基于流变学的BF-SBS改性沥青胶浆性能研究

为研究玄武岩纤维(BF)对SBS改性沥青流变性能的影响,制备了不同掺量(质量分数为0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1%)玄武岩纤维-(质量分数为4.5%)SBS改性沥青。采用动态剪切流变仪(DSR)对BF-SBS改性沥青进行温度扫描和多重应力蠕变恢复试验(MSCR)以评价其高温流变性能;通过弯曲梁流变试验(BBR)测得的蠕变劲度s、蠕变速率m等指标分析沥青的低温流变性能。结果表明:随着试验温度上升,各掺量BF-SBS改性沥青胶浆的复数剪切模量G^(*)降低,相位角δ增大,表明BF-SBS改性沥青胶浆拥有更好的弹性特性。在各应力水平下,随着BF掺量增加,BF-SBS改性沥青胶浆的不可恢复蠕变量J_(nr)不断降低,当掺量达到0.4%时,J_(nr)值降至最低。而R值高于基质沥青与SBS改性沥青胶浆,表明BF能够有效提升SBS改性沥青胶浆在高应力作用下的高温变形恢复能力。蠕变劲度模量s、蠕变速率m低温指标测值表明适量玄武岩纤维对沥青胶浆低温性能有一定提升,其中掺量为0.4%的BF-SBS改性沥青表现出最佳的高、低温流变性能。

紫外老化作用下PPA/SBR改性沥青胶浆及混合料高低温性能研究

通过高温温度扫描试验、BBR低温蠕变试验对粉胶比为0.6、0.9、1.2的90#基质沥青胶浆、SBR改性沥青胶浆及PPA/SBR改性沥青胶浆紫外老化前后的高低温流变性能进行了研究,利用高温车辙试验及低温小梁弯曲试验对其紫外老化前后的沥青混合料高低温性能进行分析,同时引入沥青胶浆的车辙因子老化指数ASTA、蠕变劲度老化指数SAI、蠕变速率老化指数mAI,沥青混合料动稳定度老化指数DAI、弯曲劲度模量老化指数SBAI对沥青胶浆及沥青混合料的抗紫外老化性能进行定量分析,结果表明:紫外老化会提高沥青胶浆的高温抗变形能力,而显著降低沥青胶浆的低温抗裂性。而对于沥青混合料而言,紫外老化劣化了90#基质沥青混合料及SBR改性沥青混合料的高温抗车辙性能,提高了PPA/SBR改性沥青混合料的抗车辙性能,而低温抗裂性在紫外老化后均出现了明显下降,但PPA/SBR改性沥青混合料紫外老化前后都具有最佳的低温抗裂性能。说明PPA的掺入有效提高了SBR改性沥青胶浆及沥青混合料的高温抗变形能力、低温抗裂性能及抗紫外老化性能。研究成果表明:PPA/SBR沥青材料非常适用于高寒高海拔地区。

利用水洗飞灰掺杂复合填料制备改性沥青胶浆

为改善沥青胶浆路用性能,按照粉胶比为1.0,制备和改性沥青胶浆。通过对比分析不同的水洗飞灰掺杂百分比的复合填料改性沥青胶浆的路用性能。结果表明,随着水洗飞灰掺杂百分比不断增加,水洗飞灰对沥青胶浆高温稳定性影响较大,对低温抗裂性能影响相对较小,水洗飞灰所占含量提高,增强改性沥青胶浆高温稳定性、降低低温抗裂性能。

改性沥青胶浆的疲劳评价研究现状

沥青路面的疲劳破坏是重复交通荷载作用导致的最常见最复杂的破坏形式之一。改性沥青显著改善了混合料的抗疲劳性能,但目前缺少涵盖改性沥青性能的沥青胶浆疲劳定义。该文介绍了目前世界上基于剩余模量、能量耗散等概念对沥青疲劳损伤的定义以及相应存在的问题。

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.

