植物茎秆纤维结构及其沥青胶浆流变特性

本研究将棉秸秆、玉米秸秆、废竹、蔗渣制备出植物纤维。采用相关分析和试验评价各植物纤维沥青胶浆的物化特性。结果表明:在微米级结构层面上,棉秸秆纤维、玉米秸秆纤维和蔗渣纤维呈现出空腔管状结构,竹纤维、木质素纤维为实心结构;各纤维的化学成分存在差异,且影响其热解速率。掺入纤维后,沥青胶浆高温稳定性改善明显,在初始试验温度下各纤维沥青胶浆车辙因子提升了23.8%~75.7%,弹性恢复率提高了9.4%~18.5%。掺加纤维后,沥青胶浆低温抗裂性能略有下降,但植物纤维类型对其影响并不显著。

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。

牡蛎壳粉沥青胶浆路用性能研究

基于“双碳”背景下,以拓宽牡蛎壳绿色废物利用为途径,探索其用作沥青矿粉的可行性。通过制备牡蛎壳矿粉进行微观特性分析发现,与白云岩矿粉相比,牡蛎壳粉末颗粒更细,比表面积更大,表面更粗糙,密度更低,具有更优的黏结力。在此基础上进一步通过动态剪切流变、多重应力蠕变恢复和弯曲梁流变等试验对比了5种粉胶比条件下牡蛎壳粉沥青胶浆的路用性能,从而确定了最佳粉胶比掺量和施工温度。研究结果表明:与白云岩矿粉沥青胶浆相比,牡蛎壳粉沥青胶浆具有更优的高温抗车辙性能和力学稳定性,其低温性能虽略逊于白云岩矿粉沥青胶浆,但仍满足较好的低温抗裂性能要求。鉴于牡蛎壳粉具备良好的路用性能、经济性与环保性,其在路面新建及养护工程中具有较好的应用前景。

沥青胶浆黏度的影响因素试验及其RF-BAS预测模型研究

文中制备三种沥青、五个粉胶比的沥青胶浆,开展135、145、155、165、175、185℃的旋转黏度试验.通过试验研究、对比分析,以及数学拟合等方法研究沥青类型、粉胶比和温度对试验结果的影响规律.将试验结果中的沥青类型用针入度进行量化,得到用于预测沥青胶浆黏度的数据库,并通过沥青胶浆的预测值和实际值的拟合效果及数据集的均方根误差(root mean square error,RMSE)和相关系数(correlation coefficient,R)验证天牛须搜索算法(beetle antennae search,BAS)和随机森林(random forest,RF)混合机器学习模型预测沥青胶浆黏度的准确性.结果表明:沥青类型显著影响胶浆的黏度;增大粉胶比可提高胶浆的黏度;粉胶比不影响胶浆黏度的温度敏感性,胶浆的黏度与温度的关系均可用半对数线性函数拟合;BAS和RF混合机器学习模型对胶浆黏度的预测准确性较高.

基于直接拉伸试验的沥青胶浆低温性能研究

文中设计直接拉伸试验对拉伸曲线进行形态分析,并提出延伸量、拉伸柔量、残余延伸量比,以及黏韧性等评价指标.通过灌浆成型制备沥青混合料基于展小梁弯曲试验评价其低温变形性能.在此基础上,通过胶浆低温性能指标与混合料最大弯拉应变相关性分析验证基于直接拉伸试验的胶浆低温性能指标的合理性.结果表明:粉胶比对沥青胶浆的低温变形性能有显著影响,粉胶比越大胶浆的脆性特征越明显,其低温性能越差;为保证胶浆的低温变形性能,建议粉胶比不大于1.5;基于直接拉伸试验得到的胶浆低温性能评价指标随粉胶比变化的趋势不受沥青类型的影响,用于评价胶浆低温性能合理可行;相关性分析表明0℃条件下的延伸量、黏韧性,以及韧性比是胶浆低温性能评价的最佳指标.

