基于DSR的改性沥青及混合料动态黏弹性能

为了在相似加载条件下比较改性沥青及混合料的动态黏弹性能,选择4种不同特点的改性沥青,成型了混合料小梁试件.应用动态剪切流变仪(DSR)分别进行了不同温度下的频率扫描试验,根据时间-温度等效原理构建了改性沥青及混合料的流变主曲线,对主曲线形态和流变模型拟合结果进行了对比分析.研究表明:改性沥青及混合料的复数剪切模量主曲线形态相似,采用改进型CAM模型进行拟合的效果很好,相关系数在0.996以上;平衡复数剪切模量G*e可用来区分不同类型改性沥青及其混合料的高温性能;高强改性沥青的高温抗车辙性能明显优于其他改性沥青,但软化点和60℃动力黏度不适用于评价高强改性沥青.改性沥青的动态力学响应能够反映其混合料的黏弹性能.

基于DSR试验的WMA沥青结合料中温流变性能分析（英文）

采用动态剪切流变仪（DSR）在16-40℃中等温度下测试、分析了基质沥青及其温拌沥青的复数剪切模量G＊、相位角δ等流变性能,进而建立了疲劳因子G＊sinδ与基质沥青性质、试验温度和拌剂掺量的关系模型.结果表明,复数剪切模量G＊随温度升高而减小,而相位角δ随温度升高而增大;温拌剂掺量越高,复数剪切模量G＊越大,相位角越小;疲劳因子G＊sinδ随着温度升高呈指数减少,随温拌剂掺量增加呈线性增大;在较低温度和较高掺量下,疲劳因子的变化幅度更大;基质沥青复数模量越小,温拌剂对温拌沥青流变性能的影响更为显著,而老化对基质沥青性能的影响高于对沥青-温拌剂相互作用的影响;掺量越高的温拌沥青结合料,越容易疲劳开裂。

动态剪切流变仪校准用标准物质研究分析

为填补我国在动态剪切流变仪校准用黏度标准物质空白,对CANNON公司黏度标准物质N2700000SP进行成分分析、黏温性能、流变性能以及动力黏度测试方法研究。通过红外光谱分析,验证N2700000SP主要成分为聚异丁烯。为量化温度对黏度的影响,通过对标准物质的温度扫描,计算得到其在64℃附近黏温系数为-4.5%℃-1;采用剪切速率、温度扫描模式测定其黏温性和流变性能,明确N2700000SP为假塑性非牛顿流体,测试时必须采用合适的剪切速率或角频率。对毛细管法测得的动力黏度结果与标准值进行比较,结果表明毛细管测量方法可靠。研究可支撑我国动态剪切流变仪检校用标准物质研制。

沥青胶结料应变延迟恢复特性的动态剪切流变试验表征

沥青胶结料在中、高温条件下的变形恢复特性直接影响沥青混合料的抗车辙性能。传统的经验指标(针入度、软化点等)以及一些基于复数模量的力学性能指标在表征沥青的应变延迟恢复特性方面存在不足。本工作基于串联Maxwell模型和并联Kelvin模型所描述的力学行为差异及粘弹性力学参数的频率响应特征,提出了采用相位角频域曲线的斜率来表征沥青胶结料应变延迟恢复特性的方法。本研究综合分析了三种不同针入度水平的基质沥青和两种SBS改性沥青在30~70℃下的复数模量和相位角参数,发现相位角频域主曲线相比复数模量主曲线可以更清晰地反映不同类型沥青胶结料的粘弹力学特性差异。试验结果表明,SBS改性沥青的相位角并非如基质沥青随角频率增加单调降低,而是会在特定的温度、频率区间呈现增长趋势。此规律可用于表征沥青胶结料的应变延迟恢复特性,并用于评价材料在特定温度范围的抗车辙性能。

惯性矩对DSR动态测试的影响及其替代方法

以消除动态剪切流变仪(DSR)在动态测试中可能由于仪器惯性影响而失真的现象为目的,通过Arrhenius模型及Cox-Merz关系对DSR测试结果及布氏黏度(BV)测试结果进行替代性研究.结果表明:Arrhenius模型对沥青复数模量拟合效果较好;利用布氏黏度换算的稳态剪切模量来替代复数模量能有效消除沥青在黏弹性测试的高温区段里由于仪器惯性而产生的类似弹性影响的误差,并消除对材料黏弹性响应产生的误解.

