氏粘度外推得到的60℃粘度(动力粘度),然后按照不同的对比方法,比较其流变性能。结果表明:未老化前改性剂掺量为10%、12%、14%时,国产的SINOTPS高粘度改性沥青动力粘度分别大于、相当于、小于TPS高粘度改性沥青;在TFOT老化后(5 h),2种改性剂掺量在12%的时候粘度最好,在PAV老化下,SINOTPS表现出比TPS更高的动力粘度。     

高黏改性沥青的开发与性能评价

为开发新型基于SBS的高性价比高黏改性沥青,通过针入度、软化点、延度及60℃动力黏度试验研究SBS、SBR、C9石油树脂、硫磺掺量对沥青性能的影响情况。研究发现:SBS在改善沥青高低温性能的同时,对沥青的黏度有所提升;SBR掺量增加降低沥青黏度,但其有助于提高沥青低温性能;增加C9石油树脂掺量可提高沥青黏度且对沥青高低温性能无明显影响;硫磺对沥青性能影响较小;最终推荐改性沥青配方为5%SBS+2%SBR+7%C9石油树脂+0.8%硫磺;通过渗水试验、车辙试验、低温弯曲试验及浸水马歇尔试验研究高黏改性沥青混合料的使用性能,证明使用开发的高黏改性沥青制备的混合料使用性能满足规范要求。     

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。     

胶粉掺量对橡胶改性沥青低温性能的影响

通过弯曲梁流变(BBR)试验分析不同掺量橡胶改性沥青以及胶粉复合SBS改性沥青的低温性能。结果显示,随着胶粉掺量的增加,橡胶改性沥青的劲度模量逐渐下降,蠕变速率逐渐增加,沥青逐渐变软,低温变形以及应力消散能力逐渐提升,低温性能逐渐提升;当胶粉掺量达到18%时,其低温PG分级相较于基质沥青可提升一个等级。对于胶粉复合SBS改性沥青,随着SBS的加入,橡胶改性沥青的劲度模量稍有提高,然而蠕变速率也增加,说明加入SBS使得橡胶改性沥青变硬的同时,也提升了其低温变形能力以及应力消散能力;当胶粉掺量从5%增加至18%时,其低温劲度模量降低约50%。     

掺活化剂的胶粉改性沥青及其混合料性能与评价指标研究

采用湿法工艺制备了不同目数、不同掺量的胶粉改性沥青,利用常规指标、SHRP流变指标分析了胶粉改性沥青的高温、低温及疲劳性能的变化规律;在最佳胶粉掺量下,探讨了活化剂掺量对胶粉改性沥青混合料性能的影响,并将胶粉改性沥青与其对应混合料的高温、低温、疲劳性能的相关性进行回归分析。结果表明:综合考虑胶粉改性沥青的性能及经济性,3种目数的胶粉最佳掺量为18%;在沥青中掺加胶粉可以改善沥青及其混合料的高温、低温及疲劳性能,掺加活化剂后改善效果更为明显,且在4%活化剂掺量下混合料各项性能最优;推荐AR型车辙因子、延度、疲劳因子分别作为胶粉改性沥青高温、低温、疲劳性能评价指标,推荐DS、破坏应变、K值分别作为胶粉改性沥青混合料高温、低温、疲劳性能评价指标。     

高RAP掺量热再生沥青混合料动态流变性能研究

为研究热再生沥青混合料在不同温度区间的动态流变性能,通过动态模量试验,测定不同温度时,动态模量E*、相位角θ、疲劳因子E*sinθ和车辙因子E*/sinθ随加载频率和RAP掺量的变化。试验结果显示,随着频率的增大,动态模量逐渐增大,而相位角随频率的变化规律与温度有关。RAP的掺入会使动态模量增大,相位角减小;随着RAP掺量的增多,中温时的疲劳因子逐渐增大,抗疲劳性能降低;当RAP掺量大于50%时,抗疲劳性能大幅降低;高温时车辙因子随RAP掺量的增多逐渐增大,抗车辙能力逐渐增强,当RAP掺量大于50%时,再增大RAP掺量对车辙因子的提高幅度有限。综合考虑当RAP掺量为50%时,沥青混合料在具有良好高温性能的同时能兼顾较好的中低温性能。     

温拌沥青路用性能研究

通过对不同Sasobit掺量的温拌改性沥青进行针入度、延度、软化点及粘度试验,得出合理的温拌剂掺加范围,并对推荐范围内不同温拌剂掺量的改性沥青的感温性能、高温性能、低温性能及疲劳性能进行研究,考察温拌剂掺量对温拌沥青流变特性的综合影响.     

