复合多聚磷酸改性沥青混合料动态力学性能

为研究多聚磷酸(polyphosphoric acid,PPA)+SBS复合改性沥青混合料的动态力学性能,采用单轴压缩动态模量试验,分析温度和频率对动态模量和相位角的影响,并基于改进Havriliak-Negam(i HN)模型构建动态模量和相位角主曲线,同时与SBS改性沥青混合料相对比。结果表明:2种沥青混合料动态模量和相位角随温度和频率的变化呈现相同的趋势,HN模型可准确拟合2种沥青混合料的动态模量和相位角主曲线。相较于SBS改性沥青混合料,PPA+SBS复合改性沥青混合料的相位角在-10、20、50℃时均降低,而动态模量在-10℃时降低,20℃时变化较小,50℃时增加;较宽频域范围内,PPA+SBS复合改性沥青混合料在高温低频下动态模量变大,相位角变小,在低温高频下动态模量变小,相位角变化不大;PPA+SBS复合改性沥青混合料具有更优的动态力学性能。

复合多聚磷酸改性沥青混合料高温蠕变特性与本构关系研究

为了研究复合多聚磷酸(PPA)改性沥青混合料的高温蠕变特性,采用三轴重复蠕变恢复试验,根据竖向永久变形、应变速率和流动指数指标,对比分析了不同条件下SBS改性沥青混合料与PPA+SBS复合改性沥青混合料高温蠕变特性;综合运用黏弹塑性力学和损伤力学理论,建立了重复荷载作用下沥青混合料竖向永久变形的蠕变损伤力学模型。研究结果表明:在不同温度和应力水平下,PPA+SBS复合改性沥青混合料竖向永久变形和应变速率均小于SBS改性沥青混合料,但其流动指数却远大于SBS改性沥青混合料;将Burgers模型中串联的黏壶替换为黏塑性元件所形成的损伤本构模型,可以全面反映沥青混合料三阶段的竖向永久变形特性。

岩沥青-胶粉复合改性沥青混合料黏弹特性研究

为研究岩沥青-胶粉复合改性沥青混合料的黏弹特性,采用沥青混合料性能试验机(asphalt mixture performance testing,AMPT)对不同岩沥青用量的复合改性沥青混合料在不同试验条件下的单轴动态压缩模量和相位角进行了测试,构建了动态模量主曲线,建立了动态模量预测模型。结果表明:当试验温度增大或加载频率降低时,岩沥青-胶粉复合改性沥青混合料的动态模量逐渐降低;随着岩沥青掺量的增加,AC-20复合改性沥青混合料抗车辙性能提高,疲劳性能降低;测定的复合改性沥青混合料20℃动态模量接近于14000 MPa,符合高模量沥青混合料的技术要求;经测试,所构建动态模量预测模型的预测精度可达83%。

多聚磷酸及其复合改性沥青与沥青混合料抗裂性能评价

目前对多聚磷酸改性沥青和多聚磷酸改性沥青混合料低温性能所得结论不尽相同,有些结论甚至矛盾。该文采用低温延度、BBR试验研究了多聚磷酸及其复合改性沥青的低温性能,基于低温弯曲试验、低温SCB试验、预切口J-积分试验和四分点加载疲劳试验研究了多聚磷酸及其复合改性沥青与沥青混合料低温抗裂性能和抗疲劳耐久性。试验结果表明,多聚磷酸对沥青混合料低温性能改善效果不明显,甚至有负面影响,可通过掺加SBR、SBS、纤维或橡胶改性沥青来改善其低温抗裂性能,多聚磷酸与SBR复合改性沥青对沥青混合料低温性能的改善效果优于多聚磷酸与SBS复合改性沥青,多聚磷酸与SBS复合改性沥青对沥青混合料疲劳性能的改善效果优于多聚磷酸与SBR复合改性沥青,将多聚磷酸与橡胶沥青或玄武岩纤维复配可提高沥青混合料的抗疲劳耐久性。仅采用沥青的低温指标并不能全面反映多聚磷酸改性沥青混合料的低温性能,断裂能密度、破坏应变作为抗弯拉强度与抵抗低温破坏变形能力的综合评价指标可综合反映多聚磷酸改性沥青混合料的低温抗裂性。