填料型硅藻土改性沥青胶浆试验研究

通过常规指标试验和SHRP规范中的高温动态剪切(DSR)试验、低温弯曲蠕变(BBR)试验对不同类型硅藻土的硅藻土改性沥青胶浆的路用性能进行了研究,提出路用硅藻土技术指标。

高黏改性沥青胶浆黏弹性力学行为分析

为了研究高黏改性沥青胶浆的黏弹力学性能,采用动态剪切流变仪对三种改性沥青在五种粉胶比下制备的15种改性沥青胶浆进行动态剪切流变试验,分析其黏弹力学指标随温度、荷载的变化规律。结果表明:矿粉能够劲化沥青胶结料,提高胶浆的高温抗变形能力;增大沥青的零剪切黏度可以有效提高沥青胶浆的车辙因子,降低温度敏感性,提高高温抗变形能力;在较高频率下,两种高黏改性沥青胶浆的复数剪切模量随粉胶比的增幅要远大于普通改性沥青胶浆,在粉胶比大于1.2后这种现象尤为突出,因此,从低温性能考虑使用高黏改性沥青时粉胶比不宜大于1.2。

煤直接液化残渣改性沥青胶浆性能研究

为了研究煤直接液化残渣(Direct Coal Liquefaction Residue,DCLR)改性沥青胶浆的性能,制备不同DCLR掺量和粉胶比(Filler-Asphalt ratio,FA)的DCLR改性沥青胶浆。采用动态剪切流变仪与弯曲梁流变仪对胶浆的性能进行测试,并利用方差分析法分析了单一因素(DCLR掺量、温度、FA)及因素间耦合作用对胶浆性能的影响。结果表明,DCLR和矿粉的加入均能显著提高胶浆的高温性能,但对其低温及疲劳性能会造成较大的损伤。平衡DCLR掺量和FA对胶浆性能的综合影响,得出最佳DCLR掺量为10%,最佳FA为1.0。除此之外,单一因素(DCLR掺量、温度、FA)及因素间耦合作用对胶浆的性能均有着显著的影响,相对来说,因素间耦合作用对胶浆性能的影响明显小于单一因素对胶浆性能造成的影响。

基于DSR试验的硅藻土改性沥青胶浆粘弹性能研究

通过不同硅藻土掺量、不同温度下的动态剪切流变(DSR)试验,分析硅藻土掺量对沥青胶浆粘弹性能的影响,并通过双对数坐标回归分析温度对硅改沥青试验结果的影响。试验结果及统计回归结果表明,硅藻土可以有效改善沥青胶浆的温度敏感性,可以增加沥青的高温抗车辙能力和抗老化能力,但是当掺量达到一定范围时,高温性能提高并不显著。因此,为了沥青胶浆高温稳定性和生产成本的平衡,必须控制硅藻土的合理掺量。

温湿耦合循环对SBS改性沥青胶浆的性能影响

为探究SBS改性沥青胶浆在自然环境中受到温度和湿度共同作用下的性能变化,模拟温湿耦合循环环境进行室内试验。在不同温度区间的循环条件下,采用锥入度试验、软化点试验、延度试验、布氏旋转黏度试验和双边缺口拉伸试验评价SBS改性沥青胶浆的宏观性能变化;结合红外光谱测试,从化学成分角度探究其性能变化机理。研究结果表明:随着温湿耦合循环次数增加,SBS改性沥青胶浆出现变硬、变脆等老化现象,其宏观性能发生衰退;在相同试验条件下,温度区间的温差越大,对胶浆性能的影响越大;在温湿耦合循环后,SBS改性沥青胶浆的亚砜基指数增大,丁二烯指数下降。

树脂橡胶改性沥青路面性能研究

为提高公路性能,保证交通安全,提高沥青混合料录用性能,以石油沥青为原料,通过在原料中掺加不同比例的丁苯橡胶和酚醛树脂制备树脂橡胶改性沥青胶浆,通过针入度、软化点、弹性恢复以及布氏黏度试验,试验确定酚醛树脂和丁苯橡胶的最佳掺量分别为3%和4%,并对树脂橡胶改性沥青混合料路用性能进行试验,试验结果表明,在丁苯橡胶改性沥青胶浆中掺入酚醛树脂,可以保证丁苯橡胶改性沥青低温性能的前提下提高改性沥青胶浆的高温性能。