橡胶粉/高黏剂复合改性沥青制备研究

采用废旧橡胶粉和高黏剂对70号基质沥青进行复合改性制备改性沥青。通过正交试验分析了废旧橡胶粉目数、掺量和高黏剂掺量对沥青性能的影响,并在高温稳定性、低温柔韧性、弹性恢复性能的基础上结合135℃黏度指标进行控制,综合考虑价格成本和废旧橡胶粉利用量因素,优选出正交试验设计下最佳方案为:添加10%掺量的60目橡胶粉与8%掺量的高黏剂复合改性。在与传统单一改性沥青对比发现:最佳方案下的改性沥青高温、低温和弹性恢复性能优于橡胶沥青和SBS改性沥青,而稍低于高黏沥青,但其成本较低,易于施工,经济环保优势显著,应用前景良好。     

高黏剂对高黏弹改性沥青宏观性能和微观结构的影响

通过常规性能试验、动力黏度试验、弹性恢复试验和Brookfield黏度试验，研究了高黏剂种类和掺量对高黏弹改性沥青宏观性能的影响，利用荧光显微镜探究了改性沥青微观结构变化，评价了自主研发的高黏剂制备的STC-10高黏弹沥青混合料路用性能。结果表明：不同类型高黏剂均能显著降低改性沥青针入度，提高软化点和延度，但对60℃动力黏度和135℃黏度有不同影响。高黏剂掺量提高导致改性沥青中零散的聚合物微粒向网络结构转变，网络结构间出现明显过渡区，对改性沥青高低温性能的增强具有重要作用。STC-10沥青混合料各项性能指标均满足相关规范技术要求，证明高黏弹改性沥青和STC-10级配在超薄罩面中应用具有可行性。研究成果为新型高黏弹改性沥青在同步超薄罩面中的应用提供了科学依据。     

硅藻土改性沥青性能的试验研究

为更好地评价硅藻土改性沥青的性能,通过对不同掺量的硅藻土改性沥青常规指标与美国SHRP规范的指标性能试验,并对硅藻土改性沥青的感温性能、高温和低温性能进行了相关性分析。结果表明:相比针入度指数,复数模量指数GTS更适合评价硅藻土改性沥青的感温性能;常规的针入度、软化点和当量软化点与车辙因子有较好的相关性;5℃延度与蠕变劲度相关性好,当量脆点与蠕变劲度的相关性较差。     

高掺量橡胶改性沥青性能研究及优选

橡胶沥青的掺量大小对沥青的性能和使用成本都有显著的影响。为了提高橡胶改性沥青掺量的同时兼顾其性能，本研究选择20%、30%、40%、50%4种掺量的橡胶改性沥青，通过温度扫描试验和弯曲梁流变试验评价不同掺量的橡胶改性沥青的高温性能与低温性能，并根据规范要求确定PG分级。通过拟合半对数坐标下车辙因子-温度曲线，对比了老化前后各个沥青的感温性。结果表明：高温流变性能方面，老化前后车辙因子大小均表现为40%RA>30%RA>50%RA>20%RA，当胶粉掺量超过40%以后，高温性能显著下降。随着胶粉掺量的提高，胶粉改性沥青的高温性能先上升后下降，考虑高温性能，则胶粉掺量不宜超过40%。从半对数坐标的拟合结果来看，掺量在20%～40%之间时，胶粉能提高沥青的温度稳定性。低温性能方面，随着胶粉掺量的提高，胶粉改性沥青的低温变形能力和应力松弛能力逐渐增强。综合温度扫描试验和BBR试验的结果，得到4种胶粉改性沥青的PG分级结果：20%RA为PG82-22,30%RA/40%RA为PG88-28,50%RA为PG82-34。综合考虑性能和经济性，在实际工程中较为推荐30%掺量和40%...