多聚磷酸/生物油复合改性沥青混合料路用性能研究

PPA可显著改善沥青混合料的高温性能与疲劳性能,但会降低低温性能与水稳定性能。本研究通过生物油复合改性以提升沥青混合料的路用性能,采用凝胶色谱仪选取了4种不同分子量的生物油制备PPA/生物油复合改性沥青,通过车辙试验、低温弯曲试验、冻融劈裂试验以及4点小梁弯曲疲劳试验评价了路用性能。研究结果表明,PPA/生物油复合改性沥青可提高沥青混合料的高低温性能、水稳定性能以及疲劳性能,但提升幅度取决于生物油的分子量;生物油分子量越大,高温性能与水稳定性能提升越多,在PPA/生物油C复合改性沥青混合料时有最佳性能;推荐在南方高温多雨地区使用PPA/生物油C复合改性沥青混合料,在北方低温严寒地带使用PPA/生物油A复合改性沥青混合料。

PPA/LSBR复合改性沥青及混合料性能研究

为研究多聚磷酸(PPA)和液体丁苯橡胶(LSBR)复合改性沥青与混合料路用性能,选用2.0%掺量的LSBR和0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%的PPA进行复配,采用针入度、软化点、延度、旋转黏度以及四组分试验,分析了改性沥青基本性能、感温性能以及组分变化;通过车辙试验、低温小梁弯曲试验、浸水马歇尔试验以及冻融循环试验,研究了复合改性后混合料的路用性能变化。结果表明,PPA可以有效改善LSBR改性沥青的温度敏感性,高温性能得到提升;随着PPA含量的增加,沥青质逐渐增加,胶质减小,导致沥青黏度增加;PPA/LSBR复合改性沥青混合料动稳定度较LSBR提高了77.2%,表现出良好的高温性能,破坏应变和冻融劈裂比较LSBR分别减小了6.1%与2.79%,但仍高出SBS改性沥青混合料2.0%与2.3%,其综合性能最佳。

多聚磷酸SBS复合改性沥青混合料低温流变特性及本构关系研究

基于小梁弯曲蠕变试验和直接拉伸应力松弛试验,采用蠕变速率、松弛时间、松弛模量等流变学指标,对比分析了在不同低温条件下,多聚磷酸(PPA)-SBS复合改性沥青混合料和SBS改性沥青混合料的低温流变特性,同时结合损伤力学和黏弹性力学理论,建立了蠕变损伤模型与六单元广义Maxwell应力松弛模型.结果表明:不同低温条件下,PPA-SBS复合改性沥青混合料进入蠕变稳定期的时间早于SBS改性沥青混合料,其累积变形量和蠕变速率均大于SBS改性沥青混合料;以Burgers模型为基础,结合损伤力学建立的蠕变损伤模型能够较好地反映蠕变损伤3阶段的变形特性;10℃时2种沥青混合料的应力松弛能力几乎相同,而0、-10、-20℃时PPA-SBS复合改性沥青混合料的应力松弛能力要优于SBS改性沥青混合料,且温度越低效果越明显;采用六单元广义Maxwell模型能够较好地描述低温条件下的沥青混合料应力松弛特性.