融雪盐对蓄盐沥青胶浆高温性能的影响

为探究融雪盐对蓄盐沥青胶浆高温性能的影响,通过针入度、软化点和黏度等常规试验,以及温度扫描、多重应力蠕变与恢复等流变试验对SBS组沥青胶浆和HEA组沥青胶浆的高温性能进行了表征。结果表明,与SBS组相比,HEA组沥青胶浆的针入度更低,软化点和黏度更高。融雪盐掺量越多,沥青胶浆的针入度提高、软化点和黏度降低。沥青胶浆中结构沥青含量可能是导致这一结果的重要因素。沥青胶浆的复数模量和车辙因子随融雪盐掺量的增加而降低,但融雪盐对沥青胶浆的相位角影响较为复杂。沥青胶浆的蠕变能力随融雪盐掺量增加而增加,但高弹聚合物可显着降低蠕变性能。HEA100的抵抗蠕变性能甚至高于SBS00,由此高弹聚合物可弥补融雪盐对沥青胶浆高温性能的负面影响。综上,融雪盐虽然增加了沥青路面融冰雪的潜力,但也降低了沥青胶浆的高温抗车辙能力。蓄盐路面材料可与高弹聚合物结合使用,以减少融雪盐对沥青胶浆高温性能带来的负面影响。

改性秸秆纤维沥青胶浆路用性能研究

为研究改性玉米和棉花秸秆纤维对沥青胶浆路用性能的影响,对不同纤维掺量的沥青胶浆进行锥入度试验、软化点试验、弯曲梁流变试验及黏韧性试验,并与木质素纤维沥青胶浆进行对比,分析纤维种类和掺量对沥青胶浆性能变化的影响规律。结果表明:沥青胶浆的高温性能和抗剪切性能随改性秸秆纤维掺量的增加显著增强,最佳纤维掺量为1.5%~2.0%;改性秸秆纤维沥青胶浆的抗剪切能力、高温抗变形能力和应力松弛能力比未改性纤维沥青胶浆平均提高23.1%、6.5%、5.7%;沥青胶浆掺入改性秸秆纤维后综合性能接近木质素纤维。

碳化硅沥青胶浆自愈合行为研究及最佳掺量的确定

自愈合技术在延长沥青路面使用寿命方面有着巨大优势。明晰沥青材料的自愈合行为发展和提升其自愈合性能是将它应用于实际工程的前提。微波加热是加速具有吸波性的沥青材料微裂纹愈合的有效方法,本工作以碳化硅为吸波剂制备粉胶比为0.9的自愈合沥青胶浆,提升沥青胶浆的吸波性能和路用性能,通过微观观察分析碳化硅掺入对沥青流变学性能、力学性能和自愈合性能的影响,以及在微波辐照下沥青胶浆的升温情况。结果表明,沥青胶浆的自愈合起始温度、自愈合最佳温度及表面弹性模量都随碳化硅替换比例增大而呈现“双峰曲线”变化,这归因于碳化硅-石灰岩矿粉复合填料的级配变化所形成的不同界面结构使得沥青胶浆的性能发生变化。基于上述性能指标,提出了最佳碳化硅体积替换比例为40%。此外,微波测试也表明最佳替换掺量为40%(体积分数,下同)。综合路用性能及自愈合性能,在粉胶比为0.9的条件下,碳化硅最佳替换掺量为40%,研究结果可为碳化硅吸波沥青材料的开发设计提供理论参考。

镍粉/碳纤维复合导电沥青胶浆的电热性能

基于电阻率、升温速率、车辙因子和劲度模量等指标优选出镍粉/碳纤维复合导电沥青胶浆Ni-CF-2,研究了其电性能和热性能,并根据其内导电材料微观分布研究其导电机理。结果表明,Ni-CF-2在交流电下的电流值显著大于直流电,但非线性伏安特性离散性较大,且同时存在温敏效应和压敏效应;10 mm厚Ni-CF-2的导热系数比基质沥青高18.8%,通电时热量呈现层状的均匀分布,20 min内升温幅度达50℃以上,并具有良好切缝愈合能力;Ni-CF-2试样由导电颗粒的接触或电子跃迁形成导电通路。

