应用加权密切值法评价基质沥青抗老化性能

对3种中国基质沥青和1种进口基质沥青进行旋转薄膜加热试验（RTFOT）,测试了试验前后沥青的各项性能指标。利用加权密切值法将沥青老化前后质量损失、残留针入度比、残留延度比、软化点增量、粘度比和老化指数等6项评价指标转化为最优密切值这一单项评价指标,同时考虑了各指标的可靠性和有效性的不同,并赋予不同的权重值。试验结果表明：该方法有效克服了采用多种评价指标得到不一致甚至相互矛盾的结果的缺点;评价过程简便易行,评价结果与验证试验结果具有良好的一致性,是选出抗老化性能较好的沥青的一种有效方法。     

基于傅里叶红外光谱法的沥青抗老化能力分析

为了快速评定沥青抗老化性能,本文通过FTIR测试,对抗老化改性沥青老化前后官能团变化进行定性与定量分析;通过不同评价标准,对比官能团指数变化率与残留针入度比之间的相关系数,分析官能团指数变化率与常规指标相关性;并利用FTIR法推定抗氧剂1010在抗老化改性沥青中的含量。结果表明,FTIR法可以准确地推定抗老化改性沥青中抗氧剂1010的含量;官能团指数变化率与残留针入度比有好的线性关系,因此利用FTIR可以快速评定沥青抗老化性能,避免了常规试验的缺点。     

氧化石墨烯（GO）对沥青抗老化性能的影响研究

氧化石墨烯(GO)是近年来逐步应用于道路工程的一种新型的无机纳米材料,是有效改善沥青物理性能和抗老化能力的潜在材料.为了探究GO能否提高沥青的抗老化性能,采用GO对70#基质沥青进行改性,探究了不同GO掺量(0%、0.5%、1%、2%、3%)对沥青的改性效果.通过不同掺量对照组的三大指标试验(针入度、软化点和延度)、薄膜烘箱实验(RTFOT)和压力老化容器实验(PAV)评价改性沥青的老化性能,并利用傅里叶红外光谱(FTIR)测试在不同GO掺量和不同老化时间条件下的羰基指数和亚砜指数.研究结果表明,随着GO掺量不断增加,GO改性沥青的软化点不断增大,针入度逐渐减小,延度明显降低,GO的添加可在一定程度上降低沥青内部组分发生变化的程度;当GO掺量为2%时,可以明显可以改善基质沥青的老化性能;GO掺量2%的改性沥青在RTFOT和PAV老化之间的增长斜率略小于GO掺量1%改性沥青,GO掺量2%的改性沥青与GO掺量3%的改性沥青增长斜率几乎保持一致;GO的掺入可以降低沥青中极性官能团在老化过程中的生成量,可以有效地阻隔沥青中小分子的扩散,延缓老化中发生的化学反应.     

重交通道路沥青老化规律及评价方法

采用薄膜烘箱加热试验方法,对重交通沥青在不同老化时间和老化温度下的性能指标进行测试,分析了时间和温度对沥青老化的影响,并将薄膜烘箱老化试验与美国战略公路研究计划(SHRP)的沥青性能老化评价方法的相关性进行了对比研究。结果表明:重交通道路沥青在老化10 h(163℃)或老化温度高于163℃时性能变化颇为显著;可采用薄膜烘箱老化试验5 h(163℃)老化前后的软化点比1、0 h(163℃)老化前后的25℃针入度比和15℃延度比来评价沥青老化后抗车辙能力;可采用薄膜烘箱老化试验10 h(163℃)或5 h(180℃)老化前后的针入度比和延度比指标来评价沥青老化后的抗疲劳性能;可采用薄膜烘箱老化试验24 h(163℃)老化前后的延度比或软化点比指标来评价沥青长期老化后的抗裂性能。     

耦合作用下高粘沥青老化性能的非线性预测

为解决高粘沥青热氧老化预估研究不足的问题,选用辽河90~#沥青,国产OLB-1型高粘改性剂制备高粘改性沥青.采用旋转薄膜烘箱对高粘改性沥青进行短期老化,测试不同高粘改性剂掺量下的软化点、针入度、5℃延度.研究结果表明:通过试验结果建立非线性高粘沥青老化方程,能够精准预测高粘沥青经任意时间和任意掺量老化后的性能指标.通过层次分析法确定出指标权重,以灰色关联度作为评判准则,选出抗老化性能优良的改性剂掺量.研究结论突破了高粘沥青在时间与掺量耦合作用下的老化研究,有助于对沥青抗老化性能的评价和预测.     

