温拌剂对沥青胶结料及混合料性能影响研究

为研究温拌剂对沥青胶结料和沥青混合料性能的影响,选取了ES、SAW-2和Sasobit 3种温拌剂分别对70#-A原样基质沥青进行改性,制备不同类型的温拌沥青胶结料,成型相同空隙率的旋转压实试件,进行沥青混合料高温性能和水稳定性能试验,并将试验结果与70^(#)-A原样基质沥青进行对比。结果表明:ES和Sasobit温拌剂均能提高沥青胶结料和沥青混合料的高温性能,并改善沥青胶结料老化性能;SAW-2型温拌剂对沥青胶结料及沥青混合料高温性能指标不利,对沥青胶结料老化性能无影响;3种类型温拌剂沥青混合料水稳定性能均满足规范要求,不同类型温拌剂对沥青混合料水稳定性能影响各异。

沥青胶结料应变延迟恢复特性的动态剪切流变试验表征

沥青胶结料在中、高温条件下的变形恢复特性直接影响沥青混合料的抗车辙性能。传统的经验指标(针入度、软化点等)以及一些基于复数模量的力学性能指标在表征沥青的应变延迟恢复特性方面存在不足。本工作基于串联Maxwell模型和并联Kelvin模型所描述的力学行为差异及粘弹性力学参数的频率响应特征,提出了采用相位角频域曲线的斜率来表征沥青胶结料应变延迟恢复特性的方法。本研究综合分析了三种不同针入度水平的基质沥青和两种SBS改性沥青在30~70℃下的复数模量和相位角参数,发现相位角频域主曲线相比复数模量主曲线可以更清晰地反映不同类型沥青胶结料的粘弹力学特性差异。试验结果表明,SBS改性沥青的相位角并非如基质沥青随角频率增加单调降低,而是会在特定的温度、频率区间呈现增长趋势。此规律可用于表征沥青胶结料的应变延迟恢复特性,并用于评价材料在特定温度范围的抗车辙性能。

沥青胶结料与级配对超薄罩面混凝土高温性能的影响

为探究胶结料与级配类型对设计厚度≤2.5 cm的超薄罩面的高温性能影响,设计AC-10C、SAC-10、ECA-10三种级配,分别采用70^(#)基质沥青和SBS改性沥青作为胶结料,形成六种沥青混合料组合进行车辙试验和动态蠕变试验研究。结果表明:胶结料的改变对混合料高温性能的影响要大于级配类型的改变;相比70^(#)基质沥青,SBS改性沥青能够较大程度提升混合料的高温性能;级配越粗、骨架密实结构更完善,高温性能更优。建议应用超薄罩面技术时,尽可能用高温性能优良的沥青,级配采用骨架密实结构。

沥青胶结料高温变形评价指标及性能研究

为研究沥青胶结料高温变形评价指标,根据PG分级标准和我国现行的针入度分级标准之间的特点,选用两种基质沥青和两种SBS改性沥青分别进行沥青胶结料PG高温分级和针入度分级。采用动态剪切流变仪(DSR)测得抗变形车辙因子G^(*)/sinδ后,通过灰色关联法拟合25℃针入度、软化点、针入度指数PI、当量软化点T_(800)等与G^(*)/sinδ的相关性。根据研究结果可知当量软化点T_(800)与G^(*)/sinδ关联度最高。

沥青胶结料现场质量控制技术可靠性验证

利用已取得技术成果,对SBS改性沥青关键性能现场预测,研究内容包括:现场SBS改性沥青关键性能预测模型的建立、现场取样方法、现场检测程序、结果分析和处理方法等,以满足现场检测需求。

废轮胎胶粉热解粗芳烃油对沥青胶结料性能的影响研究

SMC温拌剂应用越来越广泛,其主要组分甲基苯乙烯类嵌段共聚物熔剂是橡胶和塑料塑化剂的主要成分,即“芳烃油”。以从废旧橡胶中提取的粗芳烃油为研究对象,通过室内掺量条件试验,研究了由废轮胎胶粉热解制备的粗芳烃油对沥青胶结料高温性能、均匀性和胶体结构的影响,为进一步优化SMC温拌剂配方提供了试验参考和借鉴。研究结果表明:粗芳烃油对SBS改性沥青存在较好的降黏和增容作用,且不显著影响SBS改性沥青的使用性能,具备直接使用的可行性。