钢渣磨细粉对沥青胶浆及混合料性能的影响

为探究钢渣磨细粉(SSFP)对沥青胶浆及其混合料性能的影响,使用粒径小于5 mm的钢渣制备SSFP。以石灰岩矿粉(LP)作为对照,对不同粉胶比(F/A)下SSFP沥青胶浆的性能进行了分析和评价,并探究了SSFP对沥青混合料性能的影响。结果表明:相较于LP,SSFP对沥青胶浆及混合料的高、低温及疲劳性能均有所提升,其中低温性能提升幅度最大,SSFP沥青胶浆的蠕变劲度模量提升了190.57%,SSFP沥青混合料的低温弯曲破坏应变提升了9.93%;增大F/A可提升沥青胶浆的高温性能,但会损伤其疲劳性能和低温性能;SSFP应用于沥青混合料中具备较强的可行性和推广价值。

沥青胶浆静态承力性能评价新方法及应用

提出了一种新型的沥青胶浆承力性能定量评价方法,并应用于不同改性剂掺量和不同温度对高粘沥青胶浆静态承力性能的影响.结果表明:加入高粘材料后,胶浆的抗压强度和抗压模量分别提升了35.97%和14.12%,抗拉强度和抗拉模量均提升了一倍以上,且新方法与沥青混合料中沥青胶浆的状态一致,具有较高的准确性;随着改性剂掺量的增加,SBS沥青胶浆的抗压强度极限和弹性模量先增加后减小,高粘沥青胶浆抗压强度极限和弹性模量持续增加,2种沥青胶浆展现出不同的变化规律;当温度升高后,高粘沥青胶浆的强度极限和弹性模量下降较小,分别为56.46%和38.21%.

不同填料对沥青胶浆性能影响的试验和分析

通过室内试验,分析不同填料的原材料、配合比对沥青胶浆性能的影响,研究结果表明:相比矿粉填料,粉煤灰、消石灰和刹车片粉末均能改善沥青胶浆的高温和低温性能,而水泥对沥青胶浆的高温和低温性能不利。

纤维改性沥青胶浆高温流变性及低温韧性研究

为了研究纤维改性沥青胶浆的性能,借助针入度、软化点、黏度、动态剪切及低温小梁弯曲试验,研究了不同纤维类型(纤维素、玻璃纤维和聚酯纤维)对沥青胶浆性能的影响规律。结果表明:纤维的添加降低了沥青的针入度,增加了软化点和黏度,说明纤维可以改善沥青胶浆的高温稳定性,也可以改善沥青的高温流变特性和低温韧性;其中纤维素纤维对沥青胶浆的高温流变性能提升效果最佳,聚酯纤维对低温韧性提升效果最明显。

污泥沼渣沥青胶浆延度试验分析

为了研究污泥沼渣是否可以代替石灰石矿粉作为基质沥青的掺合料,对污泥沼渣沥青胶浆和石灰石矿粉沥青胶浆的延度进行对比试验研究,结果表明,粉胶比为0.3~1.2时,沥青胶浆的延度变化较大;当粉胶比大于1.2时,延度变化逐渐减小;在粉胶比大于1.5时,沥青胶浆的延度趋于稳定,并达到临界值;虽然污泥沼渣掺合料的塑性性能不如石灰石矿粉,但是粉胶比为2.1时,有相接近的延度值。由此说明在特定的条件下,污泥沼渣也可以代替石灰石矿粉作为基质沥青的掺合料加以应用。

导电沥青胶浆制备工艺及性能试验

为了应对高纬度和高海拔地区沥青路面冰雪灾害、改善道路设计指标、保障道路安全,对道路主动融雪材料进行研究。基于沥青混溶、导电复核材料及沥青加筋原理,在传统沥青中添加碳纤维和石墨粉末,使得沥青胶浆具备导电能力,以此来实现将电能转换为热能,进一步达到融冰、化雪的功能。对沥青胶浆的拌和工艺、碳纤维和石墨粉末的掺量进行深入探究,通过电阻率试验、弯曲流变试验,确定碳纤维最佳掺量为2%、石墨最佳掺量为5%,并进一步验证导电沥青低温和融雪性能,试验结果证明,导电沥青胶浆可以获得较好的导电发热性能,可以有效清除道路冰雪、提高道路行车安全。

