多聚磷酸/SBS复合改性沥青的抗老化性能

为了研究多聚磷酸改性沥青、SBS改性沥青以及多聚磷酸/SBS复合改性沥青老化后的流变性能,从而深入探讨改性沥青的老化机理,采用动态剪切流变仪测试老化前后沥青试样的复数剪切模量和相位角,分析老化对沥青抗剪强度以及黏弹性相对比例的影响;并对试样进行凝胶渗透色谱分子量分析。研究结果表明:老化对多聚磷酸改性沥青复数剪切模量和相位角的影响最显著,对SBS改性沥青的影响最小;老化后多聚磷酸改性沥青的复数模量远大于SBS改性沥青,而相位角却较SBS改性沥青小;老化使改性沥青中沥青相的分子量增大,SBS改性剂相的分子量减小。     

DSR试验应变值对复合改性沥青流变性质的影响

通过试验手段对现行规程中动态剪切试验的应变控制范围进行分析,研究不同应变值对复合改性沥青胶结料流变性质的影响。试验结果表明,应变值对沥青胶结料复数剪切模量和高温劲度无显著影响,而对相位角则有显著影响,表明其粘性成分会有所增大;其温度因素对复数剪切模量和相位角影响非常显著。     

不同空隙率沥青混合料的粘弹性能

为了研究沥青混合料在宽频范围内的动态粘弹性能,采用AR-2000型动态剪切流变仪对不同空隙率沥青混合料进行动态频率扫描,得到了复数剪切模量和相位角等粘弹参数。根据时温等效原理,得到了复数剪切模量、相位角随频率变化的主曲线,同时分析了频率、沥青种类、温度和空隙率对沥青混合料粘弹性能的影响;基于主曲线采用CAM模型拟合分析了不同空隙率沥青混合料试件的粘弹性能。结果表明:频率与温度对不同空隙率沥青混合料粘弹性能的影响规律相同;沥青混合料相位角主曲线在中高温时欠光滑;沥青混合料粘弹性能对空隙率有较强的依赖性;应用CAM模型可以较好地分析不同空隙率沥青混合料的粘弹性能,为沥青混合料设计和性能评价提供参考。     

老化对橡胶沥青高温流变性能的影响

老化存在于橡胶沥青混凝土路面施工和使用过程中,对橡胶沥青混凝土路面路用性能的影响不容忽视。采用动态剪切流变仪分别对两种基质沥青和两种橡胶沥青短期老化后和长期老化后的高温流变性能进行测试,分析老化对橡胶沥青高温流变性能的影响。试验结果表明:随着老化程度的增加,橡胶沥青的复数剪切模量G*增大,相位角δ变小,说明橡胶沥青老化后,弹性增强,高温抗变形能力增强,这种变化与基质沥青相同。任何一种状态下,橡胶沥青的复数模量G*和相位角δ变化的幅度均比基质沥青小,说明橡胶沥青的高温流变性能比较稳定,抗老化性能优于基质沥青。     

沥青混合料剪切疲劳试验研究

沥青路面的病害与沥青混合料的剪切性能有关。采用剪切试验机SST中的恒高度频率扫描试验(FSCH)与恒高度重复剪切试验(RSCH)对AC-13、Sup-13和SMA-13三种混合料进行了剪切疲劳试验研究,得到了复数剪切模量G*与相位角δ随温度、频率的变化规律,粘弹性参数G*/sinδ可以用来评价沥青的抗剪切流变性能。并通过SPT动态模量试验对两种试验的相关指标进行了对比验证。     

不同紫外光照时长对沥青胶浆流变性能的影响

通过针入度试验、低温延度试验、动态剪切流变试验和低温弯曲试验检测沥青与沥青胶浆老化前后的性能指标,分析不同紫外光照时长对沥青胶浆流变性能的影响。结果表明,随着紫外光老化时长的增加,沥青胶浆的复数剪切模量与车辙因子不断上升、相位角逐渐减少、老化指数不断增加、劲度模量越来越大、蠕变速率越来越小,沥青胶浆的粘性成分减少,高温稳定性得到改善而低温性能逐渐降低。     