多聚磷酸与TPS复合改性沥青及排水性沥青混合料耐久性试验研究

排水性沥青混合料空隙率大,易于产生热老化和紫外线老化现象,为了提高排水性沥青混合料的耐久性,提出采用多聚磷酸与TPS复配方案,研究了TPS和PPA掺量对高粘改性沥青和排水性沥青混合料性能的影响,并与14%TPS改性沥青混合料进行了对比。试验结果表明,掺加PPA可显著改善TPS改性沥青混合料的高温稳定性和抗疲劳耐久性,采用PPA对TPS改性剂复配方案可显著改善排水性沥青混合料的抗热老化和紫外线老化性能,同时降低TPS掺量。采用TPS与PPA复配方案替代高剂量TPS改性沥青在技术上可行,推荐了最佳的TPS与PPA复配方案为12%TPS+1%PPA。

多聚磷酸与SBS复合改性沥青及其混合料抗老化性能研究

改善沥青混合料的抗老化性能,对于提高沥青路面的使用寿命有重要意义,基于室内模拟老化试验,采用低温弯曲试验和小梁疲劳试验研究了紫外线老化与热老化前后多聚磷酸(PPA)掺量对SBS改性沥青及其混合料抗老化性能和低温抗裂性能的影响。试验结果表明:PPA有效的提高了复合改性沥青高温荷载作用下模量的弹性分量比例,改善了复合改性沥青及其混合料的高温抗变形能力,但也会对复合改性沥青混合料的低温性能有负面影响,多聚磷酸的掺加能改善复合改性沥青的温度敏感性和老化前后的抗疲劳耐久性,增大PPA可显著提高老化后复合改性沥青混合料的低温抗裂性,PPA对SBS改性沥青的改性机理在于PPA能与SBS改性剂粒子共同交织形成空间网络结构,PPA与沥青质胶团中的亚砜基发生酯化反,增强了SBS改性剂在沥青中的交联作用。

多聚磷酸与SBS复合改性沥青混合料的路用性能研究

采用室内试验方法研究了基质沥青、SBS改性沥青及多聚磷酸(PPA)与SBS复合改性沥青的性能并对其沥青混合料进行了高温稳定性、低温性能及抗水损害性能的研究。结果表明:多聚磷酸的加入可以有效地提高SBS改性沥青的稳定性,且多聚磷酸与SBS复合改性沥青较SBS改性沥青在高温稳定性方面更具有优势,水稳定性二者相当,但由于PPA的加入促进了沥青胶质向沥青质的转化,导致低温性能略有下降。

多聚磷酸以及多聚磷酸与SBS复合改性沥青混合料路用性能研究

采用加速加载试验、三分小梁弯曲试验、冻融劈裂试验、APA疲劳试验分别研究了多聚磷酸(PPA)以及多聚磷酸与SBS复合改性沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性和疲劳性能,结果表明PPA的加入可以改善沥青混合料的高温稳定性和疲劳性能,随着PPA掺量的沥青增加混合料的低温抗裂性和水稳定性变差。SBS的加入可以改善PPA改性沥青混合料的路用性能,在3%SBS+1%PPA掺量下复合改性沥青的路用性能可达到5%SBS掺量的SBS改性沥青路用性能。

多聚磷酸改性沥青混合料施工技术探析

要想进一步优化多聚磷酸改性沥青混合料在使用中的技术性能,本文立足于多聚磷酸的高温性能与抗水损害性能、制作工艺等,详细分析多聚磷酸改性沥青的技术性能,探析施工过程中的施工工艺,并提出当下研究中存在的问题,希望为后期的施工应用夯实基础。通过试验研究,发现多聚磷酸改性沥青的制备工艺满足施工需要,且生产配合比符合设计要求。

多聚磷酸改性沥青混合料低温断裂性能研究

文章针对多聚磷酸(PPA)对沥青材料低温断裂性能的影响进行研究,并深入揭示PPA与沥青分子的相互作用。将不同掺量(0、0.5%、1.0%、1.5%)的PPA添加到基质沥青中,制备了不同掺量的PPA改性沥青,分别基于弯曲梁流变仪(BBR)试验和半圆弯曲(SCB)试验来评价PPA对沥青及其混合料的低温抗裂性。结果表明:当PPA掺量从0.5%增加到1.5%时,沥青的低温临界开裂温度增加,这说明过量的PPA对沥青的低温抗裂性能有负面影响。而沥青混合料试件的断裂能、裂缝扩展速率和SCB开裂指数显示,PPA能改善沥青混合料裂纹扩展过程中的延滞行为,1.0%的PPA可明显改善沥青混合料的低温抗裂性能,过量的PPA则会提高其低温断裂的可能性。

