温拌再生沥青混合料二次老化性能研究

为研究温拌再生沥青混合料二次老化性能,通过高温车辙、低温弯曲、浸水马歇尔、冻融劈裂以及半圆弯曲疲劳等试验及对应参数对混合料进行路用性能评价。试验表明温拌再生技术提高了沥青混合料的高温性能,但RAP(Recycle Asphalt Pavement)的存在降低了温拌再生沥青混合料的低温性能、水稳定性和疲劳性能,可以通过添加SBR(Styrene-butadiene Rubber)改性剂弥补相应性能的损失。随着RAP掺量的增加,二次老化后的温拌再生沥青混合料性能衰减幅度远高于新沥青混合料。因此,不仅要关注温拌再生沥青混合料刚制备好时的性能,还要注意其二次老化后的性能,即使使用了外掺剂,还是要谨慎选择RAP的掺量。

矿物油再生沥青二次老化后流变性能评价

文中采用矿物油再生剂对压力老化(PAV)后的沥青进行再生,以温度扫描、频率扫描、弯曲梁蠕变劲度试验(BBR)评价再生沥青与原样沥青在同等老化条件下的高低温性能,以多重应力蠕变恢复试验(MSCR)评估沥青的高温流变特性.结果表明:9%掺量的矿物油再生剂对老化沥青常规指标的恢复效果最佳;在同等老化条件下,再生沥青样品不同老化阶段的车辙因子(G/sinδ)、蠕变恢复率(R)、低温蠕变速率(m)增加,不可恢复蠕变柔量(J nr)、低温劲度模量(S)降低,矿物油再生剂提升了再生沥青的高低温性能,改善了再生沥青二次老化性能损失严重和长期耐久性差的问题.

二次老化条件下温拌再生沥青胶结料的抗车辙和低温性能评价

分别采用动态剪切流变试验和弯曲梁流变试验对二次老化条件下温拌再生沥青胶结料的抗车辙和低温性能进行测试,评价温拌技术和改性剂类型对其影响,通过傅立叶变换红外光谱试验揭示其老化和改性机理.研究表明:温拌再生沥青胶结料二次老化后高温稳定性提高,低温抗裂性降低.2种温拌技术表现出不同的作用.由于在不同温度下其物理形态会发生变化,使用Sasobit温拌剂可以显著改善再生沥青胶结料的高温性能,其车辙因子提高了4.6~5.6倍,但是对其低温性能会带来不利的影响.使用Evotherm温拌剂则会在再生沥青胶结料结构中起到润滑作用,从而造成其抗车辙性能下降,其车辙因子降低了52%~62%.推荐在温拌再生沥青胶结料中掺加丁苯橡胶乳液或者胶粉以同时改善其抗车辙和低温性能.

二次老化对再生沥青混合料疲劳性能影响分析

针对再生沥青混合料在使用时存在的二次老化问题,对不同RAP掺配率下的沥青混合料进行试验室加速老化,并进行直接拉伸疲劳试验。结果表明,二次老化后沥青混合料的强度较老化前有所提高,疲劳寿命会有大幅度的降低,沥青混合料的疲劳寿命与应力比在双对数坐标中具有良好的线性关系。

SBS改性沥青二次老化性能分析

沥青再生是路面再生的重要组成部分,为研究SBS改性沥青及混合料二次老化性能的变化规律,通过试验对SBS改性沥青的原样、一次老化、再生、二次老化及其混合料的性能进行了综合分析。研究表明:无论是SBS改性沥青还是其混合料,二次老化性能的下降速度均比第一次快,第二次老化后的沥青混合料的路用性能甚至会出现不满足规范要求的情况,建议在SBS改性沥青的再生过程中加入适量的SBS改性剂,以改善再生混合料的路用性能。

废油/树脂/己二酸二辛酯复合再生剂制备及温拌剂对沥青拌合老化保护效果评价

为验证废油对老化沥青性能恢复的适用性,借助响应面法使用废油、C9石油树脂、己二酸二辛酯配制了一种复合废油再生剂。为避免再生沥青拌合过程中轻质组分的挥发及老化,研究引入温拌剂降低拌合温度进而实现对再生沥青的性能保护。同时,测定了再生剂对老化沥青的再生效果以及温拌剂的保护效应。研究发现,老化沥青低温延展性不良的缺陷得到恢复,再生沥青高温抗变形能力优于基质沥青;再生沥青经温拌后,黏性成分更多,进而低温流变表现占优。再生剂有效补充了老化沥青的芳香族化合物;温拌再生沥青小分子油分物质得到了保护,二次老化中大分子物质基团的生成得到了控制。

