基于表观黏度的新疆岩沥青改性沥青的老化动力性能研究

本文通过室内模拟老化试验,探究了不同老化条件下基质沥青和新疆岩沥青改性沥青表观黏度的变化规律,以黏度为参数建立了老化动力学模型,求得老化反应活化能和老化反应总速率等动力学参数。研究表明：短期老化过程中两种沥青的表观黏度呈指数增长;改性沥青具有更低的反应速率和更高的活化能;所建立模型的计算值与实测值相关性较高;能够准确的表征新疆岩沥青改性沥青和基质沥青老化过程中表观黏度的变化规律。     

生物沥青及岩沥青复合改性沥青使用性能

为研究生物沥青及岩沥青复合改性沥青结合料使用性能,在60%范围内对不同掺量(质量)生物沥青及岩沥青复合改性沥青进行针入度、软化点、延度、黏度和RTFO短期老化试验,考察基质沥青在生物沥青和岩沥青复合改性作用下各性能的变化.试验结果与分析表明:在保持生物沥青及岩沥青复合改性沥青结合料与对照组基质沥青结合料的25℃针入度一致时,岩沥青与生物沥青的比值和复合改性剂的掺量变化成正比例关系;复合改性沥青针入度指数PI值增大,温度敏感性得到改善;复合改性沥青的高温性能先略有降低而后一直提升,复合改性剂掺量约为15%时达到对照组基质沥青水平;复合改性沥青RTFO后残留针入度比先略有减小而后一直增大,复合改性剂掺量约为20%时达到对照组基质沥青水平,软化点变化提升明显;然而,沥青的延度随着复合改性剂的掺入而大幅降低,但沥青混合料弯曲试验对低温性能的验证显示,复合改性剂的掺量不超过30%时,复合改性剂的掺入不会降低沥青的低温性能,反而有一定改善.综上所述,在20%～30%掺量范围内,将复合改性剂替代部分石油沥青不会降低沥青的各类性能,甚至均有一定提高,且适应不同性能要求时掺量范围上限或下限可适当放宽.     

再生剂在老化沥青中扩散行为的多尺度研究

【目的】深入了解再生剂在老化沥青中的扩散行为及影响因素。【方法】以紫外老化和热氧老化沥青为研究对象,通过动态剪切流变(dynamic shear rheological,DSR)试验研究了再生剂在老化沥青中的扩散规律,从而得到表征扩散程度的相对指标——复数模量恢复率,并分析了老化方式、扩散温度、扩散时间对扩散程度的影响。在微观层面通过原子力显微镜(atomic force microscope,AFM)和傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)及热重(thermogravimetric,TG)试验对再生剂-老化沥青扩散体系进行测试,并对宏微观指标进行皮尔逊相关性分析。【结果】DSR试验结果表明,再生剂在老化沥青中存在扩散梯度;在相同的扩散条件下,再生剂在紫外老化沥青中的扩散程度比在热氧老化沥青中的大;扩散温度越高,扩散时间越长,再生剂的扩散现象越明显。微观试验结果表明,随着扩散进程的持续,再生剂对老化沥青黏弹性能有较好的恢复,使老化沥青内部的轻质组分得到补充,从而恢复沥青性能。皮尔逊相关性分析结果表明,宏微观指标具有...     

基于原子力显微镜的沥青再生机理

沥青的老化严重影响了沥青混合料在实际应用中的耐久性,为了研究沥青的老化和再生机理,将基质沥青进行SHRP(strategic highway research program)老化,利用原子力显微镜(atomic force microscope, AFM)和动态剪切流变仪(dynamic shear rheometer, DSR)技术研究不同掺量的基质沥青和再生剂对老化沥青的再生效果。结果表明:基质沥青和再生剂均能对老化沥青产生再生效果,且随着它们掺量的增大,再生效果变好;老化沥青表面微观结构粗糙不均匀,基质沥青和再生剂的加入有效改善其表面微观形貌,降低其黏附力和粗糙度指标,同时使老化沥青相位角增大、复数剪切模量和抗车辙因子减小;温度的升高有助于再生剂在老化沥青中的扩散。可见再生剂的主要再生机理是增加并扩散老化沥青中缺失的组分。     

