基于动态力学分析的改性沥青黏弹性能研究

鉴于目前的沥青黏弹性能评价指标对改性沥青的适用性较差,采用动态力学分析方法对基质沥青和改性沥青进行研究,测定了不同温度和频率下沥青的黏弹性能参数,通过Han曲线和动态黏弹参数的变化规律分析其黏弹性能.结果表明:改性沥青的Han曲线在不同温度下具有不同的温度依赖性,由于其相态结构比较复杂,导致其黏弹性能不同于基质沥青;采用动态力学方法能很好地揭示改性沥青的宏观力学性能与微观结构的相关性.     

基于微观结构量化的SBS改性沥青分析

针对SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)改性沥青显微结构的量化研究方法,以SBS改性沥青偏光400倍显微结构图为研究对象,在已有量化分析方法的基础上,提出一种定量评价SBS改性沥青微观结构新方法.结果表明:新方法操作相对简单,可从微观角度量化分析不同改性剂对SBS改性沥青性能的影响,结论与试验结果一致.     

SBS改性沥青老化后的动态力学性能

为了研究老化对苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青动态力学性能的影响,通过1种基质沥青和4种SBS改性沥青的常规试验和动态剪切流变试验(DSR),分析比较了原样沥青、旋转薄膜烘箱(RTFO)老化沥青和压力老化(PAV)沥青的试验结果.研究表明:常规试验难以反映改性和非改性沥青老化后性能的差异;DSR试验则可准确地描述老化作用对改性沥青性能的影响.通过傅立叶转换红外线光谱(FTIR)试验和胶凝渗透色谱法(GPC)试验分析了SBS改性沥青的老化机理,表明SBS改性沥青的老化是由基质沥青的氧化硬化和SBS老化降解共同作用的结果,且DSR试验更能揭示聚合物改性沥青的老化特点.     

基于动态力学分析对改性沥青粘弹性能的研究

鉴于目前的沥青粘弹性能评价指标对改性沥青的适用性较差,采用动态力学分析方法对基质沥青和改性沥青进行研究,测定了不同温度和频率下沥青的粘弹性能参数,通过Han曲线和动态粘弹参数的变化规律分析其粘弹性能,结果表明改性沥青由于其相态结构比较复杂,导致其粘弹性能不同于基质沥青,采用动态力学方法能很好的揭示改性沥青的宏观力学性能与其微观结构的相关关系。     

改性剂对SBS改性沥青低温性能的影响

以动态剪切流变仪（dynamic shear rheometer）实测的玻璃化转变温度（Tg）为评价指标，针对同一种油源、不同标号的基质沥青，分析了改性剂结构和掺量对苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）改性沥青低温性能的影响．结果表明，改性剂结构对SBS改性沥青的低温性能影响不大；而改性剂掺量对SBS改性沥青的低温性能有重要影响，这种影响受到基质沥青标号的限制，基质沥青的标号越大，掺量对低温性能的影响越大．     

I-D等级SBS改性沥青的工业应用

采用物理分散加化学改性技术,在中国石化茂名分公司10万吨／年的工业装置上探索了生产I—D等级改性沥青产品。结果表明：工艺配方D生产的I—D改性沥青产品部分指标远优于JTJ036—98聚合物改性沥青产品技术指标的要求。研究进一步表明,要提高针入度指数（PI）,改性剂苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）的加入量是关键,随着改性剂加入量的增加,改性沥青产品的粘度呈上升趋势,PI和延伸度则先增加后下降;而相容剂加入量则随改性剂加入量的不同,对改性沥青产品性能的影响呈现不同的变化规律。     

高黏改性沥青胶浆黏弹性力学行为分析

为了研究高粘改性沥青胶浆的粘弹力学性能,采用动态剪切流变仪对三种改性沥青在五个粉胶比下制备的15种改性沥青胶浆进行动态剪切流变试验,分析其粘弹力学指标随温度、荷载的变化规律。结果表明：矿粉能够劲化沥青胶结料,提高胶浆的高温抗变形能力;增大沥青的零剪切粘度可以有效提高沥青胶浆的车辙因子（G*/sinδ）,降低其G*/sinδ的温度敏感性,提高其高温抗变形能力;在较高频率下,两种高粘改性沥青胶浆的复数剪切模量（G*）随粉胶比的增幅要远大于普通改性沥青胶浆（GC胶浆）,在粉胶比大于1.2后这种现象尤为突出,因此,从低温性能考虑使用高粘改性沥青时粉胶比不宜大于1.2。     

SBS改性沥青粘温指数的测试与分析

对5种SBS改性沥青分别进行动态剪切试验和针入度试验,应用计算模型和回归分析法计算粘温指数(VTS),并对评价结果进行对比分析.结果表明:采用动态剪切试验数据回归分析得到的粘温指数VTSlg(lgη*)-lgt可较准确地评价SBS改性沥青的温度敏感性,在有限样本条件下回归方程的相关系数均达到0.995.研究结果可为工程实践中合理选择改性沥青提供参考.     

