多尺度纳米材料对再生沥青长期老化性能的影响

研究了由不同掺量有机蛭石（OEVMT）和纳米氧化锌（Nano ZnO）组成的多尺度纳米材料对再生沥青长期热氧和光氧老化性能的影响。利用薄膜烘箱对普通基质沥青进行老化以制得老化沥青,采用熔融共混方法,先将老化沥青、普通基质沥青以及再生剂按照一定的比例混合以制得再生沥青,再将多尺度纳米材料加入到再生沥青中制得多尺度纳米材料改性再生沥青。采用压力老化箱老化（PAV）和加速紫外光老化（UV）分别模拟再生沥青的长期热氧老化和光氧老化条件。通过传统物理性能试验和动态剪切流变试验评价了再生沥青的老化性能。结果表明:添加多尺度纳米材料提高了再生沥青老化前的高温稳定性、剪切变形抵抗力和弹性行为,但一定程度上削弱了其低温塑性变形能力;多尺度纳米材料有效改善了再生沥青长期热氧和光氧老化抵抗力;综合考虑长期老化性能数据,多尺度纳米材料的推荐掺量（质量分数）为1%OEVMT+3%NanoZnO。     

纳米材料改性沥青的微观和力学性能研究

为了改善沥青及沥青混合料的路用性能,筛选和添加纳米材料对基质沥青进行改性,制备纳米材料改性沥青.采用沥青针入度、延度、软化点、黏度等沥青基本性质试验和劈裂强度、回弹模量、车辙、水稳定性等沥青混合料性能试验,分析和研究了纳米材料改性沥青及混合料的力学和路用性能,并结合原子力显微镜试验来分析比较3种纳米材料(纳米碳粉、纳米橡胶粉VP362、海泡石)对基质沥青的改性效果.结果表明:相比于纳米橡胶粉VP362和海泡石改性沥青及沥青混合料,纳米碳粉改性沥青及沥青混合料具有更好的高、低温抗裂性能,而原子力显微镜图像也从微观角度印证了纳米碳粉改性沥青的改性效果.     

基于介电性质的沥青抗老化性能量化表征与分析

通过对热氧老化前后的90^#基质沥青、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）改性沥青进行三大指标、布氏黏度、频率扫描、线性振幅扫描和介电常数测试,研究了老化前后沥青基础指标、流变学指标、疲劳性能及沥青组分的变化情况,量化了短、长期老化后各指标的变化情况,并建立了沥青组分与性能指标之间的量化关系.结果表明：采用三大指标描述沥青老化程度时,针入度指标评价最为合理;基质沥青的黏度、温度敏感性、复数剪切模量主曲线和抗疲劳性能受热氧老化的影响大于SBS改性沥青;基质沥青的黏度和温度敏感性在短期老化过程中变化更明显,SBS改性沥青的黏度和温度敏感性在长期老化过程中变化更明显;2种沥青的抗疲劳性能和复数剪切模量的衰减主要发生在长期老化过程中;采用介电常数对沥青组分进行划分,并以此关联沥青老化前后性能变化的分析方法是可行的.     

Rollpave专用改性沥青制备及路用性能研究

采用专用粒子GTA和SBS颗粒作为复配改性剂,对基质沥青进行复合改性,制得可卷曲沥青路面(Rollpave)专用改性沥青.选择复配改性剂连续相面积最大的Rollpave专用改性沥青,采用三大性能指标试验、布氏黏度试验、DSR试验(动态剪切流变试验)和BBR试验(低温弯曲蠕变试验)对其路用性能进行测试,并与基质沥青和SBS改性沥青路用性能相比较.结果表明:Rollpave专用改性沥青的软化点和延度(5℃)远远高于基质沥青和SBS改性沥青,但针入度(25℃)与基质沥青接近;Rollpave专用改性沥青高、低温等级较基质沥青和SBS改性沥青显著提升;在15~80℃温度区间内,Rollpave专用改性沥青感温性优于基质沥青和SBS改性沥青.Rollpave为路面修补提供了全新的思路.     