乳化沥青胶浆黏度与悬砂能力关联性研究

研究乳化沥青胶浆黏度与悬砂能力的关联性,可为含砂雾封层新拌乳化沥青砂浆同时满足良好的均质性和流动性提供科学依据。通过采用乳化沥青胶浆黏度试验与悬砂试验考察沥青针入度等级、增稠剂掺量与类型对乳化沥青胶浆黏度与悬砂能力的影响,并根据黏度、沉降曲线的拟合参数建立黏度与悬砂能力之间的关联性。结果表明:随着沥青针入度等级的增大,胶浆黏度会降低,同时悬砂能力减弱。随着增加各类型增稠剂掺量,会使乳化沥青胶浆黏度增大、悬砂能力增强。对于不同类型增稠剂,在相同条件下,增黏效果由大到小的顺序为有机增稠剂、硅藻土和硅铝酸盐,但悬砂能力由大到小的顺序为硅藻土、硅铝酸盐、有机增稠剂。根据拟合结果分析了黏度参数与沉降速率的关联性,即两者呈现相同的增长性,确定了黏度与悬砂能力的关联性呈正相关。

钢渣粉沥青胶浆流变特性及其混合料路用性能研究

文章通过电镜扫描(SEM)、X射线荧光分析(XRF)、红外光谱试验分析钢渣粉、石灰岩矿粉的微观特性,并开展钢渣粉沥青胶浆流变特性研究和钢渣粉沥青混合料路用性能试验,得出结论如下:钢渣粉相比石灰岩矿粉微观形貌具备更丰富的纹理特征,有利于提升粘附性能,改善沥青胶浆的性能,钢渣粉掺入沥青后以物理共融为主,有少量的化学反应发生;粉胶比增大,有利于钢渣粉沥青胶浆的高温性能,但低温性能有先增大后减小的过程;钢渣粉替代率在75%时,高低温流变特性综合较佳,100%钢渣粉替代率下沥青胶浆低温性能有所降低:钢渣粉沥青混合料路用性能试验表明75%钢渣粉替代率是较佳水平,验证了沥青胶浆试验结果的正确性。

不同粉胶比下矿粉沥青胶浆路用性能研究

沥青胶浆是沥青混合料的重要组成部分,对沥青混合料的路用性能有着直接影响。为分析不同粉胶比对沥青胶浆性能的影响,采用动态剪切流变试验(DSR),以车辙因子为指标,分析沥青胶浆的高温流变特性;采用全温度与全频率扫描试验,以复数模量主曲线为指标,分析沥青胶浆的动力黏弹特性。试验结果表明,沥青胶浆的高温性能随着粉胶比的增加而增强。采用弯曲梁流变仪(BBR),以弯曲劲度模量和蠕变速率为指标,分析沥青胶浆的低温性能,试验结果表明沥青胶浆低温性能随着粉胶比的增加而降低。通过旋转黏度计测定胶浆的黏度,依据施工时黏度要求,计算施工温度,分析了矿粉填量对施工温度的影响。综上所述,随着粉胶比的增加,高温性能增强,但低温性能降低,再考虑施工要求,控制在1.0~1.2之间为宜。

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。

硅藻土改性沥青胶浆力学性能及老化机理研究

硅藻土对沥青高低温力学性能和老化性能有一定改善作用,是一种较好改性剂。采用了软化点试验和有别于常规试验锥入度与测力延度试验分别对不同掺量(5%、10%和15%)硅藻土沥青胶浆高低温性能进行分析,同时结合傅里叶红外光谱试验对其改性和抗老化机理进行研究。研究结果表明,硅藻土对沥青力学性能有较好改善作用,掺量为15%时,沥青胶浆表现出较好高温稳定性,掺量为5%时,其低温抗裂性最佳。在热氧老化过程中,沥青中不饱和烃与空气中氧气发生反应,生成了新官能团[羰基(C=O)和亚砜基(S=O)],但硅藻土特殊孔隙结构有较强吸附作用,能抑制沥青老化,硅藻土掺量10%时,老化抑制作用达到最大。