基于DSR Time-Sweep的沥青常应变疲劳演化规律分析

为了研究沥青疲劳特性在常应变模式下的演化规律,采用动态剪切流变仪(DSR),在应变控制模式下对70#基质沥青和SBS改性沥青进行连续加载疲劳试验,获得基于复数剪切模量(G~*)、耗散能变化率(DR)和累计耗散能比(DER)三种物理指标对应的疲劳曲线,并通过疲劳曲线分析沥青疲劳破坏过程。试验结果表明:70#基质沥青的疲劳曲线变化有规律,能较好的表征沥青疲劳破坏过程,确定沥青疲劳寿命;耗散能变化率无法用于表征SBS改性沥青疲劳破坏规律;在相同分析方法中,SBS改性沥青疲劳寿命优于70#基质沥青;随着应变增加,两种沥青疲劳寿命均下降。

基于DSR沥青性能研究综述

良好的高温抗车辙性和抗疲劳性是评价沥青及沥青混合料路用性能的关键因素。探讨了动态剪切流变仪(DSR)对沥青高温稳定性和抗疲劳性能的测定方法,对抗车辙指标及抗疲劳指标进行了系统的阐述。简述了基于动态剪切流变仪(DSR)沥青高温抗车辙性能及抗疲劳性能方面的研究。文献资料显示:动态剪切流变仪(DSR)方法非常适合对沥青的高温抗车辙性能和抗疲劳性能的测试,配合其他仪器能够更好的测试沥青的性能。

基于DSR的沥青胶结料自愈合评价指标分析

为充分认识沥青胶结料自愈合评价指标的适用性,通过动态剪切流变仪(DSR)进行“疲劳愈合疲劳”试验,对比分析5种常见沥青胶结料自愈合评价指标(HI1~HI5),得到不同自愈合时间、不同损伤程度下70^#基质沥青、SBS改性沥青和橡胶改性沥青的自愈合能力,并讨论了各指标的优缺点及适用性.结果表明:不同自愈合评价指标下,3种沥青胶结料自愈合能力排序不同;HI1可区分不同条件下沥青胶结料的自愈合程度,自愈合时间较短时更敏感;HI2仅适用于评价相同损伤程度的沥青胶结料自愈合性能;HI3可反映自愈合后沥青胶结料疲劳损伤的恢复程度;HI4不仅受沥青胶结料承受荷载作用能力的影响,还与其初始复数模量的恢复能力有关,不适用于评价沥青胶结料自愈合能力;HI5同时考虑了沥青胶结料初始复数模量和疲劳损伤的恢复,可反映沥青胶结料综合性能的恢复能力,最适合作为沥青胶结料自愈合性能评价指标.

基于DSR试验的硫磺改性沥青性能评价

为了探讨硫磺改性沥青的特性,以粘、弹理论为依据,对原样沥青及经RTFOT和PAV老化后的沥青进行了动态剪切流变仪(DSR)试验,并测定了硫磺改性沥青的高温抗车辙性能和抗疲劳特性。试验结果表明:改性后的硫磺沥青不仅弹性性能较好,高温抵抗车辙效果较强,而且路用寿命也有一定程度的提升。

VAE改性乳化沥青及其性能研究

针对普通乳化沥青冷再生混合料水稳定性与温度稳定性较差的问题,文章提出醋酸乙烯-乙烯(vinyl acetate-ethylene,VAE)水性胶改性乳化沥青;通过改性乳化沥青在集料表面的剥落率、蒸发残留后的沥青技术指标优选出VAE改性剂的种类为DA-1410胶粉;采用动态剪切流变仪(dynamic shear rheometer,DSR)试验及荧光显微镜试验,测试VAE质量分数(简称“掺量”)对改性乳化沥青蒸发残留物性能的影响。结果表明:随着VAE掺量增加,改性乳化沥青蒸发残留物的三大指标、沥青标准黏度及沥青在集料表面的剥落率都显著提高;复数剪切模量G*和车辙因子G*/sinδ逐渐增大;当VAE掺量为3%~4%时,沥青的各项性能指标都优异,且其固化物颗粒在沥青中均匀分布,形成紧密结合的交联结构,乳化沥青的性能得到改善。研究结果可为拓展冷再生技术及其应用提供参考。