纳米蒙脱土对沥青物理流变性能的影响研究

为了改善沥青的物理流变性能,采用蒙脱土对基质沥青及SBS改性沥青进行改性,利用旋转薄膜老化对沥青样品进行了老化以研究其热氧老化性能。通过采用针入度、延度、软化点、动态剪切及弯曲蠕变等试验,对纳米蒙脱土对沥青物理流变性能的影响进行了分析。研究结果表明,在沥青中掺入纳米蒙脱土后有效的提高了老化前后沥青的高温流变性能。然而,纳米蒙脱土的加入对沥青的低温开裂性能存在不利影响。     

基质沥青对SBS改性沥青性能影响研究

基质沥青的化学组成及其力学性能等因素会影响其添加SBS改性剂后的改性沥青(SBSMA)的性能.通过选取典型的5种基质沥青进行组分分析,并采用现代分析法测定不同基质沥青制备的SBS改性沥青的微观结构、老化前后流变性能等,得出了基质沥青组分对SBS改性沥青性能的影响规律,研究结果有利于选择合适的基质沥青以提高SBS改性沥青...     

TLA/SBS复合改性沥青性能研究

通过熔融共混的方式,将SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)和不同掺量的特立尼达湖沥青(Trinidad Lake Asphalt, TLA)加入基质沥青中,制备TLA/SBS复合改性沥青。对TLA/SBS复合改性沥青的针入度、软化点、延度进行测试,研究改性后沥青的物理性能。采用动态剪切流变仪对改性前后沥青的流变性能进行检测和分析,采用热氧老化和PAV(压力老化测试)对改性前后沥青的老化性能进行研究分析。结果表明,加入湖沥青后,随着TLA掺量的增加,沥青针入度减小,软化点和延度先增大再减小。为了避免过高掺量的湖沥青对沥青延展性造成不利影响,应将湖沥青的掺入量控制在30%。TLA/SBS复合改性沥青复数模量和车辙因子增加,相位角减小,沥青的高温抗车辙变形能力得到提高。TLA/SBS复合改性沥青的残留针入度比、软化点变化和粘度老化指数下降,老化性能得到改善。     

SBS对基质沥青低温性能改善效果研究

通常认为SBS可以同时改善基质沥青的高、低温性能。以三种常用的国产沥青和一种进口沥青作为基质沥青,采用四种不同的SBS对其进行改性,分别制得成品SBS改性沥青。运用SHRP试验方法中的弯曲梁流变仪(BBR)分别对制得的这些SBS改性沥青的RTFO／PAV残留物的流变特性进行了试验研究。结果表明,用物理意义上的共存共混方法制备得到的SBS改性沥青,其低温等级基本保持在基质沥青的低温等级上,即从流变学的意义上来说,SBS对基质沥青低温抗裂性能的改善效果仍值得探讨。     

胶粉掺量对复合橡胶改性沥青流变特性的影响

复合橡胶改性沥青不仅可以提高沥青的高温抗车辙和低温抗裂性能,还具有降噪、实现固废利用等优点.采用动态剪切流变(DSR)试验分析胶粉掺量对复合橡胶改性沥青流变特性的影响,并结合三大指标试验及旋转黏度试验确定复合橡胶改性沥青最佳配方设计.结果表明:固定90号基质沥青:SBS的比例(80:1),胶粉的掺加有助于提高复合改性沥...     

温拌沥青高温流变性能研究

为了研究温拌剂对沥青高温流变性能的影响,将温拌剂Evotherm3G和EC120掺加到基质沥青和SBS改性沥青中以配制温拌沥青,采用动态剪切流变(DSR)试验和多应力蠕变恢复(MSCR)试验对短期老化前后温拌沥青的高温流变性能进行了分析.结果表明:Evotherm3G增加了沥青的相位角,降低了复数模量和车辙因子;EC120降低了沥青的相位角,增大了复数模量和车辙因子;Evotherm3G增加了沥青的应变,降低了蠕变恢复率,提高了不可恢复蠕变柔量;EC120降低了沥青的应变,提高了蠕变恢复率,降低了不可恢复蠕变柔量.通过灰色关联分析可知,不可恢复蠕变柔量与车辙因子的灰色关联度为0.995,在一定程度上可以反映沥青的高温性能.     

