基于多应力蠕变回复试验的沥青结合料高温性能评价

为了更好地评价沥青结合料的高温路用性能,基于动态剪切流变仪(DSR)的应用,选用基质沥青和SBS改性沥青,在通过震荡试验确定沥青PG高温等级的基础上,采用多应力蠕变回复(MSCR)试验对比分析和评价了沥青结合料的高温抗车辙性能.结果表明,现有规范中的震荡试验得到的车辙因子指标G*/sinδ可以很好地评价基质沥青的高温性能(不适用于改性沥青);而MSCR试验得到的回复率R能很好地表征改性沥青的延迟弹性,蠕变柔量J nr则可以考虑取代车辙因子作为沥青结合料高温性能评价的新指标.此外,SBS改性沥青的应力敏感性问题比基质沥青更为显著.

基于多应力蠕变恢复试验的改性沥青高温性能研究

为了研究改性沥青在高温条件下的粘弹性能,选择3种改性沥青在不同温度下进行多应力蠕变恢复试验(MSCR)。采用Superpave性能规范的最新指标对3种改性沥青的高温性能进行评价。结果表明:在0.1 kPa时,PE改性沥青的平均恢复率R100最大,并且不随温度发生较大改变;随着温度的升高,SBS、GTR改性沥青平均恢复率减小;在3.2 kPa时,3种改性沥青的平均恢复率R3200较为接近;比较两种应力条件下的结果,在64℃、70℃时,PE改性沥青由于应力增大,平均恢复率显著下降,平均不可恢复蠕变柔量Jnr显著增大;因此,有必要考虑较大应力对改性沥青性能的影响。本试验结果与弹性恢复试验结果一致,可以考虑用MSCR代替弹性恢复试验。由于采用了较大应力的加载方式以及平均恢复率、平均不可恢复蠕变柔量等评价指标,MSCR能全面评价改性沥青的性能。

基于多应力蠕变恢复试验的温拌沥青高温性能

选择Evotherm^3G和EC120两种温拌剂加入基质沥青和SBS改性沥青中,配制温拌沥青.采用多应力蠕变恢复试验,对短期老化前后温拌沥青的高温性能进行评价.结果表明:两种温拌剂对沥青高温性能的影响表现出明显的差异性;Evotherm^3G温拌剂增加了沥青的应变,降低了沥青的蠕变恢复率,提高了沥青不可恢复蠕变柔量;EC120温拌剂降低了沥青的应变,提高了沥青的蠕变恢复率,降低了沥青不可恢复蠕变柔量;EC120比Evotherm^3G更能提升沥青的高温性能,但两种温拌剂均能不同程度地提高沥青的应力敏感性;短期老化提高了基质沥青的高温性能,但对改性沥青高温性能有所削弱.

多应力蠕变恢复试验的流变学分析

在美国战略公路研究计划(SHRP)中,对沥青结合料的路用性能进行了非常系统的研究,而"沥青结合料性能规范"也成为了其两大主要研究成果之一,该规范颁布10多年来仍在不断地进行跟踪研究和内容的更新。新的指标蠕变柔量(Jnr)目前被考虑用来替代Superpave胶结料高温指标G*/sinδ(ω=10rad/s)。该文为探讨新的评价指标的可行性,进行室内车辙试验研究了新指标Jnr与沥青混合料车辙深度之间的关系,说明了新指标对高温车辙预测的可行性。

基于多应力蠕变恢复试验的醋酸纤维改性沥青蠕变特性研究

为了研究掺加不同来源醋酸纤维改性沥青的蠕变特性,选择4组醋酸纤维掺量制备醋酸纤维改性沥青,测试两种醋酸纤维改性沥青的针入度和软化点,并利用动态剪切流变仪进行多应力蠕变恢复试验,测试50℃时0.1kPa和3.2kPa两种应力水平的剪切应变,对比分析两种醋酸纤维不同掺量改性沥青的恢复率和不可恢复柔量。结果表明:随着醋酸纤维掺量的增加,改性沥青的针入度减小,软化点增大;掺加回收醋酸纤维改性沥青其剪切应变大于掺加原始醋酸纤维的剪切应变;掺加原始醋酸纤维改性沥青的恢复率均大于掺加回收醋酸纤维改性沥青,而不可恢复柔量的变化规律则相反。