TiO2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.     

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.     

催化油浆对沥青抗老化性能的影响及机制研究

南美重油中掺加油浆后,通过实沸点蒸馏制备AH-70沥青;分别采用薄膜烘箱实验法(TFOT)和加速老化实验法(PAV)模拟沥青的短期和长期老化,考察不同的油浆掺量对沥青短期和长期抗老化性的影响,并对老化机制进行研究。结果表明:南美重油掺加0%、3%、6%、9%和12%油浆后分别切割到425、430、430、430、435℃可得到AH-70沥青;随着油浆掺加比例的增大,经短期老化后沥青的残留针入度比、15℃残留延度降低,软化点升高率增大;沥青经过长期老化后,残留针入度比降低、软化点升高率增大;沥青在短期老化中没有发生明显的官能团氧化反应,随掺加油浆比例的增大,沥青中轻组分的挥发和芳香分、胶质的缩合加剧是导致沥青短期抗老化性逐渐变差的原因;沥青经长期老化后,发生氧化生成亚砜和羰基官能团,油浆中的芳烃化合物可有效地抑制沥青氧化反应中的自由基反应,但芳香分、胶质的缩合加剧仍导致沥青长期抗老化性逐渐变差。     

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。     

热老化对不同沥青组成结构和性能的影响

为了研究热老化对沥青组成结构和性能的影响，利用色谱柱法和傅里叶变换红外光谱对不同品种沥青热空气老化前后的化学组成、分子结构和高低温性能进行了测试表征，并分析了组成结构与性能之间的相关性。化学组成和红外光谱分析表明，在热空气老化过程中沥青的饱和分含量基本不变，芳香分结构中的脂肪烃支链易断链而发生氧化缩聚，导致芳香分转化为胶质和沥青质，使沥青的脂肪族指数减少、芳香族指数以及羰基和亚砜基指数增大；随热老化温度升高，沥青的软化点和粘度升高、低温柔性降低，但不同品种沥青的抗老化性能表现出明显的差异，饱和分含量高、芳香分含量低以及芳香族指数小的沥青具有更好的抗老化性能。     

热氧老化对高韧性环氧沥青及其混合料性能的影响

通过热氧老化前后的拉伸试验和黏度试验评价高韧性环氧沥青的抗老化性能,通过马歇尔试验、劈裂试验、低温小梁弯曲试验及四点弯曲疲劳试验考察热氧老化对高韧性环氧沥青混合料性能的影响;并与美国环氧沥青和日本环氧沥青作对比。结果表明,热氧老化对三种环氧沥青及混合料的性能影响均不显著,老化后仍满足相关技术指标要求。其中,高韧性环氧沥青的拉伸强度、断裂伸长率和施工容留时间分别损失了8. 9%、11. 2%和4. 8%;其混合料的马歇尔稳定度、劈裂强度、低温破坏应变和疲劳寿命分别下降了6. 6%、5. 7%、8. 2%、8. 1%。高韧性环氧沥青的抗老化性能略逊于美国环氧沥青,而优于日本环氧沥青。     

基于SHRP方法的不同层位旧沥青性能试验评价

针对某高速公路沥青路面不同层位的回收沥青及其短期老化（旋转薄膜烘箱RTFOT）和长期老化（旋转薄膜烘箱RTFOT＋压力老化PAV）后的沥青,应用Superpave技术中的PG分级方法开展动态剪切流变（DSR）和低温弯曲梁流变（BBR）试验,分别评价它们的高温稳定性、低温抗裂性、抗疲劳性能及耐老化性能.同时,利用沥青混合料简单性能试验仪（SPT）进行不同层位沥青混合料的重复加载永久变形试验,评价它们的高温稳定性能.研究结果表明,不同层位面层的旧沥青由于沥青品种、老化程度不同,所测试出的高温稳定性、低温抗裂性、抗疲劳性能及耐老化性能都有所差异.高温稳定性增强了,但低温抗裂性、抗疲劳性能及耐老化性能均有所降低,需进一步提高.还确定了不同层位沥青的最高和最低的路面设计温度等级.     

