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。

EVA/EPDM共混改性沥青的动态剪切流变性能

采用ARES流变仪研究了乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)复配三元乙丙橡胶(EPDM)改性AH-70沥青的动态剪切流变特性,并与基质沥青的流变特性进行对比。结果表明,配比为5/1/100的EVA/EPDM/沥青抗车辙因子(G*/sinδ)在相同条件下较基质沥青明显增大,表明其具有良好的高温抗车辙性;配比为4/2/100的EVA/EPDM/沥青黏性成分与弹性成分的比值(tanδ)较基质沥青明显降低,黏弹比例随温度变化影响较小,表明其抗低温脆裂性能明显增强。

纤维沥青胶浆动态剪切流变参数与温度相关性研究

采用动态剪切流变试验,分析了纤维沥青胶浆动态流变参数与温度的相关性,以及不同动态剪切流变参数和不同纤维胶浆的温度敏感性。结果表明:纤维沥青胶浆的动态流变参数G*,G',G″,δ和G*/sinδ等指标与温度具有很好的相关性;各指标在低温区的温度敏感性要高于在高温区的温度敏感性;纤维沥青胶浆的温度敏感性与基质沥青相比明显降低,其中聚丙烯腈纤维胶浆的热稳定性较好;添加纤维后的沥青胶浆抗车辙因子G*/sinδ明显提高,表明抗流动变形能力显著增强。

基于动态剪切流变试验的沥青高温性能研究

沥青结合料的高温性能对沥青路面的使用影响很大。文中通过对8种沥青结合料进行常规指标和RTFOT老化前后的动态剪切流变试验,采用性能指标对比分析方法,将试验所用沥青进行性能优劣排序。发现采用传统的指标体系难以准确描述沥青高温性能,而动态剪切流变试验确定的车辙因子能客观评价沥青的高温性能,车辙因子越大,沥青结合料的高温性能越好。

橡胶沥青的动态剪切流变试验分析

通过动态剪切流变试验,对路用橡胶沥青结合料的流变性能进行了分析。试验采用2种不同类型的基质沥青以及4种不同含量的胶粉制备成5种不同类型的橡胶改性沥青,使用动态剪切流变仪分别对原样、短期老化以及长期老化三种状态的试样进行了测试,分析了各粘弹性参数随橡胶沥青类型变化的规律。同时也对比分析了各种类型的胶粉改性沥青的高温抗车辙性能和抗疲劳性能。试验结果表明,橡胶胶粉含量在15%～21%范围内时,橡胶沥青的高温和中等温度下疲劳性能均随橡胶胶粉含量的增加而提高。

采用动态剪切流变试验评价沥青高温性能

沥青结合料的质量好坏直接影响到沥青路面的使用性能及使用寿命,通过对8种沥青结合料经PTFO老化前后进行动态剪切流变试验测定的车辙因子评价沥青结合料的高温性能,车辙因子越大,沥青结合料的高温性能就越好。

TLA改性沥青动态剪切流变试验方法及评价体系

为研究TLA改性沥青因灰分沉降导致的沥青常规指标离散性偏大的客观现象,分析了导致该现象的原因。针对该现象,提出适用于TLA改性沥青的动态剪切流变试验方法。结合TLA中灰分的填料作用和改性作用定量试验结果,提出TLA改性沥青动态剪切流变试验指标的修正系数。研究结果表明:沥青常规评价体系不宜用于评价TLA改性沥青;TLA改性沥青动态剪切流变试验试件制作之前一直保持搅拌状态、直至温度降至90℃的试验方法可避免灰分沉降对试验结果的影响;TLA改性沥青PG分级体系需在原有技术要求的基础上考虑扣除灰分填料作用(0.074)的影响。

橡胶沥青的动态剪切流变性能影响因素分析

橡胶沥青中由于废胎胶粉颗粒的存在,使得橡胶沥青的性能与基质沥青及其它类型的改性沥青有很大的区别,按SHRP指标评定的高温性能与胶结料的实际性能有较大出入。为此,选取用不同粒径制造的橡胶沥青、不同的沥青膜厚度、不同的温度、不同性能的橡胶沥青(原样、RTFOT样、PAV样),进行橡胶沥青的动态剪切流变参数—沥青相位角δ、复数剪切模量G*、车辙因子G*/sinδ的分析研究。结果表明上述废胎胶粉的粒径、沥青膜厚度、温度对橡胶沥青的流变性能有较大影响,不同性能橡胶沥青(原样、RTFOT样、PAV样)的流变参数变化较小。得到的成果能为橡胶沥青高温性能的评价提供借鉴。