多应力蠕变恢复试验评价沥青高温性能

该文在60℃下采用多应力蠕变恢复(MSCR)试验评估了硬质沥青、聚合物改性沥青和道路石油沥青的性能特性。对经旋转薄膜烘箱老化后的试样,在3个应力水平下进行了动态剪切流变试验。分别采用恢复率和蠕变柔量评估了沥青的延迟粘弹性响应和抗永久变形能力。研究结果表明:不同应力水平下的平均恢复率与蠕变柔量间有很好的相关性。此外,将6种沥青得到的性能参数与AASHTO胶结料规范的要求进行了比较。

多应力蠕变恢复试验的流变分析

本文使用基质沥青、聚合物改性沥青及橡胶沥青研究了推荐的新指标预测车辙的可能性,且对MSCR试验方法进行了流变分析。通过室内车辙试验研究了新指标蠕变柔量Jnr与沥青混合料车辙深度之间的关系。结果表明:多应力蠕变恢复试验的蠕变柔量与沥青混合料的车辙深度有较好的相关性,可作为沥青高温性能评价指标;MSCR试验在高应力水平下与车辙深度有较好的相关性,说明了在车辙试验中高剪应力的存在;当对沥青施加高剪应力进行MSCR试验时,仍然使用线黏弹性力学来描述沥青的行为是不合适的。

基于多应力蠕变恢复评价废胶粉改性沥青高温性能

首先使用70号基质沥青剪切制备了废胶粉改性沥青,并进行了多应力蠕变恢复(MSCR)试验,分析改性沥青在不同应力和温度条件下蠕变恢复和永久变形情况并且研究J_(nr)与软化点的相关性;其次采用普通沥青、废胶粉改性沥青和SBS改性沥青分别制备了混合料进行车辙试验,分析沥青混合料的抗车辙和相对变形等情况,对J_(nr)与车辙动稳定度、相对变形率之间的相关性进行探究。结果表明:在一定程度上,废胶粉(CR)的掺入可以改善沥青的高温性能;沥青的高温性能受到废胶粉掺量及制备时的剪切时间影响。在一定范围内,随着废胶粉的添加量和剪切时间的增加,废胶粉对沥青的改性效果不断增强,在废胶粉掺量达到20%、剪切时间为60min时,平均可恢复蠕变率(R)达到了最大值,不可恢复柔量(J_(nr))达到了最小值。并且J_(nr)分别与软化点、相对变形率具有显著的相关性。在一定范围内,随着废胶粉掺量的不断增加,沥青混合料的车辙相对变形率低至2.84%。

基于多应力重复蠕变恢复试验的纳米SiO_(2)改性沥青高温性能研究

为了解纳米SiO_(2)掺入对沥青胶结料高温性能的影响,选取5种不同掺量的纳米SiO_(2)改性沥青胶结料,经旋转薄膜烘箱老化后,基于2种不同应力水平(100、3200Pa),开展了64℃下多应力重复蠕变恢复试验,评价纳米SiO_(2)改性沥青胶结料的高温性能。结果表明:纳米SiO_(2)掺量增加明显降低了沥青胶结料的累积应变,且不可恢复的蠕变柔量明显降低、应变恢复率明显增大,表明纳米SiO_(2)改性沥青胶结料的抗车辙性能与弹性性能得到了较大改善。以蠕变柔量与恢复率为评判标准,纳米SiO_(2)改性沥青胶结料的最佳掺量为2%。此外,纳米SiO_(2)改性沥青胶结料能适用于极重交通荷载等级。

基于多应力重复蠕变恢复试验的活性橡胶改性沥青胶结料高温性能评价

为研究活性橡胶添加剂对沥青胶结料高温性能影响的变化规律,该文通过多应力重复蠕变恢复试验,并结合传统的沥青高温评价指标,对掺加活性橡胶的沥青胶结料进行高温性能评价。研究结果表明:活性橡胶能够显著提高基质沥青的软化点和60℃动力黏度;降低沥青胶结料的不可恢复蠕变柔量Jnr,提高平均应变恢复率R;活性橡胶能够显著提高基质沥青的高温性能,不可恢复蠕变柔量Jnr、平均应变恢复率R与沥青的高温性能相关性较好,多应力重复蠕变恢复试验能较好地评价沥青胶结料的高温性能。