高含量SBS改性沥青老化性能及老化机理

为探究老化对高含量苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(Styrene-butadiene-styrene, SBS)改性沥青性能(高粘沥青)的影响,通过室内试验模拟高粘沥青短期、长期老化,通过针入度、软化点、延度试验,流变试验,傅里叶红外光谱试验以及原子力显微镜试验测试老化沥青的物理性能、流变性能以及沥青组分。试验结果表明：随着老化程度的增加,高粘沥青25℃针入度、15℃延度减小,软化点、复数模量、蠕变速率增大,恢复率R先减小后增大,不可恢复蠕变Jnr与相位角则反之;高粘沥青前期老化以SBS降解为主,后期以沥青的热氧老化为主;老化过程中,高粘沥青发生化学反应产生羰基、亚砜基等含氧官能团,微观形貌中“蜂”形结构数量降低,单个面积增大;高粘沥青老化过程中,短期老化对其性能影响较小,长期老化则反之。     

SBS改性沥青的阶段性老化特征与机理

采用荧光显微镜、红外光谱和凝胶色谱等微观试验,分析苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青老化过程中的微观相态结构、沥青相的吸氧程度及分子尺寸构成的变化情况.试验与分析结果表明,SBS改性沥青存在着2个明显的老化阶段:第1阶段,沥青吸氧速率较低、小分子比例基本不变,SBS颗粒尺寸逐渐减小并最终发生凝聚、离析,导致SBS改性沥青的韧性逐渐下降,直至完全丧失;第2阶段,沥青吸氧速率显著增大、小分子比例减少,由于SBS降解后苯乙烯仍起到改性作用,使沥青稠度增大,从而沥青软化点呈上升趋势.     

布敦岩沥青湿法工艺掺量对 改性沥青混合料性能的影响

为研究采用湿法工艺布敦岩沥青掺量对改性沥青混合料使用性能的影响,采用70号A级道路石油沥青作为基质沥青,制备了最大掺量为基质沥青40%的布敦岩沥青改性沥青.进而采用石灰岩集料,对不同掺量改性沥青进行了AC-20C的沥青混合料马歇尔配合比设计.通过实验室试验,确定了不同掺量布敦岩沥青改性沥青混合料的车辙试验动稳定度、浸水马歇尔试验残留稳定度与冻融劈裂试验残留强度比、弯曲试验破坏应变、渗水系数,还有20℃、15℃抗压回弹模量、15℃劈裂抗拉强度.试验结果与结果分析表明,随着布敦岩沥青掺量的增加,改性沥青混合料的高温稳定性、水稳定性、抗渗性、刚度和强度均不同程度逐渐得到提高.随着布敦岩沥青掺量的增加,改性沥青混合料的低温抗裂性先提高至一峰值,然后略有回落.对于路用沥青混合料,推荐的布敦岩沥青掺量上限为基质沥青的30%.     

布敦岩沥青改性沥青高温性能分析

利用扫描电镜(SEM)观察布敦岩沥青及其岩石矿物的细观结构,并对布敦岩沥青中岩石矿物进行X射线衍射试验(XRD)分析其组成成分;通过沥青高温性能常规试验、Brookfield旋转黏度试验、动态剪切流变试验对布敦岩沥青改性沥青的高温性能进行系统研究.结果表明:布敦岩沥青是"沥青—矿物"共混物,其岩石矿物主要成分为CaCO_3;布敦岩沥青改性沥青高温性能明显优于70#基质沥青,且布敦岩沥青掺量越高,其高温性能越好;布敦岩沥青改性沥青的车辙因子G*/sinδ与试验温度之间有较好的指数函数关系,而与布敦岩沥青掺量之间有较好的线性函数关系;布敦岩沥青改性沥青的等车辙因子临界温度T_(G*/sinδ)与布敦岩沥青掺量之间有较好的线性函数关系;试验温度较低时,布敦岩沥青掺量的变化对改性沥青高温性能的影响更为显著.     