多聚磷酸对不同沥青的改性及改性机理研究

研究了多聚磷酸(PPA)掺量(质量分数)对不同沥青（TZ 70和SK 90）物理性能和流变性能的影响,并通过化学组分分析和原子力显微镜(AFM)观察探讨了PPA掺加后沥青化学组分和胶体结构的变化.结果表明：随着PPA掺量的增加,沥青的软化点和黏度提高,延度和针入度降低,复数模量增大,相位角减小,车辙因子明显增加.与TZ 70相比,PPA对SK 90物理性能和流变性能的改善更为明显.PPA的加入提高了沥青的热稳定性.与SK 90相比,PPA对TZ 70热稳定性的改善更为明显.PPA的加入促进了沥青胶质向沥青质的转化,使得沥青中的分散相出现明显的缔合,从而提高了沥青的刚性,改善了沥青的物理性能和流变性能.     

不同试验方法的老化沥青疲劳性能研究

通过旋转薄膜烘箱试验(RTFOT)和压力老化试验(PAV),对70~#基质沥青、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青、高黏沥青(HV)和基于化学改性原理的SBS/橡胶复合改性沥青(SRC)进行短期老化和长期老化,采用温度扫描试验、时间扫描试验、多重应力蠕变恢复(MSCR)试验和线性振幅扫描(LAS)试验对4种沥青的疲劳性能进行了研究.结果表明:SRC沥青的疲劳性能和抗老化能力最佳;温度扫描试验不能很好地区分不同沥青的疲劳性能差异;时间扫描试验可有效表征4种沥青的疲劳性能,但其耗时较长;MSCR试验中出现了平均弹性恢复率(R_(0.1)和R_(3.2))在长期老化之后大于短期老化之后的情况,其指标规律性和适用的沥青范围尚不明确;LAS试验可以表征沥青在重复荷载作用下的累积损伤发展过程,得到的损伤特征曲线和疲劳方程可有效评价各种沥青的疲劳性能.     

光氧老化对沥青表观粘度的影响

介绍了沥青的光氧老化机理,研究了四种沥青室内、外光氧老化后表观粘度的变化,以表观粘度为参数建立了沥青一级光氧老化动力学模型,并用该动力学模型对这四种沥青的抗光氧老化性能进行了研究,求得了动力学参数。     

以表观粘度为参数建立沥青老化动力学模型

介绍了沥青的老化机理,研究了2种基质沥青老化后表观粘度的变化,以表观粘度为参数建立了沥青一级老化动力学模型,并用该动力学模型对这2种沥青的抗老化性能进行了研究,求得了动力学参数。实验结果表明,这2种沥青老化后表观粘度均升高,AH-70沥青抗老化性能优于AH-90沥青。以表观粘度为参数建立的沥青老化动力学模型较好地表征了沥青老化过程。     

废机油残留物再生沥青的抗老化性能

以废机油残留物(REOB)作为沥青再生剂,从REOB自身、REOB再生沥青及REOB再生沥青混合料3个层次进行老化性能研究.通过延时薄膜烘箱老化试验(TFOT)(老化时间分别为5、10、15、20、25h),测定了REOB再生沥青、RA5再生沥青和基质沥青的质量及黏度变化,并采用弯曲梁流变试验评定3种沥青老化后的低温性能;利用对应的3种沥青混合料设计铺筑了室内足尺试验路面层,并采用自主研发的回转式加速加载试验系统(RALT)在常温及高温下开展了路面加速加载试验来评估其长期抗疲劳性能.结果表明:REOB再生沥青的抗短期老化性能(TFOT老化时间不超过10h)比RA5再生沥青好,但不如基质沥青,而其抗长期老化性能(TFOT老化时间不少于15h)最差;在长期老化后,REOB再生沥青因劲度急增且应力松弛性能骤降从而极易导致低温开裂;高温老化明显加剧了REOB再生沥青混合料路面在RALT加速加载条件下弯沉值的增长,使其在3种路面中最易发生疲劳破坏,说明将REOB用于再生沥青路面时,易使路面出现过早过度破坏.     