基于改进MSCR试验的胶粉SBS复合改性沥青高温蠕变恢复特性研究

为更准确地评价胶粉SBS复合改性沥青的高温性能,对现有多应力蠕变恢复试验(MSCR)进行改进。制备胶粉掺量为6%、9%、12%、15%和18%的复合改性沥青,对其进行了改进的MSCR试验,分析了复合改性沥青在不同应力水平下的不可恢复蠕变柔量(Jnr)和蠕变恢复率(R)指标,研究了复合改性沥青的应力敏感性。试验结果表明:胶粉的掺入提升了SBS改性沥青的高温性能;较高的应力水平(12.8 kPa)可以更为准确地评价其高温性能;J(nr, slope(12.8-0.1))是评价复合改性沥青的应力敏感性的合理指标,复合改性沥青在高应力下仍然有较好的高温性能;胶粉掺量大于12%时,复合改性沥青在高应力下的黏弹性恢复性能较好,具备重载交通下抵抗车辙的能力。

紫外老化模式下橡胶沥青的高温蠕变特性研究

为了研究掺加废旧轮胎磨细成的橡胶粉制备橡胶沥青的高温蠕变特性,选择50目橡胶粉制备橡胶沥青,利用耐黄变试验机以不同老化温度和时间组合对橡胶沥青进行紫外老化,并借助动态剪切流变仪进行多应力蠕变恢复试验,对比分析不同老化温度和时间组合条件下橡胶沥青的恢复率和不可恢复柔量。结果表明:随着应力水平的提升,橡胶沥青的剪切应变增加,高应力水平下两组紫外老化引起的剪切应变差异增加;40℃紫外老化橡胶沥青的恢复率均大于60℃的恢复率,而不可恢复柔量的变化规律则相反。

复合改性硬质沥青混合料高温性能研究

单一的沥青路面已经无法满足高温环境下的重载要求,为了进一步提升我国重载道路的高温稳定性,相关研究人员应综合考虑高温、行车荷载及路面材料等复杂因素,开展相应的复合改性硬质沥青混合料研究,以提升路面高温稳定性。基于此,文章以SBS改性沥青为基础,针对夏季高温地区路面需求,运用AC-20沥青混合料进行改良。通过引入高模量剂、湖沥青、岩沥青的复合改性试验,成功合成了三种高性能复合改性硬质沥青及混合料。研究显示,这些复合改性硬质沥青在高温条件下展现出卓越性能,具备优良的抗变形和抗软化能力,特别适用于夏炎热区路面。此发现为在我国炎炎夏季广泛应用复合改性硬质沥青混合料奠定了坚实基础,为改善路面性能、延长路面使用寿命提供了新的路径,同时为夏季高温地区道路工程提供了创新性解决方案,标志着我国沥青技术在复合改性领域的重要突破。

基于MSCR的基质沥青老化高温性能

针对50#、70#、90#三种基质沥青,采用旋转薄膜烘箱试验模拟沥青不同老化时间;基于多应力蠕变恢复试验(MSCR),在两种不同测试应力、三种不同测试温度下测得各沥青试样的不可恢复蠕变柔量J_(nr)和变形恢复率R,进行老化高温性能变化规律分析。试验发现:三种沥青的J_(nr)和R均符合老化动力学变化规律,其中90沥青J_(nr)、R老化速率均最大;测试温度、应力越大,沥青抗变形能力下降。

基于MSCR试验的温拌阻燃沥青高温性能评价与分级

本研究利用70号道路石油沥青和SBS改性沥青,将温拌剂(Sasobit)、氢氧化铝(ATH)和有机蒙脱土(OMMT)与沥青复配,制备成三种不同阻燃剂掺量(质量分数)的温拌阻燃沥青,采用多应力蠕变恢复(MSCR)试验开展对温拌阻燃沥青高温性能的评价。分别对温拌阻燃沥青在60℃下的应变变化、蠕变恢复率(R)、不可恢复蠕变柔量(J_(nr))及其相应应力敏感性指标(R_(diff)、J_(nrdiff))进行分析,并依据AASHTO M 332-20标准对不同阻燃剂掺量的温拌阻燃沥青进行交通分级。结果表明:随着阻燃剂掺量的提高,两种类型沥青的应变值减小,J_(nr)值呈减小趋势,R值呈增大趋势;阻燃剂掺量较低时,提高其掺量对沥青结合料的高温性能改善效果更加明显;温拌阻燃沥青(道路石油沥青)的J_(nr3.2)值不满足AASHTO标准中“≤4.5”的要求。温拌阻燃沥青的J_(nrdiff)值均能满足AASHTO标准中“≤75%”的要求。温拌阻燃沥青(道路石油沥青)未达到标准交通要求而无法分级,温拌阻燃沥青(SBS改性沥青)在4%阻燃剂掺量下达到特重交通的标准,在8%、12%掺量下达到极重交通的标准,因此温拌阻燃沥青(SBS改性沥青)的高温性能更好。基于对温拌阻燃沥青蠕变力学指标、高温交通分级和经济性的综合考虑,推荐复配阻燃剂(ATH、OMMT的质量比为3∶1)的最佳掺量为8%。