欧洲岩沥青改性沥青结合料使用性能试验研究

为探讨欧洲岩沥青改性沥青结合料使用性能的影响,在25%范围内对不同掺量的岩沥青改性沥青结合料进行实验室试验,并通过试验结果分析了基质沥青和改性沥青结合料的针入度、针入度指数、当量软化点、当量脆点、软化点、延度、黏度、RTFOT老化后的质量损失、残留针入度比和沥青老化指数等技术参数.试验结果与分析表明,随着岩沥青掺量的增加,岩沥青改性沥青结合料的高温性能、感温性能、可使用温度范围和抗老化性能得到明显改善.然而,随着岩沥青掺量的增加,岩沥青改性沥青结合料的低温性能与延度有所下降,有必要通过沥青混合料试验进一步评价岩沥青改性沥青的使用性能,尤其是低温特性.     

布敦岩沥青改性沥青混合料试验研究

通过电子探针检测，测得了布敦岩沥青的矿物组成元素主要为碳、氧、硫、硅、镁、铝、钙、钾及铁等；微观形态结构表明布敦岩沥青中有的岩矿是多孔材料，沥青和岩矿相互包容．沥青组分试验表明，跟普通石油沥青相比，该种岩沥青的沥青质含量很高而胶质含量较低．不同温度的针入度结果则揭示了布敦岩中的沥青能明显改善基质沥青的高温性能，但同时降低其低温性能．高温弯曲蠕变试验进一步证实了布敦岩沥青对沥青混合料的高温性能具有显著的改性作用．     

基于E-M-D的5U北美岩沥青微观性能研究

【目的】探寻5U北美岩沥青的微观性能,为实际应用提供科学依据。【方法】利用E-M-D法,分析东莞东交70号沥青、东莞东交70号沥青+12%5U北美岩沥青(Ⅰ)、东莞东交70号沥青+15%5U北美岩沥青(Ⅱ)、东莞东交70号沥青+18%5U北美岩沥青(Ⅲ)的特征官能团。【结果】东莞东交70号沥青的芳碳率最低,而且随着5U北美岩沥青含量的增加,芳碳率逐渐上升。东莞东交70号沥青摩尔比(H/C)最大,其次是东莞东交70号沥青+12%5U北美岩沥青。【结论】随着5U北美岩沥青掺量的提高,沥青改性后的高温稳定性能提高;降低温度敏感性,对沥青耐低温性能无改善作用。     

橡胶粉改性沥青老化性能试验研究

为研究橡胶粉细度、用量及溶胀时间对胶粉改性沥青老化性能影响.试验选用AH-70基质沥青,橡胶粉选用40目、60目和80目,进行沥青老化试验研究.试验结果表明：橡胶胶粉对沥青老化性能有较好的提升作用,但若胶粉在沥青中溶胀时间不够,对沥青改性并非胶粉越细越好.     

AC-13布敦岩改性沥青混合料的路用性能

 为探讨布敦岩改性沥青的路用性能,以辽河A-90 号沥青作为基质沥青,布敦岩沥青作为外掺剂制备改性沥青混合料,通过车辙、浸水马歇尔、冻融劈裂、低温小梁弯曲等实验,研究沥青混合料的高低温性能和浸水性能,进而分析布敦岩沥青掺量对沥青混合料路用性能的影响。结果表明,布敦岩沥青可以有效地改善沥青的感温性能和抗老化性能,随着布敦岩沥青掺量的增加,混合料的高温稳定性能和水稳定性大大提高,但当布敦岩沥青掺量从20%增加到30%时,低温性能略有降低,因此布敦岩沥青掺量不宜超过30%。     

不同配比对Buton岩沥青影响的性能研究

对布敦(buton)岩沥青和基质沥青按不同比例进行拌和,通过对试样进行常规试验和动态力学分析,评价了不同的掺配比例对沥青改性的效果的影响,确定了buton岩沥青与基质沥青掺配的最佳比例.并且通过试验数据分析,得出了常规指标25℃的针入度与采用动态剪切流变仪得到的车辙因子 G */sin δ具有很好的相关性,二者对于评价布敦岩改性沥青的性能具有一致性,为以后的天然岩改性沥青的路用性能提供了一个可以对照的指标.     

