蓖麻基生物油对不同老化程度沥青的再生作用

为探究蓖麻基生物油对不同老化程度沥青的再生作用,首先,制备了TFOT 2.5 h(T2.5)、TFOT 5.0 h(T5.0)和PAV 20 h(P20)这3种老化沥青,以针入度恢复至未老化水平为依据,确定了不同老化沥青再生所需的生物油最佳掺量;然后,分析了老化及再生沥青的基本路用性能与流变特性;最后,借助傅里叶变换红外光谱(FTIR)与原子力显微镜(AFM),分析老化及再生沥青的特征官能团及微观结构特性,阐述了蓖麻基生物油对老化沥青的再生机理。研究结果表明：3种老化沥青针入度和软化点指标均可恢复至未老化水平,但延度偏小且黏度、活化能偏大;在流变特性方面,与未老化沥青相比,在保证高温性能的前提下,生物油再生沥青具有较低的蠕变劲度S和较高的蠕变速率m;其中,P20老化沥青经生物油再生后,低温等级降至PG-28,表现出良好的低温柔韧性;生物油对老化沥青疲劳性能同样具有较强的再生及恢复能力,其中,P20经生物油再生后的疲劳寿命已显著大于未老化沥青的疲劳寿命。生物油中的脂肪酸含有大量羰基,因此,FTIR羰基指数无法用于评价生物油对老化沥青的再生作用;生物油富含的轻质组分会有效溶解和稀释沥青中的...     

废旧沥青混合料再生机理研究

本文较系统地研究分析沥青老化的机理、沥青再生的可行性,提出沥青再生的基本思路,采用再生剂对老化沥青进行再生,考察再生沥青的基本性能以及再生沥青与新沥青混合后的性能;试验证明,再生剂能有效改善旧沥青性能,再生沥青与新沥青按适当比例混溶后,从沥青三大指标来衡量,其路用性能可以恢复到使用之初水平.     

温拌再生沥青混合料的温度控制方法及路用性能

为解决温拌再生沥青混合料(WMRA)设计与施工过程中的温度控制问题,提出了掺入Sasobit的WMRA的拌和与成型温度、新集料加热温度的确定方法,对WMRA和热拌再生沥青混合料(HMRA)进行Marshall试验、浸水车辙试验、低温弯曲试验和水稳定性试验,对比分析WMRA和HMRA的空隙率(VV)和路用性能。研究结果表明:提出的方法能够准确计算WMRA的拌和温度、成型温度和新集料加热温度;当再生利用废旧沥青路面材料(RAP)掺配比例较小且降低13℃成型时,WMRA与HMRA具有接近的空隙率,说明Sasobit的降温幅度约为13℃,能提高RAP的掺配比例近10.3%;与HMRA相比,WMRA具有更优的高温稳定性,具有相近的低温弯曲应变、残留稳定度和冻融劈裂强度比;WMRA和HMRA高温稳定性和低温抗弯拉强度均随着RAP比例的提高而增加,而低温弯曲应变、残留稳定度和冻融劈裂强度比均随着RAP比例的提高而降低。     

植物基生物质油对老化沥青再生效果研究

为了探究生物质油作为再生剂的可行性,研究不同种类生物质油对老化沥青的再生效果.通过沥青三大指标试验和布氏旋转黏度试验对生物质油再生沥青的物理性能进行评价;通过傅里叶变换红外光谱试验分析不同种类生物质油的官能团结构,探究生物质油再生效果存在差异性的原因.结果表明：老化沥青中掺入10%的生物质油能有效改善其物理性能,提高针入度与延度,降低软化点与黏度.不同种类生物质油对老化沥青的再生效果不同,蓖麻类和果木类生物质油的再生效果最好,稻壳类和毛竹类生物质油次之,棉籽类生物质油的再生效果最差.红外光谱试验表明5种生物质油含有相同的官能团结构,蓖麻类和果木类生物质油含有较多的芳香族化合物,芳香族化合物的强度影响再生效果.5种生物质油对70#老化沥青的推荐掺量应控制在10%以下;对于90#老化沥青,蓖麻类与果木类生物质油的掺量应控制在10%以下,稻壳类、棉籽类与毛竹类生物质油的掺量需提高.     