集料化学成分对沥青胶浆高温流变特性的影响

为研究集料化学成分对沥青胶浆高温流变特性的影响,分别将5种氧化物粉末与克拉玛依70#沥青混合并制备成沥青胶浆。利用动态剪切流变仪(DSR)测试沥青胶浆的复数剪切模量和相位角,并以车辙因子G*/sinδ表征沥青胶浆的高温流变特性。结果表明:5种氧化物粉末均能提高沥青胶浆的车辙因子,改善高温性能。在65℃下,掺加氧化镁的沥青胶浆车辙因子提高4.5倍,掺加二氧化硅或氧化钙的沥青胶浆车辙因子提高3倍,掺加氧化铝或氧化铁粉的沥青胶浆车辙因子略有提高。     

基于Han曲线的橡胶沥青结合料相态结构研究

根据橡胶沥青结合料的动态剪切流变试验变异性大的缺点,采用不同平行板间隙和不同目数的胶粉,研究不同温度和频率扫描下,橡胶沥青的复数剪切模量、相位角和相分离温度。结果表明:采用10%最大复数剪切模量作为橡胶沥青结合料动态剪切流变试验的应变控制条件能保证其结果符合线黏弹性假设,采用2 mm平行板间隙能获得试验结果的可重复性;随着橡胶粉粒径的减小,高温条件下橡胶沥青结合料Han曲线斜率逐渐增大,100目细度橡胶粉改性沥青出现相分离温度为70℃,而40,60目及80目胶粉制备的改性沥青相分离温度为60℃;不同温度-频率谱条件下的存储模量曲线出现平台区的温度与Han曲线所反映的相分离温度一致。     

沥青自愈合性能在不同影响因素下的评价

在控制应力和控制应变两种加载模式下,利用动态剪切流变仪(DSR)对4种沥青材料进行疲劳-愈合-再疲劳试验。通过正交试验比较在不同愈合时间、不同愈合温度、不同愈合疲劳程度以及不同种类的条件下沥青材料在自愈合前后性能的变化,测定出复数剪切模量(|G*|)和相位角(δ)两个重要指标。对现有的几种沥青自愈合评价指标进行对比、分析和总结,针对其不足之处提出建立基于能量学基础上的评价指标——能量密度比作为新的沥青材料自愈合评价指标。通过各种不同的指标来评价沥青材料的自愈合特性的强弱,并加深了解沥青材料自愈合的机理和过程。对各不同评价指标得出的结果进行比较,得出能量密度比为最佳自愈合评价指标,并用疲劳试验验证其正确性。     

不同胶粉掺量的橡胶沥青黏弹性能评价

通过高速剪切方法制作橡胶沥青后采用DSR温度扫描试验得到橡胶沥青的黏弹性参数,通过频率扫描试验再拟合得到主曲线,对比不同温度,不同胶粉掺量条件下的橡胶沥青的黏弹性特性。通过研究得出:随着温度的升高,沥青弹性部分所占比例变小,可恢复变形变少,不可恢复变形变大;胶粉的加入可以增加沥青的黏性,同时提升沥青的弹性性能;通过对橡胶沥青的复数剪切模量G*和相位角δ的研究发现胶粉的加入可以提升橡胶沥青的G*,同时显著降低δ,从而提升沥青抵抗变形的能力;通过分析橡胶沥青的主曲线,在较高温度时,基质沥青与橡胶沥青以及不同掺量的橡胶沥青之间的区分度明显,胶粉的掺量越大,复数剪切模量越大,表明沥青的黏性越大,抵抗变形的能力越强。在较低试验温度时,差异较小,沥青的黏性变化不大;通过对比CA模型拟合参数,证明胶粉可以改善沥青的黏弹性性能,同时使沥青从弹性到稳态流动这个过程更加平缓,从而导致沥青在中等加载时间和温度的作用下弹性性能更好,不容易发生脆性破坏。     