原材料特性对沥青胶结料降黏效果的影响

通过选取油分改性剂、温拌剂、基质沥青、温拌型材料USP,进行改性沥青对比试验,研究原材料特性对沥青胶结料降黏效果的影响。结果表明,改性沥青(不同油分和USP)能够降低沥青的软化点、黏度;显著降低沥青的拌和与压实温度;添加量越大,降温的幅度就越大;油分改性效果优于USP。“油+温拌剂”的组合式研究表明,温拌剂在较高油分改性沥青内的降黏效果十分微弱,甚至出现黏度增大的情况。高含量的重质组分(胶质+沥青质)的基质沥青对环烷油和芳烃油均具有较好的适用性,施工温度可降至30~35℃,同时施工温度的降黏效果也优于高含量轻质组分的基质沥青,具有成为新兴温拌剂的潜质。

沥青胶结料高温性能试验方法的评价

介绍了两种评价沥青高温性能的方法:动态剪切流变试验(DSR)和重复蠕变试验。测试了10种沥青的车辙因子和蠕变参数。通过混合料高温车辙试验和沥青流变分析,比较了两种试验方法在评价沥青胶结料高温性能方面的适用范围和有效性。分析结果表明:车辙因子在评价基质沥青时具有较高的准确性,但不是评价改性沥青高温性能的最佳选择;而重复蠕变试验可以作为动态剪切试验的补充,能够较准确地判定基质沥青和改性沥青的抗车辙能力。

基于分子模拟的沥青胶结料物理老化机理研究

利用Materials Studio软件建立沥青的四组分模型,利用体积温度曲线得到了该沥青模型的玻璃化转变温度,同时利用差示扫描量热(DSC)试验验证了沥青模型所得玻璃化转变温度的可靠性,并在低于玻璃化转变温度下利用分子动力学从微观上对沥青分子的物理老化现象进行模拟与分析.结果表明:在低于沥青玻璃化转变温度的等温等压条件下,沥青模型随着时间的延长,出现了自由体积减小、密度增大的物理老化现象;低温下沥青质和胶质导致沥青活动性降低,出现了物理老化现象,实现物理老化的微布朗运动的分子活动力主要来自饱和分和芳香分.

沥青胶结料的测力延度试验研究

改性沥青的流变特性较为复杂,简单的常规试验方法不能很好地测出其特性.文中通过对基质沥青、SBS改性沥青、APAO和SBR改性沥青胶结料进行大量测力延度试验,分析了基质沥青、改性沥青的拉伸特性,证明了测力延度试验是评价改性沥青胶结料性能的一种有效方法,它可以作为一种简单、快捷判定沥青胶结料种类的方法,并有助于选择出性能优良的沥青胶结料.

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.

基于BBR与FT-IR的沥青胶结料低温性能与抗老化能力分析

为了评价几类沥青胶结料的低温性能和抗老化能力,分别对3种具有代表性的沥青胶结料(基质90#沥青、SBS改性沥青和A型温拌沥青)进行了旋转薄膜烘箱老化(RTFO)和压力老化(PAV)试验。并对老化后的胶结料进行了低温弯曲梁流变仪试验(BBR)和傅里叶红外光谱试验(FT-IR)。试验结果表明:沥青的老化对低温性能有直接的影响,而且温度的降低使这种影响更加显著。BBR试验从不同角度分析验证了SBS改性沥青具有相对最优的低温性能,而温拌沥青则相对较差。长期老化沥青FT-IR试验结论与BBR试验规律具有一致性,证明了微观层面揭示的分子官能团的变化规律与宏观层面显现的低温性能具有良好的对应关系。

湿度对沥青胶结料老化性能的影响研究

为研究湿度对沥青老化性能的影响,对经过湿度条件处理后的70#道路石油沥青和SBS改性沥青进行室内老化试验,分析不同湿度条件对沥青胶结料老化前后的复数模量和相位角、蠕变劲度S以及老化后的疲劳因子等指标的影响。结果表明:湿度对两种沥青胶结料均产生了一定程度的不利影响,相比之下,SBS改性沥青胶结料对湿度影响的反应较小,在高湿环境下推荐使用SBS改性沥青。