基于抗疲劳性能的ATB-25油石比设计

为确定符合抗疲劳性能要求的橡胶沥青ATB-25油石比范围,通过沥青常规试验和动态剪切流变试验(DSR)确定最佳胶粉掺量,以优化的主骨架空隙填充法进行橡胶沥青ATB-25配合比设计,并确定初始油石比。制备橡胶沥青ATB-25的小梁试件,开展四点弯曲疲劳试验,建立5种油石比下的疲劳寿命方程。结合湖南某高速公路橡胶沥青ATB-25的基层所受弯拉应力,得到该应力水平下橡胶沥青ATB-25的弯拉疲劳寿命与油石比的关系曲线。以同时满足橡胶沥青ATB-25弯拉疲劳寿命和剪切疲劳寿命的要求为指标,确定符合抗疲劳性能的油石比范围为4.0%~4.4%。研究结果表明:根据该油石比优化方法,设计的橡胶沥青ATB-25的抗疲劳性能可满足要求,且具有良好的高温稳定性。

深海超软土动剪切模量与阻尼比特性研究

海底表层的结构物在使用中可能受到动荷载作用,为保证其的长期稳定性,有必要对海床表层的深海超软土动力学特性展开研究。使用Anton Paar MCR302流变仪,采用应变控制模式,对含水率高于液限的深海超软土进行动态剪切测试,研究动态流变参数、动剪切模量G和阻尼比λ的变化规律。结果表明,随着剪切应变的增大,深海超软土的变形由可恢复的弹性变形主导逐渐过渡为不可恢复的黏性变形主导。通过建立动态流变参数与动剪切模量G和阻尼比λ的关系,探讨了深海超软土的动力特性。根据深海超软土动剪切模量G的变化特征,提出了峰值参考应变的概念,建立了最大动剪模量G_(max)与归一化含水率w/w_(p)(w为含水率,w_(p)为塑性含水率)的关系。结果还显示,相较于常规黏土,深海超软土的G/G_(max-γ)(γ为剪切应变)曲线衰减较快,且受塑性指数影响较小。深海超软土的阻尼比整体偏高,并随剪切应变的增大快速上升。根据试验结果,给出描述深海超软土G/G_(max-γ)、λ-γ曲线的数学模型。

温拌剂对沥青流变学特性的影响及其作用机理

为了研究温拌剂对SBS沥青流变性能的影响及其作用机理,首先,通过DSR试验对掺加不同量(1%、3%、5%)温拌剂的SBS沥青的高温流变性能进行了研究,通过频率扫描,构造了沥青主要流变参数主曲线,并分析了不同温度和频率条件下各改性沥青的流变性能,基于频率扫描结果,分析了温拌剂对SBS沥青内部相态变化的影响;通过温度扫描研究了温拌沥青的感温性能。其次,通过MSCR试验研究了SBS沥青和温拌沥青的弹性恢复能力。最后,通过FTIR试验和AFM试验研究了温拌剂对SBS沥青内部化学结构和表面微观形貌的影响。研究结果表明,温拌剂通过增加高温低频区域的弹性模量改善了SBS沥青的高温抗变形能力,降低了感温性能,并显著提高了弹性恢复能力;此外,温拌剂的掺入增加了SBS沥青中轻质组分的含量,提升了微观结构的稳定性和均匀性,使SBS沥青逐渐向单相体系发展。

红豆秸秆灰改性沥青结合料的路用性能研究

为对红豆秸秆灰进行基质沥青的改性效果作出评价,针对不同掺量(3%、9%和15%)的红豆秸秆灰对基质沥青物理性能的影响,采用常规的三大指标进行相关研究。通过动态流变试验和弯曲梁流变试验对红豆秸秆灰改性沥青结合料的流变学行为作出探究,并对其高、低温性能作出评价。采用傅里叶红外光谱扫描对红豆秸秆灰改性后的官能团变化进行分析。并且将红豆秸秆灰与废橡胶粉作为沥青改性剂时的性能进行了对比。试验结果表明:红豆秸秆灰作为沥青改性剂使得沥青材料在硬度和高温稳定性能方面得到提升,但在低温性能方面产生降低。相较于废橡胶粉来看,红豆秸秆灰在硬度和中温性能方面依然具有优势。