生物改性沥青老化过程中的流变性能研究

为探究基于动物排泄物的生物结合料对石油沥青老化过程中流变性能的影响,采用无氧环境下高温加压的热处理方法(380℃、10.3 MPa)从猪粪中提炼生物质重油,并制备生物沥青共混物,通过布氏旋转粘度(RV)试验、动态剪切流变(DSR)试验及弯曲梁流变(BBR)试验进行不同老化条件下的流变性能综合评价,并利用傅里叶红外光谱(FTIR)技术,对比分析了生物改性前后沥青老化过程中的化学组分变化。结果表明:老化前后的生物改性沥青的粘度均低于其对应石油沥青;各老化条件下,生物改性后的沥青相位角δ和复数剪切模量G*均减小,表明生物重油可提高沥青结合料的弹性,而降低其刚性;生物结合料能有效提高沥青的抗温缩开裂性能;此外,掺入生物结合料后沥青的化学组分并无明显变化,但其抗老化性能有所增强。     

原材料对SBS改性沥青短期老化特性的影响分析

为了分析原材料对改性沥青短期老化特性的影响,对5种基质沥青、5种改性剂和5个不同的改性剂掺量进行五水平三因素正交试验设计。使用改性沥青老化后与老化前的复数模量比K1与相位角比K2表征改性沥青的老化特性。研究结果表明：经过短期老化的改性沥青复数模量增长1．5倍以上,基质沥青类型对复数模量比值影响显著;沥青老化前后相位角比值在0．913～1．136之间,改性剂掺量是影响相位角变化的主要因素,表现为随改性剂掺量的增加相位角比值增大。     

聚合物改性沥青细观结构及高温性能试验研究

针对包括内蒙古在内的西部地区常用的3种聚合物改性沥青（胶粉改性沥青、SBS 改性沥青及复合胶粉改性沥青）,利用扫描电镜（SEM）对比观察了废胶粉和 SBS 改性剂、普通沥青及3种改性沥青的微观结构形貌,发现两种改性剂均具有网状结构,3种改性沥青中橡胶粉及 SBS 改性剂都与沥青融合性良好;利用针入度粘度指数 P VN和粘温指数 VTS对3种改性沥青的感温性进行了评价,发现胶粉改性沥青具有最小的温度敏感性;利用动态剪切流变试验,通过研究复数剪切模量 G*及相位角δ随温度及频率变化的规律并利用改进的车辙因子对3种改性沥青的高温性能进行评价,得出胶粉改性沥青具有最好的高温稳定性,其次为复合胶粉改性沥青,并且从改性沥青微观结构的角度出发解释了3种改性沥青温度敏感性与高温变形性能存在此种规律的原因。     

沥青老化效应的试验研究

为了研究沥青老化对路面使用性能影响,通过旋转薄膜烘箱对沥青进行短期老化,再用压力老化仪对老化的沥青进行不同时间的老化,然后对不同程度的老化沥青进行针入度、软化点、延度、不同温度下的粘度、蠕变劲度和蠕变变化速率、动态粘弹性参数的试验。随PAV老化时间的增加,老化沥青的针入度逐渐减小,针入度指数PIPEN逐渐增大,软化点逐渐提高,延度越来越小,而粘度相反变化,复数剪切模量G*、蠕变劲度逐渐增大,相位角δ、蠕变速率则逐渐减小,指数函数更能表征老化对其粘温关系的影响。结果表明老化使沥青弹性增强,感温性减弱,耐久性降低,抗疲劳开裂能力变差,缩短了路面使用寿命。     

多聚磷酸改性沥青流变性能研究

采用动态剪切试验研究了不同掺量多聚磷酸对基质沥青流变特性的影响,并通过组分分析试验分析了其流变特性的改善机理.结果表明,温度较低时多聚磷酸的掺入能减小改性沥青的复合剪切模量和相位角,而在较高的温度时,则能增大改性沥青的复合剪切模量和相位角;在掺量为1.0％～1.5％时,多聚磷酸改性沥青的高温等级能提高1～2个等级,表明多聚磷酸改性沥青的抗车辙能力得到显著改善.     