Effects of thermal oxidative ageing on dynamic viscosity,TG/DTG,DTA and FTIR of SBS- and SBS/sulfur-modified asphalts

Thermal oxidative ageing as an inevitable process in the practical application of road asphalt has a great effect on the properties of polymer-modified asphalts (PMAs). In this article, the influences of short-term and long-term thermal oxidative ageing on the dynamic viscosity, thermal stabilities, and infrared spectra of styrene–butadiene–styrene (SBS)- and storage-stable SBS/sulfur-modified asphalts were studied respectively. Although the addition of sulfur improved the dynamic viscosity and the thermal stability of SBS-modified asphalt significantly due to the formation of a chemically crosslinked polymer network structure, the improved properties declined evidently after ageing and the losses of properties became very severe with the ageing aggravated and the binder with sulfur showed a visible viscous behaviour compare with the corresponding binder without sulfur after ageing due to the severe degradation of vulcanized SBS, therefore SBS/sulfur-modified asphalt was more susceptible to ageing. Besides, the SBS structure also had a great effect on the properties of binders before and after ageing. In infrared spectra analysis, the structural evolutions of binder under different ageing modes were characterized by using right ageing index and the conclusions of thermal analysis and dynamic viscosity tests were confirmed further by the changes of butadiene and carbonyl indexes.     

热氧老化作用下温拌胶粉改性沥青微观特性研究

利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和原子力显微镜(AFM),分析了热氧老化前后,添加温拌剂EM、SDYK的胶粉改性沥青化学成分及其变化规律,计算了表征沥青老化程度的各官能团指数,以及老化前后胶粉改性沥青的黏附力、DMT模量和纳米级力学特性的变化规律.结果表明：添加温拌剂EM和SDYK的胶粉改性沥青内部未发生明显的化学变化,只是相似者相容,改变了沥青各组分的含量;热氧老化导致胶粉改性沥青发生了氧化与缩合反应以及分子间的断裂与重组,改变了沥青的化学成分与纳米级力学特性;经过热氧老化后,添加温拌剂SDYK的胶粉改性沥青官能团指数和DMT模量增幅均最小,黏附力降幅最小,说明其抗老化能力优于添加温拌剂EM和未添加温拌剂的胶粉改性沥青.     

热氧老化沥青多次损伤-愈合性能

为研究沥青在多次损伤条件下的愈合性能,采用动态剪切流变(DSR)仪中的时间扫描模式对沥青进行损伤-愈合循环加载试验,以沥青愈合期间的复数模量恢复程度(即愈合指数)为愈合指标,分析了不同热氧老化程度下70~#基质沥青与SBS改性沥青多次损伤-愈合性能规律,并结合沥青傅里叶红外光谱(FTIR)试验,以特征官能团峰面积比定量分析了沥青功能基团的组成和含量对其自愈能力的影响.结果表明:沥青愈合指数随损伤-愈合次数的增加而减小,首次损伤时沥青愈合指数减小程度最大.老化程度对沥青愈合指数影响显著,表现为老化程度越高愈合指数越小.SBS改性沥青多次损伤-愈合和老化后的愈合性能均优于70~#基质沥青,SBS改性剂可增强沥青的抗疲劳损伤能力和抗老化能力.沥青中大分子含量越高,分子扩散速率越慢,自愈能力越弱;轻长型分子含量越高,分子扩散速率越快,自愈能力越强.