沥青材料的感温性分析

在分析现有沥青感温性指标的基础上,讨论了针入度指数的局限性,认为采用粘温指数[VTS]能够合理表征沥青在路面服务温度内的感温性。并建立了针入度和粘度的换算关系,通过3种沥青实例计算了其[VTS],再分析了计算模型的局限性和改性措施。结果表明,通过采用动态剪切流变仪或针入度试验结果换算出沥青粘度,来求算[VTS]是可行的。

废胶粉改性沥青改性机理

采用高速剪切设备，以70#沥青，O．60mm（30目）废轮胎橡胶粉制备废胶粉改性沥青．利用红外光谱（IR）、热重（TG）、扫描电镜（SEM）和动态剪切（DSR）分析的方法，分析了废胶粉微观结构对改性沥青性能的影响，研究了两者之间相互作用的机理．结果表明：废胶粉与沥青能够均匀混合，既有物理共混又有化学反应，形成稳定的整体，具有良好的相容性；胶粉颗粒的表面网状结构可很好地吸附沥青，使沥青黏度增大，感温性降低；动态剪切试验证明，胶粉改性沥青呈非均相，具有复杂的相态结构；沥青的技术性能得到改善，为废胶粉改性沥青的进一步应用提供了微观理论上的依据．

沥青混合料粉胶比

目前人们对沥青胶浆的作用认识模糊,在沥青混合料设计中,没有对其给予应有的重视。采用SHRP仪器动态剪切流变仪(DSR)和弯梁流变仪(BBR)对沥青胶浆的性能进行分析,试验研究了粉胶比对沥青胶浆的高温性能和低温性能的影响。结果表明粉胶比对沥青混合料性能有非常重要的影响,对粉胶比应进行合理的限制,如果从高温指标分析,粉胶比不宜超过1.4;而从低温指标分析,粉胶比不宜超过1.2;在沥青混合料设计中确定沥青用量和级配曲线时应严格控制粉胶比小于1.2,并用水筛法确定0.075mm通过量。

应用玻璃化转变温度评价SBS改性沥青低温性能

在分析现有评价SBS改性沥青低温性能方法的基础上,提出了采用玻璃化转变温度Tg来评价SBS改性沥青的低温性能,并对相应的试验仪器(动态剪切流变仪)和试验方法进行了介绍。应用动态剪切流变仪实测了7种SBS改性沥青的Tg,并且进行了相应的沥青混合料试验验证。结果表明:玻璃化转变温度Tg物理意义明确,测试方法简便,与混合料的测试结果相关性较好,适合于评价SBS改性沥青的低温性能。

SBS改性沥青低温粘度的动态剪切流变测试方法

根据动态剪切流变仪试验原理,建立了沥青的复数模量G~*、相位角δ与复数粘度η~*、动力粘度η′之间的相互关系.通过1种基质沥青,4种聚苯烯-苯乙烯-聚苯烯(SBS)改性剂制备的7种改性沥青的动态力学试验,得出了不同掺量、不同改性剂类型对动力粘度η′的影响规律,通过60℃粘度实测值与预估值η′=sinδ^(-4.862 8)|G~*|/ω的比较,证明了用动态剪切流变仪测试沥青和改性沥青的低温粘度的可行性.

SEAM改性沥青流变特性

采用动态剪切流变试验测试了沥青胶浆在原始状态、旋转薄膜老化状态及压力老化状态下的复数模量、相位角、车辙因子、疲劳因子。采用弯曲梁流变试验测试了沥青胶浆的蠕变劲度及蠕变劲度变化率。结果表明,长期老化后,改性剂质量分数为10%的SEAM改性沥青车辙因子显著增强,且疲劳因子满足SHRP沥青胶结料规范。随着改性剂含量的增加,沥青蠕变劲度增加,蠕变劲度变化率降低。综合分析上述各项流变指标可知,SEAM改性剂对沥青流变特性影响显著,适当含量(质量分数为10%)的SEAM改性剂可以有效改善沥青流变效果,而高含量(质量分数为20%以上)的SEAM改性剂会使沥青流变效果降低。