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.

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。

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.

基于不同试验方法的沥青高温性能评价

为研究沥青材料的高温性能,利用动态剪切流变试验和多应力蠕变恢复试验的方法,选用70#基质沥青、SBS改性沥青及埃索高粘沥青进行对比试验,分析了它们在不同应力和温度条件下粘、弹响应的变化规律。实验结果表明:车辙因子忽略了沥青材料的延迟变形,用来评价改性沥青的高温性能存在着较大的不足;多应力蠕变恢复试验与路面抗车辙能力具有更好的相关性,用恢复率和不可恢复蠕变柔量等评价指标能更全面地评价沥青材料的高温性能。

基于MSCR试验的BRA改性沥青高温性能分析

为了更好地评价BRA改性沥青高温性能,对BRA掺量不同的改性沥青、SBS改性沥青进行了常规震荡剪切试验(DSR)和多应力蠕变恢复试验(MSCR),对比分析BRA改性沥青高温性能,并利用车辙试验验证BRA改性沥青混合料高温性能。结果表明:PG高温性能分级难以准确区分不同种类沥青高温性能;BRA的掺入能显著增强沥青的高温变形恢复能力及抗永久变形能力;在一定条件下,高BRA掺量改性沥青的抗永久变形能力与SBS改性沥青相当;BRA改性沥青的应力敏感性较SBS改性沥青而言更不易受温度变化的影响;J_(nr0.1)、J_(nr3.2)可作为BRA改性沥青高温性能评价指标。

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.

水性环氧树脂改性乳化沥青高温性能试验研究

为了研究水性环氧树脂对乳化沥青高温性能的影响,制备了水性环氧树脂掺量分别为0%、5%、10%、15%的改性乳化沥青乳液;利用修正低温蒸发法将乳液在40℃条件下养生11d后裁剪成直径25mm、高1mm的圆柱形试件;基于动态剪切流变试验(DSR)、多应力蠕变恢复试验(MSCR),分别测定试件在58、64、70及76℃下保温30min后的车辙因子(G*/sinδ)、不可恢复蠕变柔量(Jnr)。研究表明:水性环氧树脂可提高乳化沥青的高温抗永久变形能力并降低乳化沥青蠕变过程中的黏性部分,减少累积变形;在评价水性环氧树脂改性乳化沥青的高温性能时,温度应选在58～64℃之间;为确保高温性能,水性环氧树脂的最佳掺量为10%。

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。

基于MSCR试验的橡胶改性沥青高温性能

为了准确地反映橡胶改性沥青的高温性能,采用多重应力蠕变恢复(MSCR)试验对橡胶改性沥青的高温性能进行评价。研究结果表明:随着胶粉掺量的增大,橡胶改性沥青的不可恢复蠕变柔量J_(nr)呈减小趋势,变形恢复率R呈增大趋势。R对温度的敏感性较低,J_(nr)对温度的敏感性较大,增大胶粉掺量能够减小J_(nr)对温度的敏感性。AASHTO M332-14标准中的J_(nr)分级指标不适用于所有改性沥青,其适用性应视具体的改性剂而定。

基于MSCR试验的高粘沥青高温性能评价

为了准确获取高粘沥青的高温性能评价指标,文章通过采用多应力重复蠕变恢复(MSCR)试验,对沥青在不同温度与应力下及不同高粘改性剂掺量下的评价指标进行了系统的分析,并通过各种沥青混合料的动稳定度对评价指标的有效性进行了验证。结果表明:恢复率R与不可恢复蠕变量Jnr具有较高的温度敏感性,但对应力敏感性较弱。随着高粘度改性剂的掺入,沥青的恢复率R呈增长趋势,不可恢复蠕变量Jnr呈下降趋势,表明高粘度改性沥青的高温性能能够同时在弹性区间及非弹性区间得到有效的改善。

基于MSCR试验评价SBS改性沥青的老化特征

为研究SBS改性沥青在不同老化程度时的性质,该文制备了5种不同SBS含量的改性沥青,利用薄膜烘箱试验(TFOT)、压力老化试验(PAV)进行模拟老化,通过多应力重复蠕变恢复试验(MSCR)等方法分析不同老化程度时的流变学特征。研究结果表明:MSCR可以反映改性沥青与基质沥青在流变学性质上的不同;改性沥青的老化程度与老化温度并非严格正相关,当拌和温度大于163℃时,老化程度明显加快,R对改性剂的老化敏感性强于J_(nr);高SBS含量的改性沥青具有更优的整体性能,但是随着老化程度的加深,改性剂带来的性能优势逐渐弱化。

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。

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.

无缝伸缩缝沥青胶结料高温性能指标区分评价

为优选无缝伸缩缝沥青胶结料类型,提高无缝伸缩缝弹塑体高温稳定性,对选用的3种无缝伸缩缝沥青胶结料分别开展沥青基本性能试验、动态剪切温度扫描试验和多应力蠕变恢复试验,采用软化点、车辙因子与相位角,以及蠕变恢复率和不可恢复蠕变柔度等指标来评价3种无缝伸缩缝沥青胶结料的高温性能,并进行一致性和区分度分析,最后结合沥青混合料车辙试验进行验证.试验结果表明:受弹塑体中沥青胶结料聚合物掺量高及其高延迟弹性恢复能力的影响,国内外现行关于无缝伸缩缝沥青胶结料规范采用的软化点、车辙因子等指标对无缝伸缩缝沥青胶结料高温性能评价的一致性存在偏差,而基于多应力蠕变恢复试验的黏弹特性指标具有较好的一致性,且区分度明显.因此推荐采用区分度和一致性更可靠的多应力蠕变恢复试验作为评价无缝伸缩缝沥青胶结料高温性能的关键控制指标.

沥青结合料高温性能指标的研究

为了对沥青高温性能提出合理的评价方法,采用MSCR、ZSV对5种沥青进行高温性能试验,分析温度对沥青高温性能的影响,通过对沥青结合料高温性能评价结果与沥青混合料车辙试验结果进行相关性分析,探讨两种试验方法对改性沥青结合料高温性能评价结果的可靠性。结果表明:随温度的上升,沥青高温抗变形能力减弱,改性沥青的高温性能普遍优于基质沥青,但应力敏感性更大。MSCR方法与ZSV方法评价结果与沥青混合料车辙结果相关性良好。

橡胶粉改性生物沥青的老化特性研究

为评价热氧老化对橡胶粉改性生物沥青的性能影响,采用流变性评价指标分析生物沥青和橡胶粉改性生物沥青的高温抗变形能力,并基于流变性评价指标建立不同老化温度及时间下的橡胶粉改性生物沥青老化动力学模型。试验表明:橡胶粉改性生物沥青的抗老化能力显著优于生物沥青,且橡胶颗粒越大,抗老化能力越强;随着老化时间的延长,橡胶粉改性生物沥青的高温抗变形能力非单调性增加。在此基础上以车辙因子、应变恢复率相对差异和不可恢复蠕变柔量相对差异3个流变性指标分别建立老化动力学方程,其中以车辙因子拟合建立的老化动力学模型计算值与试验测量值相关性最好,能够反映橡胶粉改性生物沥青老化的实际过程,可以快速评价其黏弹特性。