温拌再生沥青胶结料二次老化性能

为研究温拌再生沥青胶结料的二次老化性能,以2种常用温拌剂为基础,考虑再生剂与不同改性剂复杂耦合作用,提出3种不同的再生方案;基于动态剪切流变试验,分析3种不同温拌再生方案下的沥青胶结料在二次老化前后、不同二次老化程度下的黏弹性能、抗车辙性能及抗疲劳性能的变化规律,通过傅里叶红外光谱试验和环境扫描电镜试验分析了不同温拌再生方案下沥青胶结料表面化学官能团及其微观结构的变化规律。研究结果表明:Sasobit温拌剂较大程度提高了再生沥青胶结料在二次老化后的弹性特征及抗车辙性能,但其疲劳寿命在5%应变水平及二次老化作用下小于10000次;Evotherm 3G与SBR胶乳及胶粉的结合在一定程度提升了再生沥青胶结料在二次老化后的高温性能,且保留了原有的低温性能,其与SBR胶乳的结合呈现出最佳的黏弹性能,而其与胶粉的结合呈现的不可恢复蠕变柔量在二次老化后仍小于0.05,展现出极佳的抗车辙性能;微观化学物理特性分析结果揭示了不同再生方案下的二次老化机理,其化学官能团及微观结构表征的变化规律与动态流变剪切特性的变化规律呈现出较好的相关性。

废机油残留物再生剂对老化沥青动态力学性能和组分迁移的影响

目前,再生沥青的研究主要集中在老化沥青性能的恢复上,而对老化后再生沥青性能变化的研究较少。本研究以自制的两种废机油残留物再生剂(REOB1、REOB2)对老化基质沥青进行再生,并对再生沥青进行短期老化(TFOT)和长期老化(PAV)。采用动态剪切流变仪(DSR)和薄层棒状色谱仪(TLC-FID)分析再生沥青及其老化后的动态力学性能和化学组分变化情况。结果表明,两种REOB再生剂均能使老化基质沥青的性能恢复至原样沥青水平,并且REOB2再生剂与老化基质沥青的相容性优于REOB1再生剂;采用CAM模型对沥青复数模量、相位角主曲线进行拟合,并以原样沥青主曲线为参考,对老化与再生沥青拟合数据进行归一化处理,发现两种REOB再生剂均可以恢复老化基质沥青的复数模量和相位角。在二次老化过程中,RA+REOB再生沥青的归一化复模量指标(NCMI)在低频和中频范围内逐渐增大,即使经过长期老化,其复模量仍低于长期老化的基质沥青;而归一化相角指标(NPAI)在中频范围内的下降幅度明显大于低频范围和高频范围内的下降幅度,RA+REOB1再生沥青经过PAV老化后的NPAI低于长期老化后的基质沥青;随着老化程度的加深,RA+REOB再生沥青的化学组分从芳烃组分向胶质迁移,REOB1再生沥青经PAV老化后轻组分损失最大。

废油再生沥青二次老化后的性能与组分变化

目前对于回收废油再生沥青的研究热点集中于其是否能使老化沥青的各项性能恢复至原有水平,而对再生沥青二次老化后的性能损失关注较少。基于此,研究采用具有代表性的废食用油(RCOB)、废生物油(RBOB)、废机油(REOB)再生剂对具有13年服役历史的70#沥青进行再生,并对再生沥青进行RTFOT,PAV20h,PAV40h三阶段的老化模拟,跟踪每阶段老化后再生沥青的基本指标、高温稳定性和低温抗裂性的变化,对各阶段老化后的再生沥青组分变化进行分析,探索其性能改变与组分变化间的深层原因。研究结果表明:3种再生剂都能以提升轻质组分的方式将回收沥青的基本性能恢复至原始水平附近;RCOB以提供饱和分为主,但其会在RTFOT后迅速流失,致使各项性能在该阶段迅速下降,继续老化后,组分状态趋于稳定,性能下降也逐渐缓和;REOB再生沥青由于原料中存在机械金属残渣构成的灰分,其对沥青的氧化和缩聚存在催化作用,导致REOB再生沥青在长期老化后性能迅速下降且没有逐渐稳定的趋势;RBOB再生沥青由于具备相对稳定的胶体结构,且不存在对老化起催化作用的灰分,在3阶段老化中其组分损失过程是最稳定有序的,因此,其性能也表现为阶段性的合理损失;研究基于组分变化提出了新指标"测试沥青与原始沥青各组分间的平均偏差σ"来衡量沥青的老化程度,该指标与针入度,延度,软化点,低温临界开裂温度,135℃高温黏度这5个指标具有显著相关性。研究表明对于再生沥青的评价,不能仅注重再生后与原始沥青的性能差距,应更多地集中到再生沥青二次老化后的性能损失上,以筛选出真正性能优良,抗老化能力显著的再生剂产品。

基于BP神经网络的老化沥青胶浆自愈合性能预测技术研究

以宁沪高速苏州段大中修工程为依托,通过二次老化沥青的性能实验和疲劳自愈合实验,获取针入度、软化点、旋转黏度、流动指数和自愈合指数等指标,并建立了基于BP神经网络的二次老化沥青自愈合指数预测模型。预测结果与实际值的对比结果表明,该模型对两类沥青的决定系数R2均大于0.9,误差平方和SSE均小于0.2,说明该模型预测精度较高。该模型可预测不同条件下沥青胶浆的愈合指数HI值,为沥青路面使用周期内沥青老化程度监测及沥青路面养护再生时机选择提供参考。