氧化石墨烯/聚氨酯复配改性沥青混合料的性能和机理

将氧化石墨烯/聚氨酯纳米复合材料用于沥青改性,基于最大密度曲线级配理论,按照AC-13型沥青混合料级配设计了一种粗型密实结构的沥青混合料。通过弯曲实验和蠕变实验研究了沥青混合料的弯曲和蠕变变形行为。从沥青混合料的组织结构及破坏机理方面阐述了聚合物和纳米材料在沥青中的改性作用。结果表明,改性剂PU与GO改变了基质沥青的破坏性质,使得改性沥青混合料具有抵抗低温破坏的更加优良的力学性能; GO/PU复配改性沥青从"合金化"和"复合材料化"两个方面提高材料的性能。可见GO/PU复配改性剂的加入提高了沥青混合料路面的低温抗裂性能。     

岩沥青与玄武岩纤维复合改性沥青混合料性能研究

岩沥青改性沥青具有较好的抗车辙能力、抗水损坏能力和抗疲劳能力,但低温抗裂性能较差,以玄武岩纤维和聚酯纤维作为岩沥青的增强材料,采用车辙试验、低温弯曲试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验和三轴剪切试验分别对比了岩沥青和纤维复合改性沥青混合料、基质沥青混合料以及SBS(styrene butadiene styrene)改性沥青混合料的高、低温性,水稳定性能,力学性能。试验结果表明,青川岩沥青与纤维复配的复合改性沥青混合料具有优良的路用性能,纤维的加筋作用能够有效改善岩沥青改性沥青的低温抗裂性能,且玄武岩纤维的改性效果优于聚酯纤维,推荐最佳的复配方案为6%青川岩沥青+0.30%玄武岩纤维。     

镍铁矿渣纤维对道路沥青的改性机理

以镍铁渣纤维作为改性剂制备道路改性沥青，以改性沥青的针入度、软化点、针入度指数等指标评价其对基质沥青性能的改善作用，并通过扫描电镜(SEM)、红外光谱(IR)、差示扫描量热法(DSC)等方法对镍铁矿渣纤维改性沥青的作用机理进行深入分析.研究结果表明:镍铁渣纤维可明显地改善沥青的高温性能、低温性能以及感温性能，而实现镍铁渣纤维对沥青性能改善作用的基本原因是其在物理共混的基础上，调整了沥青组成中轻质组分的相对比例，使得基质沥青的胶体类型更趋向于“溶胶-凝胶”型.     

彩色沥青老化性能的研究

研究了符合GB15180-94重交通道路沥青标准的彩色道路沥青的老化过程。结果表明:提出的两种老化动力学模型能够很好地描述两种彩色道路沥青的老化速率。彩色沥青老化后,沥青质含母增加,胶质、芳香酚、饱和酚含量减少。沥青胶体的原有平衡体系遭到破坏,导致沥青使用性能变坏。彩色沥青老化过程中,沥青胶体不稳定指数(Ie)对沥青老化条件很敏感,随老化温度的升高和老化时间的延长而增加;粘度随老化时间的延长近似呈指数关系增加,所以可以用胶体不稳定指数和老化指数来评价彩色沥青的老化性能。     

改性沥青分散性与抗老化性能

针对TiO2改性沥青应用中的基本问题进行研究,通过室内扫描电子显微镜分析了TiO2在沥青中的分散稳定性;通过室内沥青常规试验,分析了TiO2改性沥青的基本性能包括软化点、针入度和延度的变化规律;通过薄膜烘箱老化和紫外线老化试验分别研究了TiO2对沥青的老化性能的影响规律.研究结果表明,高速剪切设备辅以分散剂可以在沥青中有效分散沥青;当TiO2掺入质量分数为4%时,改性沥青的基本性能变化很小,并且具有最佳的抗老化性能.