基于动态剪切流变仪试验的多聚磷酸改性沥青流变特性

为了研究多聚磷酸(PPA)改性沥青的流变性能和疲劳性能,制备不同掺量的PPA改性沥青,采用动态剪切流变仪(DSR)进行温度扫描、时间扫描和频率扫描试验,分析各掺量PPA改性沥青的复数剪切模量(G^*)和车辙因子(G^*/sin δ)随温度、荷载作用次数和加载频率的变化关系,G^*下降到初始值(G0^*)的50%对应的加载次数作为疲劳指标表征PPA改性沥青的疲劳性能。研究结果表明：沥青的G^*值和G^*/sin δ均随着温度的增加而下降,即温度越高,沥青抗剪切变形能力和高温稳定性越差,当温度超过64℃后,持续提高温度对二者基本无影响;PPA改性剂能显著提高沥青的抗剪切变形能力和高温稳定性,2.0%掺量PPA改性沥青的G^*值和G^*/sin δ是70#基质沥青的2.5倍;PPA掺量越高,改性沥青疲劳寿命越大,沥青抗疲劳性能越好,PPA改性沥青疲劳寿命与加载应力在双对数坐标中具有较好的线性递减关系,线性拟合优度R²大于0.9。此外,PPA改性剂可以改善沥青抗剪切变形和弹性恢复能力,尤其当加载频率较低时,改善效果显著。     

动态力学分析仪研究OMMT、MMT对SEBS／PP弹性体材料形变性能的影响

本文发展了一种用动态力学分析仪(DMA)研究弹性生体材料的拉伸形变行为的新方法,并采用该方法研究了有机化蒙脱土(0MMT)、蒙脱土原土(MMT)对SEBS/PP弹性体材料抗塑性形变性能的影响.研究结果表明,0MMT和MMT的加入均能改善SEBS/PP弹性体复合材料的回弹性,且OMMT的作用更为明显.弹性体材料的拉伸形变回复率随着改性0MMT和MMT加入量的增加先增大后减小,当改性剂含量为5 phr时,材料形变回复率达到最大.     

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物-改性胶粉复合改性沥青路用性能流变学分析

为研究改性剂掺量对苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(styrene-butadiene-styrene block copolymer,SBS)-改性胶粉(modified rubber powder,MCR)复合改性沥青路用性能的影响,通过常规流变学试验方法,定性对比研究了SBS和MCR改性剂掺量对SBS-MCR复合...     

基于红外光谱的沥青SBS 含量自动测定方法

为有效检测沥青中SBS( Styrene-Butadiene-Styrene Copolymer) 含量,提出了一种基于红外光谱法测定改性沥青SBS 含量的方法。该方法对比分析SBS 改性剂和基质沥青红外光谱,确定SBS 改性剂特征峰966 成为定量测定沥青SBS 的关键点,引入复化辛普生求积公式求吸收峰峰面积; 依据朗伯-比耳定律,通过最小二乘法拟合出峰面积比与SBS 含量之间关系的标准曲线。最后用辽河石化70#基质沥青制备不同SBS 含量的改性沥青,最终校正样本和测试样本测定的SBS 含量平均误差分别是0． 14%、0． 02%。实验结果表明,该方法相比原有凝胶渗透色谱等试验测定方法具有速度快、精度高、易操做等特点,为今后道路建设工程中及时检测沥青 SBS 含量提供一种科学有效的方法。     

基于有限元ANSYS的半刚性基层沥青路面力学响应分析

为解决乌鲁木齐市城市道路半刚性基层沥青路面横、纵向裂缝和车辙病害严重的问题,选取乌鲁木齐市城市道路典型的半刚性基层沥青路面结构,对面层厚度、基层模量以及基层厚度进行规律性的变化,研究沥青路面结构在不同行车荷载作用下的力学分布及变化规律.利用ANSYS有限元软件对不同行车荷载作用下的半刚性基层沥青路面结构进行仿真计算,并对提取的数据进行分析.结果表明:随着沥青路面厚度的增加,沥青层拉应力和剪应力均逐渐减小,但减小幅度却各有不同;随着半刚性基层厚度的增加,沥青层拉应力和剪应力均逐渐减小,且减小幅度均较小;随着半刚性基层模量的增加,竖向位移和沥青层剪应力均逐渐减小.因此,建议沥青面层在18～20 cm取值,半刚性基层厚度在35～40 cm取值,半刚性基层模量在1500～1600 MPa取值.     