基于MSCR的胶粉/SBS复合改性沥青储存稳定性研究

通过常规试验、基于MSCR试验的离析率指标分析了胶粉处理方法、胶粉掺量以及密炼加工对8种不同的胶粉/SBS复合改性沥青热储存过程中稳定性的影响,并利用光学显微镜观察微观结构进行验证。结果表明:经过密炼加工处理后,再生胶粉/SBS复合改性沥青储存稳定性显著提高,再生胶粉优于常规胶粉与SBS复合改性沥青。3种复合改性沥青的储存稳定性随胶粉掺量的增加而逐渐衰减。光学显微镜表明密炼加工会使得SBS与脱硫降解后的再生胶粉相结合从而改善改性沥青的热储存稳定性,并验证了基于MSCR试验提出的离析率指标对复合改性沥青储存稳定性的评价具有可行性。

马来酸酐接枝反应及其对沥青性质的影响

通过均匀设计实验对酸酐化反应条件进行优化,利用FTIR,AFM等方法对反应前后沥青的常规性质、流变性质、化学组成、微观形貌变化等进行了研究。实验结果表明,在最佳反应条件(反应温度180℃、马来酸酐加量2%(w)、反应时间4.67 h、反应压力0.14 MPa)下,反应转化率可超过90%;酸酐化反应可以提高沥青弹性成分的占比,改善沥青的高温抗车辙性能、应力敏感性能,但对温度敏感性不利;改性沥青的胶质、沥青质增多,饱和分、芳香分下降,胶体结构由溶胶型向凝胶型转变;改性沥青中的蜂状结构高且锋利、数量更多、分布更密集,酸酐化反应使沥青质发生团聚,形成了强极性的胶团结构。

基于MSCR试验的生物沥青高温性能评价

通过高温分级试验和多应力蠕变恢复试验,研究了不同生物质重油掺量及温度下生物沥青的PG高温分级、不可恢复蠕变柔量、蠕变恢复率和应力敏感性,对比分析了基于AASHTO MP 19标准的生物沥青高温性能分级,并采用车辙试验验证了生物沥青混合料的高温性能.结果表明:综合等车辙因子临界温度对生物沥青的原样沥青的等级划分效果明显;生物沥青的恢复率较基质沥青和S100沥青大,蠕变柔量较基质沥青和S100沥青小;生物沥青的不可恢复蠕变柔量和蠕变恢复率应力敏感性随生物质重油掺量的变化不呈现明显规律,但应力敏感性随温度的升高而增大;64℃可作为低掺量生物沥青高温分级的基准温度.

溶解性胶粉改性沥青与SBS的交联反应研究

采用凝胶渗透色谱、红外光谱、荧光显微镜等从化学和微观角度对TB+SBS复合改性沥青进行观测,对其反应机理进行分析,并采用动态震荡和多应力蠕变恢复试验对其流变性能进行评价,最后采用汉堡车辙试验对其混合料高温稳定性进行验证,以期找到高温性能俱佳的掺配比例.结果表明:TB+SBS复合改性沥青的最佳配合比为:w(胶粉)为20.0%,w(SBS)为3.0%;SBS的掺加使TB沥青产生了交联反应,相对分子质量增大,弹性恢复能力增强,从而使其混合料的高温性能得到大幅提升.考虑TB沥青在经济和环保方面的优势,其具有一定的工程应用潜力.

基于MSCR试验的改性沥青高温性能评价

应用多应力蠕变恢复(MSCR)试验,对SBS改性沥青、胶粉改性沥青和高强沥青在不同温度下的不可恢复蠕变柔量Jnr与应力敏感性指标Jnr-diff进行了分析,依据AASHTO MP19-10标准对3种改性沥青进行了交通分级,并采用改性沥青混合料三轴动态蠕变试验进行了验证.结果表明:在非线性范围内应力和温度对改性沥青抗永久变形能力的影响具有等效性;随着温度的升高,改性沥青流变性能的线性范围逐渐变窄,应力敏感性更为显著;胶粉改性沥青在低应力区间的高温性能优秀,但是其线性范围很小,当应力或温度提高时胶粉改性沥青的流变性能迅速进入非线性范围,高温性能急剧衰减;不同应力和温度下改性沥青高温性能的排序发生改变,基于AASHTO MP19-10标准的交通分级能够反映改性沥青的这一特性.