橡胶粉改性沥青动态剪切流变性能研究

在70#A级道路石油沥青中分别掺加0%、5%、10%和15%的橡胶粉,利用高速剪切乳化机制备出橡胶粉改性沥青,通过针入度、延度和软化点试验得到橡胶粉改性沥青的基本性能指标。同时,基于流变学分析方法,利用动态剪切流变仪对30、40、50℃和60℃温度条件下的橡胶粉改性沥青的动态力学特性进行测试和分析。

高掺量胶粉-SBS复合改性沥青的高温流变性能

为了研究高掺量胶粉-SBS复合改性对基质沥青高温流变性能的影响,以高掺量胶粉-SBS复合改性沥青为主要研究对象,首先通过三大指标和布氏旋转黏度研究了高掺量胶粉-SBS复合改性沥青性能随胶粉掺量变化而变化的趋势;然后设计了6种试验方案,采用动态剪切流变仪探究了6种沥青的高温流变性能,并进行了比较详细的对比性研究。结果表明:高掺量胶粉-SBS复合改性沥青的高低温性能随着胶粉掺量的增加而增大,在胶粉掺量为42%时,可以同时满足良好的性能与施工要求;在高温流变性能试验中,与单一改性沥青相比,复合改性沥青的复数剪切模量(G*)、车辙因子(G*/sin(δ))、蠕变恢复率(R)得到明显提高,相位角(δ)和不可恢复蠕变柔量(Jnr)有一定程度的降低,具有更强的弹性性能、高温抗车辙能力、变形恢复能力和抗变形能力;随着胶粉掺量从21%增加到42%,胶粉-SBS复合改性沥青的弹性成分随之增多,变形恢复能力与抗变形能力更强,高温流变性能更好。

蓖麻油基生物沥青流变特性及水稳定性研究

为研究蓖麻油基生物沥青(castor oil-based bio-asphalt,COBA)的性能,选择3种不同生物油掺量(5%、10%、15%)的蓖麻油基生物沥青及70号基质沥青作为研究对象,采用软化点试验、延度试验、弯曲梁流变(BBR)试验、动态剪切流变(DSR)试验以及接触角水分敏感性试验等宏观试验对蓖麻油基生物沥青的高温性能、低温性能与水稳定性能进行评价。结果表明:高温条件下,蓖麻油基生物沥青的高温抗变形与抗车辙性能降低,流变性能提高;而低温条件下,蓖麻油基生物沥青的延展性与低温抗裂性能增强;并且生物沥青中的酸性化合物与硅质集料作用生成的羧酸等在聚集体界面累积并结晶,而在遇水后水解,黏附性削弱。均表现为生物油掺量越大,生物沥青性能变化越明显。

塑料大棚薄膜改性沥青动态流变性能研究

利用高速剪切乳化机将塑料大棚薄膜作为沥青改性剂制备改性沥青,塑料大棚薄膜掺量分别为0%、3%、6%和9%,对塑料大棚薄膜改性沥青进行动态剪切流变试验,研究其流变特性。试验结果表明:塑料大棚薄膜改性沥青的复模量因子得到了明显提高,相位角有所降低,塑料大棚薄膜改性沥青具有较好的高温抗变形性能。

基于流变特性的橡胶沥青性能研究

以橡胶沥青为研究对象,采用动态剪切流变仪,获取橡胶沥青的流变参数,建立复数模量主曲线,针对胶粉细度和沥青标号对其性能的影响进行分析,通过开展应力重复蠕变恢复试验,对橡胶沥青的高温性能进行研究。

老化对胶粉和SBS改性沥青流变性能的影响

为研究短期老化作用对胶粉(CR)改性沥青和SBS改性沥青流变性能的影响,通过旋转薄膜烘箱试验(RTFOT)对CR改性沥青和SBS改性沥青进行短期老化,然后在不同温度和荷载频率下进行动态剪切流变试验(DSR),结合扫描电子显微镜(SEM),对CR改性沥青和SBS改性沥青的流变性能和微观结构进行了研究.结果表明:老化前橡胶粉及SBS改性剂都能与沥青达到良好共融,老化后SBS改性剂与沥青的界面结合状况却差于橡胶粉与沥青的界面结合状况;老化作用使CR改性沥青和SBS改性沥青由储存模量G′(弹性)占主导作用转向由损失模量G″(黏性)占主导作用的温度转化点向高温转移;短期老化作用在高温下对SBS改性沥青产生的影响较大;短期老化前后,CR改性沥青较SBS改性沥青具有更强的高温抵抗变形能力和抗车辙能力;随加载频率增大,2种改性沥青的高温抗车辙能力都得到增强.