植物油再生沥青老化再生机制及其流变特性研究

为指导植物油在老化沥青再生中的合理应用,揭示植物油再生剂对老化沥青的再生及二次老化机制,探究其流变特性的变化,采用微\,宏观相结合的方法对植物油再生沥青的微观结构组成、微观形貌特征和流变特性展开研究.结果表明:植物油再生剂因其富含芳香分,减少了老化沥青中羰基(C=O)和亚砜基(S=O)的相对含量,降低了沥青质的团聚程度,增大了“蜂状结构”形貌表面粗糙程度,故可实现对老化沥青的再生.老化沥青经植物油再生后,高温永久变形增大,高温抗车辙能力降低,但经二次老化后均得以恢复.老化沥青再生及二次老化的微观结构形貌及流变特性变化程度与植物油再生剂的掺量有关,其值以6%~8%为宜.研究结果为深入理解植物油再生沥青的工作机理和推广应用提供理论和实践支撑.

就地热再生高温加热对不同深度老化沥青流变性能的影响

为了研究就地热再生施工时高温加热(大于200℃)对不同深度老化沥青流变性能的影响,采用红外热像仪测量各个加热阶段的路表温度,分别采用动态剪切流变仪(DSR)、弯曲梁流变仪(BBR)试验测试高温加热后不同深度老化沥青的高低温流变性能。结果表明:加热后的路表温度高达240℃,同一横截面上存在温度离析;高温加热主要使上面层表面2 cm沥青(RS2)发生二次老化,加热后不同深度沥青老化梯度增大;高温加热后RS2的温度敏感性增加,高温性能增强,低温性能衰减较快。结论可为优化就地热再生老化沥青胶结料性能评价提供理论参考。

沥青改性再生剂制备与其性能研究

为提高再生沥青混合料的性能,优选沥青再生剂基础油分、增塑剂、增黏剂以及增容剂,制备改性再生剂,并对改性再生剂的再生性能、扩散性能,与老化沥青的相容性能及再生沥青的抗二次老化性能进行试验。结果表明,再生性能方面,改性再生剂再生沥青的三大指标性能均优于普通再生剂再生沥青,且改性再生剂再生沥青更为节约再生剂掺量。扩散性能方面,提出一种根据扩散性能指标系数的新型方法检测再生剂扩散性能,并得到改性再生剂的扩散性能指标系数K为12.088,均高于再生剂B、C、D的9.856、9.779、9.615。相容性能方面提出相容度P指标进行评价,计算得到改性再生剂的相容度P为71.2%,均优于再生剂B、C、D的42.7%、45.6%、50.1%。再生沥青抗二次老化方面,得到改性再生沥青在模拟服役8~12年后的性能评价指标优于普通再生沥青模拟服役5~8年后的性能评价指标。

厂拌热再生沥青混合料低温抗裂与水稳定性研究

基于室内试验测定了回收沥青面层材料中旧沥青、旧集料,新加沥青、新加集料及再生剂的各项性能指标;通过马歇尔试验确定了不同类型再生沥青混合料(AC-16C和AC-13)的最佳沥青用量。通过低温小梁弯曲试验和冻融劈裂试验,分析了不同旧料掺配比例、不同旧料类型、是否添加再生剂及二次老化前后混合料的低温抗裂性与水稳定性。结果表明:再生沥青混合料随旧料掺配比例的增加低温性能逐渐变差;短期水损害对其稳定性影响不大,但抵抗长期水损破坏的能力却大幅下降;旧料类型对再生沥青混合料性能的影响关联不大;添加7%~9%掺量的再生剂对其低温抗裂与水稳定性能的改善效果优于10%掺配比的再生混合料,基本接近新拌沥青混合料;二次老化后再生沥青混合料低温抗裂性能下降较快,虽仍可抵御短期水损害,但对其长期水稳定性影响较大,建议添加一定比例的再生剂。AC-13型再生沥青混合料抵抗低温开裂与水损破坏的能力相比于AC-16C型级配更强,更适合做上面层。

再生剂对回收沥青混合料性能的影响研究

再生剂的渗透能力对回收热拌沥青混合料再生效果影响很大。目前对再生剂改善旧胶结料性质及如何提高其再生混合料质量的研究相对较少。为了研究再生剂的渗透性能,以RAP(再生沥青混合料)试样AC-16C型级配和AC-13型级配为试验组,按7%~9%的比例掺入再生剂,经过二次老化后,先后采用低温小梁弯曲试验、冻融劈裂试验方法,通过弯拉强度、弯拉应变、劲度模量数据分析,判断再生剂类型、掺量控制及其对再生混合料性能的影响。试验结果表明:再生剂作用下,再生剂7%~9%掺量对再生沥青混合料性能改善较大,30%的RAP掺配率时渗透性最佳,此RAP路面再次老化后抵抗长期水损破坏有一定的改善作用。