基于DIC技术的老化作用下温拌胶粉改性沥青胶浆低温抗裂性能研究

沥青胶浆对沥青混合料性能具有重要影响。为研究热氧老化作用对温拌胶粉改性沥青胶浆(WCRM)低温抗裂性能的影响,以热拌胶粉改性沥青胶浆(HCRM)作为对比试件,采用数字图像相关(DIC)技术对单边切口弯曲梁试验(SENB)中2种试件的开裂全过程进行图像采集,利用Vic-3D软件计算加载过程中试件的水平应变,从宏细观相结合的角度定量分析沥青胶浆的抗裂性能。对比分析沥青胶浆的荷载-位移(L-D)曲线和水平应变-时间(Exx-t)曲线,通过在细观尺度下胶粉改性沥青胶浆裂纹萌生和发展的规律来解释沥青胶浆宏观力学行为。通过弯曲梁流变试验(BBR)分析老化前后WCRM和HCRM的低温流变性能,并对沥青胶浆低温性能评价指标进行相关性分析。结果表明:随热氧老化程度的加深,HCRM和WCRM的水平应变密度DE值(细观层面)和临界断裂韧度JIC值(宏观层面)均减小,证明热氧老化会降低2种胶粉改性沥青胶浆的抗裂性能;相同条件下,WCRM的DE值和JIC值均大于HCRM,即与HCRM相比,WCRM具有更好的抗开裂和抗老化性能;在沥青胶浆开裂过程中,微裂纹形成时的荷载、峰值荷载及最大水平应变对应荷载并非同一荷载值;老化后,2种胶粉改性沥青胶浆的低温流变性能降低,同一条件下,WCRM具有更加优异的低温流变性能;沥青胶浆低温流变参数(S/m)与宏细观开裂指标(JIC,DE)均具有较好的相关性,即将DIC技术应用到SENB试验来分析老化作用及温拌剂对胶粉改性沥青胶浆宏细观开裂特性的影响具有较好的可靠性。

SBS沥青胶浆的黏附性及混合料抗水损性能研究

分别制备不同SBS掺量和稳定剂掺量的SBS改性沥青胶浆和混合料,并通过BBS拉拔试验和冻融劈裂试验、汉堡车辙试验,系统研究了SBS改性沥青胶浆的黏附性及其混合料的抗水损性能,探究了两者之间的联系。研究表明:SBS的掺入增强和提升了沥青的黏附性和沥青胶浆的抗水敏感性;SBS改性沥青胶浆的黏附性及其混合料的抗水损性能均随着SBS掺量的增加而不断提升,均随着稳定剂掺量的增加先提升后下降,SBS掺量为4.5%的改性沥青最优稳定剂掺量为0.15%;冻融劈裂抗拉强度比TSR较损害变形速率MR能更好地反映沥青混合料对水的敏感性,冻融劈裂试验较汉堡车辙试验更适用于评价SBS改性沥青混合料的抗水损性能。

基于Burgers模型的温拌胶粉沥青胶浆低温流变特性

为了研究热氧老化作用对SDYK表面活性剂型温拌胶粉改性沥青胶浆(SWCRM)和EM降黏剂型温拌胶粉改性沥青胶浆(EWCRM)低温流变特性的影响,对热氧老化后的SWCRM、EWCRM以及热拌胶粉改性沥青胶浆(HCRM)进行弯曲梁流变(BBR)试验.以劲度模量(S)与蠕变速率敏感指数(m)的比值S/m及基于Burgers模型的松弛时间(λ)和低温综合柔量参数(J_(c))为指标,分析老化作用对3种沥青胶浆低温流变特性的影响.结果表明:3种沥青胶浆热氧老化后的低温流变性能均减弱;采用Burgers模型研究沥青胶浆的低温流变性能是合理的;J_(c)能很好地描述沥青胶浆的低温流变性能;在-18℃时,EWCRM的S/m值和J_(c)值相较于HCRM分别下降了12.72%、8.58%,SWCRM的S/m值和J_(c)值相较于HCRM分别下降了30.09%、20.71%,说明温拌剂的加入会改善沥青胶浆的低温流变性能,且SDYK的改善效果优于EM.

固废填料对改性沥青老化过程中的疲劳特性影响研究

为了探究老化过程中固废填料的加入对改性沥青抗疲劳性能的影响,进而分析固废填料对改性沥青老化行为特征的影响。本研究基于赤泥、粉煤灰、硅藻土以及常规矿粉填料制备了4种改性沥青胶浆,在未老化、长期老化两个阶段分别进行线性振幅扫描试验,采用4种疲劳评价指标(累计疲劳损伤D(t)、完整性指数C(t)、应变敏感程度B值和疲劳寿命)评价疲劳性能,并提出老化-疲劳性能衰变指数来表征老化对沥青胶浆带来的负面作用。研究表明:填料的加入会降低原样沥青疲劳性能,但可以改善沥青胶浆经历老化历程后的疲劳性能,即可以提升胶浆的抗老化性能,改善效果由高到低为硅藻土、赤泥、矿粉、粉煤灰;填料的加入同时具有硬化脆化和微粒填充作用,两者此消彼长,共同决定影响效果。