短期老化对橡胶粉改性沥青流变性能的影响

为探究短期老化作用对橡胶粉(CR)改性沥青性能的影响,针对经旋转薄膜烘箱实验(RTFOT)老化前后的CR改性沥青,进行动态剪切流变实验(DSR)和重复蠕变恢复实验(RCRT)得出相应流变参数,并结合扫描电子显微镜(SEM)从细观的角度观察沥青内部结构变化及其对沥青流变性能的影响。结果表明:老化作用引起沥青组分的变化,使沥青表现出硬化现象;老化作用对CR改性沥青的变形恢复能力和变形影响随温度升高而减小;老化作用和温度的影响大于应力对其影响;随温度的升高,老化作用对CR改性沥青流变性能影响变弱。

沥青高温流变评价指标对比

为了有效评价沥青混合料的高温抗变形性能,应用旋转粘度试验、动态剪切流变试验与重复蠕变试验,测试了粘度、车辙因子与蠕变模型参数,利用伯格斯模型对高温蠕变试验数据进行了拟合,结合沥青混合料高温车辙试验结果,分析了3种高温流变指标与沥青混合料高温性能的相关性。分析结果表明:车辙因子在评价改性沥青混合料高温性能时并不适用,模型参数与沥青混合料动稳定度的相关性最大,达到0.9887,说明蠕变参数可以准确地反映各种沥青混合料的高温抗变形性能。

基质沥青对废旧胶粉改性沥青流变性的影响机理研究

为了评价废旧胶粉对不同基质沥青在流变性能方面的改性效果,在3种不同来源的基质沥青(克炼、埃索和SK)中添加不同掺量的废旧轮胎胶粉制备得到橡胶沥青,通过动态剪切流变试验和布氏黏度试验分析了基质沥青对橡胶沥青性能的影响,采用复数模量指数评价了不同基质沥青制备得到的橡胶沥青的感温性,并采用凝胶色谱试验分析了橡胶沥青中大分子(LMS)的变化.发现添加相同胶粉的克拉玛依沥青制备得到的橡胶沥青黏度最大、车辙因子最高、感温性最小、LMS值增长较为显著;埃索沥青制备得到的橡胶沥青黏度最小,车辙因子最低、感温性较大、LMS较其它橡胶沥青都小.随着胶粉掺量的增加,橡胶沥青的黏度和车辙因子增大,但是不同基质沥青制备得到的橡胶沥青的增幅不尽相同.结果表明:基质沥青组分对橡胶沥青的流变性影响显著,沥青质少、芳香分高的基质沥青对胶粉的分解作用越好,其制备得到的橡胶沥青的性能越好.

短期老化对岩沥青改性沥青流变性能的影响

为探究不同老化温度下,短期老化作用对不同岩沥青改性沥青流变性能的影响,采用室内模拟试验对老化前后不同岩沥青改性沥青的常规性能和流变性能进行研究。结果表明:老化前添加不同岩沥青的改性沥青其高温性能及抗变形能力增强;在5~25℃时(低温区),163℃短期老化作用使布敦岩沥青改性沥青有较好的抗变形能力;在45~65℃时(高温区),178℃和193℃短期老化作用使新疆岩沥青改性沥青具有较好的抗变形能力。在高温区随着老化温度的升高,新疆岩沥青改性沥青抗车辙性能比布敦岩沥青改性沥青的抗车辙性能好。

石墨烯橡胶复合改性沥青流变性能及微观性能

为提高橡胶改性沥青的流变性能,采用动态剪切流变(DSR)试验,对石墨烯掺量不同的石墨烯橡胶复合改性沥青宏观力学性能变化规律进行研究,并结合电动荧光显微镜(E-FM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR),探究石墨烯橡胶复合改性沥青微观结构组成的变化规律.结果表明:与橡胶改性沥青相比,添加石墨烯的橡胶改性沥青具有更高的弹性恢复能力和抗变形能力,其流变性能有所提高;石墨烯橡胶复合改性沥青的荧光显微相态分布均匀且呈连续形貌,说明其存储稳定性和相容性得到了提升;石墨烯橡胶复合改性沥青中芳环CC含量相对增加,说明其力学性能有所提高.

基于正交分析的改性沥青流变学性能试验研究

为了研究改性沥青的流变学性能,通过在不同的温度和加载频率下进行动态剪切流变试验(DSR),在正交试验的基础上,利用极差分析法深入分析改性剂种类、温度和频率对改性沥青流变性能的影响程度。结果表明:高温条件下,影响改性沥青流变性能的程度为:温度>频率>改性剂种类;SBS改性沥青、胶粉(CR)改性沥青和复合胶粉(CCR)改性沥青中,CCR改性沥青的抗变形能力和抗车辙能力最好,而SBS改性沥青的抗疲劳能力最好;随着温度的升高,改性沥青的抗变形抗车辙能力下降,抗疲劳能力上升;改性沥青的抗变形抗车辙能力随着加载频率的增大而增强,抗疲劳能力随着加载频率的增大而减小。