再生砖骨料沥青混合料性能研究

随着经济的高速发展,老旧小区改建、拆迁造成建筑垃圾大幅增长,开展砖骨料应用于沥青路面的研究具有一定的实用价值和环保意义.废弃砖的利用能够解决骨料短缺的问题,还可以解决环境污染问题.目前砖骨料应用于沥青路面的研究还很少,通过马歇尔试验进行再生砖骨料沥青混合料配合比设计,分析不同沥青用量下沥青混合料的性能,使其满足我国现行规范的要求.研究结果表明:当沥青用量为5％时,再生砖骨料沥青混合料各项指标均符合现行规范要求.     

废机油再生SBS改性沥青性能及再生机理

为研究废机油对老化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(styrene-butadiene-styrene, SBS)改性沥青的再生效果及再生机理。采用沥青加速老化试验模拟长期老化过程制备老化SBS改性沥青,分别添加不同含量的废机油制备再生沥青,并结合沥青物理性能、流变性能试验评价再生SBS改性沥青性能。在此基础上,采用红外光谱试验、四组分分析试验、荧光显微分析试验探究废机油再生SBS改性沥青机理。研究结果表明：老化后SBS改性沥青针入度与延度降低,软化点与粘度增加,废机油的掺入将会增加老化SBS改性沥青针入度与延度,降低软化点与粘度,且与废机油掺量呈正比;废机油的使用将会降低再生SBS改性沥青的高温流变性能,提高再生SBS改性沥青的疲劳寿命;废机油能够降低老化SBS改性沥青劲度模量,对蠕变速率指标影响不显著;SBS改性沥青在老化过程中SBS发生破坏,沥青中的羰基与亚砜基含量增加,而废机油的掺入将会降低老化沥青中羰基与亚砜基含量,属于物理再生过程;SBS改性沥青老化后,饱和分、芳香分含量减少,胶质、沥青质含量增加,而废机油掺入后影响则反之;废机油的掺加将会使断裂的SBS分子部分溶胀,恢复沥青性能。     

常温乳化再生回收沥青混合料的性能

现有的沥青路面冷再生技术将回收的旧沥青混合料破碎、筛分后作为集料使用。其中的沥青未得到利用,造成了大量沥青资源的浪费。回收沥青混合料的常温乳化再生技术能充分利用回收混合料中的老化沥青,降低新添加沥青的用量,提高混合料的路用性能。该成果的推广应用将节约大量宝贵的沥青资源,降低材料成本,节约工程投资。为实践资源节约,环境友好和可持续发展的交通建设模式做出贡献。     

纤维沥青混合料路用性能

纤维沥青混合料以其优良的技术性能与合理的经济性,受到人们的普遍关注,但目前对其性能研究尚缺乏系统性。从不同纤维的微观特性出发,通过不同级配纤维沥青混合料的车辙试验、低温弯曲和弯曲蠕变试验、小梁疲劳试验和混合料耐水害性能试验,分析了纤维和级配类型对沥青混合料路用性能的影响,并从复合材料角度对纤维的加强和改善作用机理进行了分析。     

蓖麻油生物沥青调和沥青混合料使用性能研究

为了评价蓖麻油生物沥青调和沥青混合料的使用性能,设计了具有5种蓖麻油生物沥青掺量且级配均为AC-20C的沥青混合料,根据各掺量最佳油石比制作试件并进行混合料使用性能试验.根据试验结果分析了不同掺量调和沥青混合料的高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性、路面设计参数等性能指标.分析表明,随着生物沥青掺量的增加,调和沥青混合料的高温稳定性、水稳定性、抗压回弹模量逐渐降低,但在一定掺量范围内满足JTG F40—2004《公路沥青路面施工技术规范》的要求,此外水稳定性在加入消石灰后得到显著改善.随着生物沥青掺量的增加,劈裂抗拉强度降低至一谷值后略有提高,低温抗裂性得到改善.由此可见,将蓖麻油生物沥青调和沥青替代石油沥青用于混合料,在一定掺量范围内是可行的.     