沥青混合料断裂-微波自愈合影响因素分析

为分析沥青混合料断裂-微波自愈合性能的影响因素,分别对沥青材料和集料进行微波加热试验,采用70#基质沥青和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(styrene-butadiene-styrene, SBS)改性沥青,制备AC-13型半圆试件,通过半圆弯曲试验和微波加热对试件进行断裂-愈合-断裂试验,以愈合前和愈合后加载试验的抗拉强度比值作为愈合指数(H),分析了沥青混合料微波加热行为以及损伤程度、微波强度、加热时间对自愈合性能的影响。结果表明:微波主要作用于矿质集料,并通过集料颗粒升温传热实现混合料整体升温;微波强度对沥青混合料自愈合性能的影响最为显著,其次是加热时间,随微波强度、加热时间的增长,混合料自愈合能力增强;损伤程度对自愈合性能有不利影响,但影响程度较弱。     

基于车辆加载实验的沥青路面动力响应分析

为研究车辆荷载作用下路面结构的动力响应,对沥青路面进行不同轴重,车速及不同的沥青层厚度条件下路面动力响应实测。结果表明:(1)柔性基层底部、下面层底部应变随车速增加而减小,随轴重增加而增大;(2)轴重相同时,下面层底部应变大于柔性基层底部应变;(3)下面层底部及柔性基层底部应变均随沥青层厚度增加而减小,厚度增加至23 cm时柔性基层底部应变不再显著降低;(4)基于层状弹性理论体系的计算结果与实测应变发展趋势并不一致,计算结果显示柔性基层底部应变大于下面层底部,拉应变随深度增加而增大,而实测结果表明最大应变并没有如计算那样出现在柔性基层底,而是出现在下面层底,因此经典层状弹性理论体系中以沥青混合料层底拉应变为最不利应变具有一定局限性。     

基于单轴贯入试验的沥青混合料抗剪性能影响因素分析

为了确定沥青品种及用量、级配类型、公称最大粒径和孔隙率等因素对沥青混合料抗剪性能的影响,采用了单轴贯入试验分析。得出了各项因素对沥青混合料抗剪性能的影响规律。结果表明,采用改性沥青后混合料抗剪强度可提高22%~25%;2.36 mm筛孔通过率为35%,0.075 mm筛孔通过率为5.5%时混合料抗剪强度达到最大值;沥青混合料抗剪强度与公称最大粒径具有线性相关性,增大混合料粒径有助于提高其抗剪强度。     

不同工况对再生沥青混合料压实特性的影响

为研究级配、废旧沥青混合料(Reclaimed asphalt pavement, RAP)掺量、压实温度对再生沥青混合料压实特性指标空隙率、压实能量指数、压实速率、锁点的影响。设计正交试验,采用极差、方差分析因素与压实特性指标之间的影响程度,建立因素与压实特性指标之间的回归模型,分析了变化规律。在此基础上,采用实体工程进一步论证了不同因素对压实特性的影响。研究结果表明：级配、RAP掺量、压实温度均显著影响再生沥青混合料压实特性指标,级配的影响程度最高,RAP掺量影响程度相对较低;因素与压实特性指标空隙率、压实能量指数之间满足二次回归模型,且空隙率、压实能量指数与级配、RAP掺量、压实温度的变化呈负相关;以福银高速三明段养护工程为例,进一步论证了级配对再生沥青混合料空隙率的影响,发现越细的级配越容易压实。     

动态硫化PP／EPDM强化增韧机理的动态力学研究

采用动态力学试验方法，研究了不同ＥＰＤＭ含量的动态硫化和简单共混两种ＰＰ／ＥＰＤＭ材料动态力学响应的差异及其特征。结果显示：与简单共混ＰＰ／ＥＰＤＭ相比，动态硫化ＰＰ／ＥＰＤＭ具有ΔＴｇ小，内耗峰扩宽程度大，低温和室温内耗峰强度高，所处温度低，６０－７０℃时内耗峰强度发生高低变位，在ＥＰＤＭ相的α转变以下还显示β和γ次级转变等特性。