胶粉微波活化时间对橡胶沥青分子量分布及性能影响规律

为探究胶粉微波活化时间对橡胶沥青微观分子量分布以及性能的影响,文章以经过不同微波活化时间处理后的胶粉所制得的橡胶改性沥青为研究对象,通过橡胶沥青过滤试验、凝胶色谱试验（GPC）以及动态剪切流变试验（DSR）测定橡胶沥青的大小分子量分布、复数剪切模量以及黏度,并基于此构建橡胶沥青微观分子量变化与宏观黏度指标、复数剪切模量以及橡胶沥青中的交互作用指标（IE）与填充作用指标（PE）的关联度方程。结果表明：微波活化时间对橡胶沥青的分子量排布及性能有显著影响;橡胶沥青中胶粉的填充作用（PE）对沥青性能的影响起主导作用;橡胶沥青中的大分子量（LMS）可较为准确地表征沥青的性能。     

石墨烯对SBS改性沥青流变性能的影响研究

采用熔融共混法制备了石墨烯/SBS改性沥青(GSMB),研究了石墨烯对SBS改性沥青压力老化(PAV)前后动态剪切流变性能的影响，并利用红外光谱(FTIR)分析了GSMB老化前后化学结构的变化。结果表明：石墨烯提高了SBS改性沥青的复数剪切模量，降低了相位角，增强了SBS改性沥青的抗永久形变能力；相比SBS改性沥青，GSMB在PAV老化后的复数剪切模量老化指数明显降低；FTIR显示SBS改性沥青老化后的羰基指数变化率、亚砜基指数变化率和碳碳双键指数变化率均随石墨烯掺量增加而减小，表明石墨烯能够有效改善SBS改性沥青的耐老化性能。     

高模量沥青结合料的SHRP试验研究

通过对AH-50基质沥青和2种改性沥青(高模量HM、SBS)制备的高模量沥青结合料进行SHRP试验,分析了复数模量、车辙因子和相位角对动态力学性能的影响。结果表明,高模量沥青的储能性能、抗高温剪切能力、抗高温变形能力优于基质沥青和SBS;高模量沥青的低温性能不如SBS改性沥青。     

温拌剂Sasobit对沥青粘弹性能影响的试验研究

为了研究温拌沥青的粘弹性能变化规律,对不同Sasobit掺量下的温拌沥青进行旋转粘度试验和动态剪切流变试验,分析了温拌剂加入沥青后对沥青的粘度、相位角、复数模量、抗车辙因子、储存模量的影响,并考察了剪切速率对粘度的影响。研究结果表明:Sasobit温拌剂的加入,使得沥青的相位角呈现出先缓慢增长后降低的趋势,复数模量、储存模量和抗车辙因子变化趋势与之相反;随着Sasobit用量的增加,在76℃的粘度呈现出提高的趋势,而在124℃时,粘度呈现出降低的趋势;同时粘度对剪切速率和温度较为敏感,研究表明此次试验推荐的Sasobit掺量为2%。     

冷再生乳化剂对乳化沥青残留物流变性能的影响

针对冷再生乳化沥青体系,考察了单一乳化剂(阳离子乳化剂)与复配乳化剂(阳离子乳化剂与非离子乳化剂复配)对乳化沥青残留物流变性能的影响。研究结果表明:单一乳化体系的复数粘度、复数模量等流变学参数除相位角外,其他受温度影响较小;复配体系的复数粘度、复数模量以及相位角等流变学参数受温度影响较为明显;阳离子乳化剂与非离子乳化剂复配体系抵抗温度变形的能力优于阳离子乳化剂体系。采用G*/sinδ与|G*︱/{1-[1/(sinδtanδ)]}两种评价方法对4种体系进行判定,结果表明:对于冷再生乳化沥青体系,这两种方法具有一致性。