老化沥青再生性能的预估分析

依托深圳市笋岗路大修工程的沥青路面热再生工程,建立了预估再生沥青性能的复合律方程;应用90#沥青、70#沥青和再生剂对老化沥青进行了再生试验,测定了再生沥青的粘度、针入度和软化点;进行了不同再生方法的复合律方程验证,并对不同再生方法的再生效果进行了比较.研究结果表明:再生沥青的针入度、软化点和粘度指标的再生规律很强,用复合律方程去预估再生沥青的性能是可靠的;再生沥青的针入度对数与沥青(或再生剂)的掺量成正比,再生沥青的粘度对数和软化点与沥青(或再生剂)掺量成反比,这些指标都可以根据复合律方程进行内插或一定程度的外延推算,用于确定再生沥青混合料的配合比设计用量;再生剂比新沥青有更好的再生效果,高标号沥青比低标号沥青有更好的恢复能力.     

用SHRP方法评价再生沥青性能

考虑到目前评价道路沥青的相关指标,如针入度、软化点、延度等的局限性,为了更好地反映再生沥青随荷载、时间和温度变化的流变学性质,应用战略公路研究计划(strategic highway research program,SHRP)方法对3种再生沥青的路用性能进行了评价,分别从高温稳定性、中温耐疲劳性和低温抗裂性3个方面进...     

生物油热解条件对生物沥青性能影响的研究

生物质作为一种可再生资源在全球范围内储量丰富,但长期以来利用率较低。通过简单的热裂解技术制备了生物油,并考察了不同裂解条件下产物成分的变化。此外对制得的生物沥青的物理性能进行测试,结果表明生物质在600℃下快速裂解1 s,生物沥青的针入度可达到7 mm,延度36 cm,浸水稳定度4.1 kN,冻融劈裂强度0.025 MPa,软化点下降到40℃。以上结果表明提高热裂解温度和延长裂解时间有助于改善产物的物理性能。     

环氧沥青混合料路用性能及机理研究

对环氧沥青混合料的空隙率测定方法、马歇尔稳定度增长规律、抗裂、抗滑等关键性能及机制进行了试验研究。结果表明：环氧沥青混合料的沥青吸收系数大于1,用饱水率计算空隙率更为合理;较粗的级配会降低初期马歇尔稳定度,较小的气温日较差和一定时长的日照有利于稳定度增长;已固化颗粒的物理填充不能提高稳定度,混合料的高强度源于环氧树脂与沥青混溶后的共同固化。应依据不同的固化特性制定有针对性的水稳定性检验方案,固化度不足时残留稳定度会大于100%。环氧沥青混合料低温劈裂强度和韧性较高,劈裂应变较小,劈裂强度是表征抗裂性能的最佳指标,空隙率和容留时间的增加会降低抗裂性能;粗集料断裂增加环氧沥青混合料的脆性,砂浆含量的增加有益于韧性,两者协同影响抗裂能力。不同配合比的构造深度差异很小,级配越细、沥青砂浆越粗糙、固化度越低时摆值越大。路面磨损会使构造深度进一步减小,但摆值增加。     

基于路用性能的沥青混合料的最佳沥青用量

为了研究按路用性能确定沥青混合料的最佳沥青用量,采用旋转压实仪(GTM)模拟施工工况,分别对Sup-13、Sup-16两种级配进行了GTM成型试验,通过拟合测定的旋转稳定系数(GSI)随油石比变化曲线的曲率半径突变点,确定了Sup-13的最佳油石比为4.8%, Sup-16的最佳油石比为4.9%.室内模型足尺加速加载试验和试验路用性能长期观测表明:GTM法确定最佳沥青用量的沥青混合料路用性能优于马歇尔法;旋转稳定系数突变点确定的最佳沥青用量是合理的;突变点处的油石比与路用性能具有很好的相关性.     