多聚磷酸复合聚合物改性沥青老化前后流变特性及其混合料性能研究

为了改善高海拔高辐射寒冷区沥青混凝土的抗老化性能,按照室内与高寒高海拔区热、紫外光辐射总量相等的原则进行室内多聚磷酸改性(PPA)沥青及其混合料模拟老化试验,进而研究了PPA及PPA与低剂量SBS、SBR聚合物改性沥青抗热老化和紫外光老化性能,并将热老化、紫外光老化后多聚磷酸改性沥青混合料的路用性能、疲劳性能与基质沥青及4.5%SBS改性沥青混合料进行了对比。试验结果表明:PPA与聚合物改性沥青的5℃延度指标随热老化与紫外光老化时间增大而减小,抗车辙因子和软化点均随紫外光老化时间增加而增大,热老化5 h后延度趋于稳定,紫外光老化12 h后延度趋于稳定。随着紫外光老化时间延长,PPA及PPA复合改性沥青混合料高温性能呈先增大后减小的趋势,低温抗裂和疲劳性能随老化时间延长呈下降趋势,紫外光对沥青高低温性能的劣化作用比热老化突出。PPA对基质沥青和低剂量SBS、SBR改性沥青混合料抗紫外光老化作用改善效果显著,PPA可作为高紫外光辐射区沥青路面抗老化剂使用。研究成果可为拓展PPA改性沥青及PPA与低剂量聚合物复合改性沥青在高原高温差、高紫外光辐射区的推广应用提供参考与借鉴。

石墨烯复合橡胶改性沥青SMA混合料性能分析

将石墨烯应用于土木工程的材料中,能有效改善材料的性能。结合甘肃省某公路沥青路面工程实例,通过室内模型试验分析石墨烯复合橡胶改性剂对沥青混合料性能的影响。结果表明:相同试验条件下,石墨烯复合橡胶改性剂对沥青混合料的空隙率、沥青饱和度及马歇尔稳定度等指标值影响显著;与SBS改性沥青混合料相比,石墨烯复合橡胶改性沥青混合料中的集料颗粒具有更好的黏附性;石墨烯复合橡胶改性沥青和SBS改性沥青均能有效改善SMA沥青混合料的水稳性能、高温稳定性及低温抗裂性,但石墨烯复合橡胶改性沥青对混合料水稳性能和高温稳定性的改善效果更为显著,而对低温抗裂性的改善效果较弱。研究结果可为石墨烯复合橡胶改性沥青在实际工程中的应用提供参考。

废胶粉/SBR复合改性沥青混合料性能影响研究

以4%SBS为对照组,通过针入度、软化点、延度和旋转黏度试验评价4%SBS+3%SBR、4%SBS+18%废胶粉两种复合改性沥青的常规性能,并利用车辙试验、小梁弯曲试验和冻融劈裂试验分别对两种复合改性沥青混合料的高温性能、低温性能和水稳定性进行对比研究。试验结果表明,掺加废胶粉、SBR后可降低SBS改性沥青的针入度,增加低温延度和软化点、黏度;3%SBR和18%废胶粉均明显增强SBS改性沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性,其中4%SBS+3%SBR表现更佳;在水稳定性方面,3%SBR具有明显改善作用,而掺18%废胶粉一定程度降低抗水损害能力。综合各方面性能,推荐沥青改性方案为4%SBS+3%SBR。

