利用多应力重复蠕变恢复(MSCR)方法评价改性沥青胶结料高温性能

随着研究工作的不断深入和路面胶结料新材料的出现,尤其是改性沥青在公路施工中的大量使用,人们发现车辙因子（G＊/sinδ）与改性沥青混合料的抗车辙性能关联性不是很好,即用G＊/sinδ很难百分之百地预测改性沥青混合料的抗车辙性能.因此,采用了多应力重复蠕变试验中的指标：分析累积应变和蠕变劲度的黏性成分中的不可恢复的部分.为沥青胶结料的高温性能提供了更为合理的评价手段.

多级应力重复蠕变恢复试验应用于沥青高温性能评价

选用8种不同种类的沥青材料,按照AASHTO TP70-13(2013)所规定的多级应力重复蠕变恢复试验(MSCR)进行了一系列试验。通过试验发现,在温度-Jnr双对数坐标下,沥青的不可恢复柔量与温度具有明显的线性关系,改性沥青与基质沥青相比表现出更为复杂的高温力学行为;另一方面,改性沥青的不可恢复柔量差Jnrdiff远大于基质沥青,按照AASHTO MP19-10(2013)中关于Jnrdiff不大于75%作为交通量等级划分指标对于某些改性沥青并不适用,该指标的应用值得商榷。

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。

基于多应力重复蠕变恢复的改性沥青高温性能评价研究

为了研究改性沥青在高温条件下的粘弹性能,选择混合型、线型、星型3种改性沥青进行多应力蠕变恢复试验(MSCR),本文采用了累积应变和蠕变劲度的黏性成分中的不可恢复的部分两个指标对改性沥青的高温性能进行评价。结果表明:在高掺量条件下混合型SBS高温性能较好,在低掺量条件下线型SBS高温性能较好,星型高温性能较其余两者较差;且随着SBS含量的增加不可恢复部分的值最呈减小趋势,说明高掺量的SBS改性沥青更能满足重交通的要求。

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。

MSCR试验对不同老化程度高黏沥青高温性能分析

基于多重应力蠕变恢复试验(MSCR)研究3种高黏沥青在不同老化程度下的高温性能的影响,采用蠕变恢复率及不可恢复柔量评价不同老化条件下高黏沥青高温抵抗外界荷载作用能力,并分析高黏沥青的应力敏感性。研究表明:经短期老化与长期老化后,高黏沥青老化后变得更坚硬,且Ⅰ型高黏沥青在不同应力和不同老化条件下抗变形能力最优。不同老化条件下,Ⅰ型与Ⅱ型高黏沥青的平均蠕变恢复率均高于SBS改性沥青,平均不可恢复柔量均小于SBS改性沥青,表明添加高黏改性剂对提高沥青的弹性恢复性能与高温抗流动变形能力具有明显作用。3种高黏沥青在不同老化程度下的应力敏感性大小为Ⅱ型<Ⅰ型<SBS改性沥青,与其蠕变恢复率大小顺序相反,说明应力敏感性与平均蠕变恢复率具有良好的负相关性。结果表明:多重应力蠕变恢复试验考虑不同老化条件下高黏改性沥青的高温黏弹特性,采用平均蠕变恢复率、平均不可恢复柔量和应力敏感系数指标,对全面评价高黏改性沥青的不同老化程度下高温性能具有重要作用。

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.

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。

沥青高温蠕变变形的粘弹性组成研究

选用8种沥青材料,根据AASHTO MP19所规定进行了多级应力重复蠕变恢复试验(MSCR),通过Burgers模型对沥青进行了粘弹性参数分析。沥青在46℃以上温度时弹性变形很小,基质沥青的变形以粘性变形为主导;聚合物改性沥青在相对较低温度时以变形延迟弹性变形为主,随温度进一步升高其粘性变形增大、弹性变形下降;聚合物改性沥青的延迟弹性变形比例可以在一定的温度区间内维持稳定,这个稳定区间的大小与加载应力相关。

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。

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。

高模量沥青及其混合料路用性能研究

以成品SBS改性沥青与阿尔巴尼亚岩沥青进行高模量沥青的制备,通过复合改性工艺以期达到均衡高模量沥青高低温使用性能的目的。对制备完成的高模量沥青进行一系列的试验,对其高温、低温等性能进行了分析,分析认为以复合改性工艺制备的高模量沥青具有优良的高温性能与低温使用性能;为研究高模量沥青应用于中面层时的路用使用性能,进行了AC-20型沥青混合料的级配设计及性能试验。试验结果表明说明复合改性高模量沥青与其他沥青相比具有优异的综合路用性能;另一方面,由于高模量沥青的运动粘度较高在实际使用时要注意压实工艺及施工温度的控制。

Superpave沥青胶结料性能规范的最新进展

简述了Superpave胶结料MP1、MP1a和M320以及Superpave Plus规范和试验方法演变过程。总结了Superpave胶结料试验方法改进的特点,特别介绍了在动态切流变仪上开发的最新多应力重复蠕变恢复(MSCR)试验方法,指出了现行规范改进的方向是建立可以涵盖评价非改性沥青和改性沥青的规范体系。

高温高湿盐环境下SBS改性沥青胶浆的高温性能

基于自行设计的室内盐蚀干湿循环试验,采用动态剪切流变仪,对SBS改性沥青胶浆进行温度扫描试验和多重应力重复蠕变恢复(MSCR)试验.以3.2 kPa应力下的不可恢复蠕变柔量Jnr,3.2为胶浆高温流变性能评价指标,分析试验环境和干湿循环耦合作用对胶浆流变性能的影响.采用灰色关联理论,探究Jnr,3.2与常规流变参数、干湿循环次数及试验环境之间的关联性.结果表明,随着盐蚀干湿循环次数的增加,胶浆的复数切变模量、车辙因子及Jnr,3.2均呈增大趋势,相位角和蠕变恢复率呈减小趋势.在同种试验条件下,硫酸盐环境对胶浆高温性能的影响最大.Jnr,3.2与改进型车辙因子、试验环境的灰色关联度最大,关联度系数均大于0.93.建议采用日常清扫、定期洒水冲洗的方式来减小路面盐分的积累,提高高温高湿环境中沥青路面的抵抗变形的能力.

改性乳化沥青高温性能研究

为了反映改性乳化沥青蒸发残留物的高温性能,基于常温蒸发的获取方式,采用软化点试验、PG分级试验和多重应力蠕变恢复(MSCR)试验对改性乳化沥青蒸发残留物的高温性能进行评价.研究结果表明:软化点试验和PG分级试验的结果一致,高温改善效果由高到低分别是SBR>CR>重庆牌>北京牌>丙烯酸;MSCR试验的结果表明,重庆胶乳改善高温性能的效果最明显.