硬质沥青及其混合料路用性能的试验研究

硬质沥青是低标号基质沥青,具有针人度小、粘稠度大、软化点高、延度小的特点,其高温性能优良,温度敏感性较好,但低温性能略差.针对硬质沥青及其混合料的性能指标,尤其是高、低温性能,水稳定性能和疲劳性能,同时与石油沥青Ah-70#、SBS改性沥青进行对比试验研究,以全面了解硬质沥青的使用性能.研究结果为夏季炎热地区、重载交通和长大纵坡路段应用硬质沥青提供了参考.     

相变沥青混合料可行性及性能研究

提升道路除冰雪能力是保障冬季行车安全的重要手段,相变沥青路面作为一种环境友好型技术具有良好的应用前景。为了确定相变沥青混合料融冰雪是否具有实际应用价值,通过显微镜观测固固相变材料相变过程,测定相关热力学参数。对相变沥青混合料路用性能进行检测,开发了3种融冰雪性能评价方法。结果表明,固固相变材料会发生为结晶态和非晶态的相互转变,熔融焓值在吸放热过程中差距不大,均超过70 J/g,且50次衰减率在2.8%,可以满足沥青路面长期使用需求;随着相变材料掺加量的增加,沥青混合料高温稳定性降低,低温抗裂性提升,抗水损性能先上升后下降,但均能满足规范要求,相变材料掺加量超过0.3%才具有明显的融冰雪效果。可见,固固相变材料可以作为外掺剂加入沥青混合料中,基于路用性能角度相变材料掺量在0.3%～0.5%比较合适,相变沥青混合料不适应于全天低于0℃的地区,需要结合其他除冰雪措施才能保障道路通行能力。     

玻璃纤维改善再生粗集料沥青混合料性能试验研究

为促进固废再生利用,改善50%再生粗集料取代率的沥青混合料路用性能,研究分别以0,0.15%,0.2%,0.25%,0.3%,0.4%,0.5%、0.6%掺量的玻璃纤维掺入再生粗集料沥青混合料中,研究各种掺量下玻纤-再生粗集料沥青混合料的物理性能指标、标准马歇尔试验标准和浸水马歇尔试验指标改变规律。结果表明,当玻纤掺量增多,再生粗集料沥青混合料的密度不断下降,吸水率先降低后升高,稳定度和马歇尔模数先升高后降低,在0.15%掺量时为最大值,稳定度提升了44.13%;流值先降低后升高,在0.15%掺量时为最小值,流值下降了48.78%;浸水马歇尔稳定度先升高后降低,在0.15%时达到最大值,残留稳定度先升高后降低,在0.20%时达到最大值,提升了43.63%。因此50%再生粗集料沥青混合料中建议掺入玻纤的含量为0.15%～0.20%。     

掺加抗剥落剂沥青混合料的路用性能研究

对未掺加抗剥落剂、掺加消石灰和掺加某液体抗剥落剂的沥青混合料,分别进行了浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、动稳定度试验和低温弯曲试验,分析其水稳定性能、高温性能和低温性能。试验结果表明：掺加消石灰沥青混合料的路用性能优于未掺加抗剥落剂和掺加某液体抗剥落剂的沥青混合料,说明掺加消石灰是提高和改善沥青混合料水稳定性能的最佳措施。     

聚酯纤维在沥青混合料中的应用

当前公路交通向着交通密度大、轴载重、渠化交通的方向发展，对道路的使用性能提出更高的要求，沥青混凝土路面作为主要的路面结构形式，要提高其路面使用性能，提高沥青混合料性能是关键，而掺加聚酯纤维是目前工程界较为关注的提高沥青混合料性能的技术措施之一。