干湿复合改性沥青混合料在国省干线公路车辙防治中的应用

为解决普通国省干线公路沿线重载交通、连续坡道、桥面铺装及交叉口等特殊路段沥青路面车辙防治问题,在湿法SBS改性沥青混合料AC-13C矿料级配优化的基础上,对不同改性、不同制备方式的改性沥青混合料路用性能试验的分析表明:湿法SBS改性沥青混合料外掺0.3%干法DTPE-M进行复合共混改性后,室内拌制与现场生产的干湿复合改性沥青混合料动稳定度分别提高了73.1%、78.6%,抗剪强度分别提高了66.5%、72.2%,低温破坏应变分别提高了9.6%、10.8%,残留稳定度分别提高了6.5%、7.9%,现场生产的各项路用性能比室内拌制均有所提高;干湿复合改性沥青混合料形成的多相复合交联网络结构显著提高了沥青混合料的动稳定度与抗剪强度,同时对低温抗裂及水稳定性也有较好改善作用。

基于半圆弯拉试验的多聚磷酸改性沥青混合料低温性能改善研究

基于改善多聚磷酸(PPA)改性沥青混合料低温抗裂性能,室内采用半圆弯拉试验(SCB试验)探讨复合改性沥青或混合料中添加纤维方式的改善效果;并针对纤维改善方案,分析了纤维类型和纤维掺量对PPA改性沥青混合料低温性能的影响及显著性。结果表明:PPA改性沥青混合料中使用复合改性沥青或添加纤维均可改善其低温抗裂性能,相应方案的改善效果优劣依次为PPA/SBR复合改性沥青、PPA/SBS复合改性沥青和PPA/玄武岩纤维,但对于采用Shell-70沥青制备的PPA改性沥青混合料而言.PPA/SBS复合改性沥青和玄武岩纤维两种方案对应的改善效果差异不大;纤维改善PPA改性沥青混合料低温性能的效果与纤维类型和纤维掺量密切相关,其中纤维掺量的影响相对较大;玄武岩纤维、聚酯纤维和木质素纤维以复合方式添加.基本能够达到与玄武岩纤维相同的改善效果。使用复合纤维达到了改善低温性能和降低成本的双重目的,从而为改善PPA改性沥青混合料的低温性能提供一种新的尝试。

多聚磷酸与橡胶粉复合改性沥青及其混合料在西藏地区的应用研究

西藏地区紫外线辐射强烈、昼夜温差大等气候条件对沥青混合料的抗老化性能和低抗裂性提出了更高要求。为改善西藏地区沥青混合料的耐久性,以西藏拉林高速公路为背景提出采用多聚磷酸与橡胶粉进行复配,在优选出4种复配方案的基础上,采用车辙试验研究了橡胶粉和多聚磷酸(PPA)掺量对复合改性沥青混合料高温稳定性的影响,并基于室内模拟老化试验,采用低温弯曲试验研究了紫外线老化与热老化前后PPA与橡胶粉掺量沥青混合料低温抗裂性能的影响,采用加速加载试验对优选出来的复合改性沥青复配方案进行了筛选,并将其与SBS改性沥青进行了对比。推荐最佳的复配方案为20%橡胶粉+1.25%PPA。

多聚磷酸与SBR复合改性沥青混合料性能及改性机理

通过对多聚磷酸与SBR复合改性沥青混合料性能的系统研究,基于宽温域沥青混合料的高低温和抗老化性能特殊要求,确定了多聚磷酸与SBR适宜的掺配比例,系统评价了复合改性沥青混合料的路用性能,揭示了多聚磷酸与SBR复合改性沥青的机理。研究结果表明：用于宽温域沥青混合料的多聚磷酸与SBR复合改性沥青中,SBR的推荐掺量为3%~3.5%,多聚磷酸的推荐掺量为1%~1.5%;SBR与多聚磷酸复合改性沥青可大幅改善SMA以及AC型沥青混合料的路用性能,提高沥青混合料热老化和紫外线老化后的低温抗裂性和抗疲劳耐久性。