基于介电性质的沥青抗疲劳性能试验研究

为了研究不同老化阶段沥青疲劳性能,通过对热、氧、紫外线、水耦合老化前后的90#基质沥青、SBS改性沥青进行线性振幅扫描（LAS）和介电常数测试,从损伤累积和相位角变化两个角度讨论了不同老化阶段沥青疲劳性能变化情况,并分析了基于介电性质的沥青组分与疲劳应变曲线斜率绝对值B、基于损伤的疲劳破坏参数、基于相位角的疲劳破坏参数之间的关联性。结果表明：老化程度越深,沥青疲劳寿命越短,且沥青基于抗疲劳性能的应变敏感性越大;采用基于损伤的疲劳破坏准则所定义的破坏应变和疲劳寿命评价沥青的抗疲劳性能是合理可行的,且与基于相位角的疲劳破坏准则所定义的破坏应变和疲劳寿命的分析结果一致;可见基于介电性质对沥青组分进行划分的方法合理可行,并可与沥青路用性能进行关联,进一步指导沥青改性工艺。     

沥青混合料老化后的低温性能

沥青路面的耐久性与沥青混合料抗老化性能密切相关。为了研究老化对沥青混合料低温性能的影响,通过对2种级配的基质沥青和改性沥青混合料老化后的低温弯曲试验,分析了老化作用对其低温性能的影响。结果表明:细级配混合料低温性能要优于粗级配混合料,但老化后弯拉应变衰减幅度大;改性沥青混合料的低温性能好于基质沥青混合料,且其老化后弯拉应变衰减幅度也较小;长期老化对沥青混合料低温性能的影响最严重。建议在沥青混合料低温性能评价中应考虑老化作用的影响。     

多聚磷酸对沥青高低温性能和老化性能的影响

采用不同掺量多聚磷酸（PPA）对沥青进行改性,研究了PPA对沥青高低温性能和老化性能的影响,并借助化学组分和红外光谱测试分析了PPA改性沥青的老化机理。结果表明：随着PPA掺量增加,沥青的软化点和粘度升高,弗拉斯脆点向低温移动,沥青的高低温性能均得到改善。与未改性沥青相比,PPA改性沥青在短期热老化、长期热老化和紫外老化后的软化点增量、粘度老化指数和弗拉斯脆点变化量均明显减小,针入度保留率和延度保留率大幅提高。化学组分和红外光谱分析发现PPA促进了胶质向沥青质的转变,减少了沥青中易发生老化反应的活性组分,使老化过程中改性沥青的脂肪族、芳香族、羰基和亚砜基指数的变化量均明显减小,从而具有优良的抗老化性能。     

丁苯橡胶-韧性聚苯乙烯复合改性沥青制备工艺及老化性能研究

为克服应用于高海拔山区SBR改性沥青高温性能不足的弊病,本文通过添加SBR和TPS改性剂制备复合改性沥青,系统研究了剪切速率、剪切温度等因素对复合改性沥青路用性能的影响,最终确定了复合改性沥青最佳制备工艺,并在此基础上确定了其改性剂合理掺量;进一步研究了SBR-TPS复合改性沥青经短期老化、长期压力老化、紫外老化前后其路用性能变化,对SBR-TPS复合改性沥青的抗老化性能进行评价。结果表明：剪切温度和剪切时间对复合改性沥青高低温性能影响较大,而其他因素影响相对较小,改性剂的合理掺量为4%SBR+6%TPS;相较于SBR改性沥青,SBR+TPS复合改性沥青抗老化能力尤其是抗紫外老化性能得到了显著提升。     

SBS和SEBS改性沥青及混合料抗老化性能

为了对比SBS和SEBS改性沥青及混合料抗老化的能力,设计紫外光老化试验,模拟在野外光氧条件下的长期老化;用傅立叶红外光谱分析了沥青及SBS,SEBS改性沥青老化前后结构与性能的变化.紫外光辐射试验表明,SEBS改性沥青及其混合料的热稳定性和抗光氧老化能力好于SBS改性沥青及其混合料;傅立叶红外光谱分析表明,改性沥青老化后性能下降主要是改性剂中双键断裂造成的.综合红外微观分析和宏观性能试验结果,SEBS改性沥青及其混合料具有良好的抗紫外线性能,使用寿命可以比SBS改性沥青混合料高1倍以上.适合于南方和高原紫外线强烈地区使用,尤其适用于对老化性能要求较高的开级配道路.