沥青胶结料低温拉伸试验研究

弯曲梁试验并不能全面反映沥青胶结料低温抗裂性能,有必要配合直接拉伸试验。研究利用MTS多功能材料试验机对4种沥青胶结料进行了深入的直接拉伸试验研究,探讨了沥青胶结料的低温性能。研究结果表明:沥青胶结料低温直接拉伸试验的峰值力与温度之间存在较好的相关性,低温直接拉伸试验可以作为弯曲梁流变仪试验的补充,它对更好地了解沥青胶结料的低温性能具有重要意义。

沥青胶结料低温物理硬化及结晶动力学分析

为了准确模拟沥青胶结料的物理硬化过程及评估其物理硬化趋势,采用常规弯曲梁流变(BBR)试验设备对10种常用道路沥青进行了改进弯曲梁流变(EBBR)试验,并根据试验结果计算了低温等级损失指标;此外,在设计不同的低温恒温养护时间的基础上,测试了沥青蠕变劲度与蠕变劲度变化率,并采用Avrami等温结晶动力学理论对试验结果进行了拟合分析.结果表明:EBBR法较BBR法对沥青的低温性能区分精度更高;采用Avrami等温结晶动力学理论可较好地模拟沥青胶结料的物理硬化过程,拟合分析得到的Avrami指数与EBBR试验得到的低温等级损失值变化规律具有一致性;沥青胶结料低温物理硬化与结晶性能为评价沥青在实际工程中的低温抗开裂能力提供了更准确的信息.

沥青胶结料自愈合行为的分子动力学模拟

采用溶度参数作为沥青组分相容性的评价指标,验证了沥青各组分模型的合理性,通过四组分试验确定沥青组分比例后建立了沥青分子模型,并得到了沥青稳定构相.在沥青稳定构相中预设1nm的裂纹,采用分子动力学研究了沥青分子在不同温度条件下的密度、能量及均方位移变化规律.结果表明:在未达到平衡态时,沥青胶结料的密度、能量变化明显,沥青分子均方位移与时间呈非线性的关系,表明沥青分子的均方位移为非线性的次扩散过程;达到平衡态后,沥青胶结料密度和能量稳定,沥青分子扩散运动速度与时间线性相关性良好,分子扩散速度随温度提高而增加,表明采用分子模拟技术来模拟沥青分子自愈合行为是可行的.

盐度对Sasobit温拌沥青胶结料性能影响分析

Sasobit温拌排水沥青路面以其良好的环境效益和使用效果而受到越来越多的关注,但试验表明其低温和疲劳性能指标有所下降。为了提高其性能指标,采用掺加不同剂量(1%,3%,5%,7%)食盐于Sasobit高粘沥青中,通过室内试验模拟沥青路面使用过程中沥青的短、长期老化,并进行相应的流变性质试验、弯曲蠕变劲度试验以及布氏旋转粘度试验,试验结果表明:相比较原样髙粘沥青,Sasobit高粘沥青的车辙因子有较大幅度的提升,蠕变劲度有所下降;添加食盐的Sasobit高粘沥青的车辙因子略有降低,但蠕变劲度和疲劳因子随食盐掺加量的增加有先减后增的趋势;进一步的粘温曲线图表明最佳的食盐用量为沥青质量的5%。

Sasobit温拌改性沥青胶结料性能试验研究

为研究Sasobit温拌改性剂对沥青性能的影响，将ES70号和PJ130号2种基质沥青分别掺2％～6％的Sasobit并制备成沥青胶结料，进行旋转粘度试验、动态剪切流变试验和弯曲梁蠕变试验，并对Sasobit改性沥青进行性能分级（PG分级）。试验结果表明：Es和PJ沥青采用Sasobit改性剂改性后，其温度转折点分别在107％和105℃附近。随着Sasobit掺量的增加，改性沥青的车辙因子和蠕变劲度模量逐渐增大，变形速率减小。在2％～6％掺量范围内，Sasobit均能较大程度地提高ES和PI2种沥青的高温性能。Sasobit会较大程度地削弱ES沥青的低温性能，但对PJ沥青低温性能只有略微不利的影响。

RTFOT与TFOT对沥青胶结料热老化程度的影响

通过分析老化沥青残留物的质量变化、针入度、粘度、车辙因子和低温蠕变性能 ,比较 RTFOT和 TFOT条件下沥青胶结料热老化程度的差异。结果表明 :TFOT残留物在常温和高温下的粘度及车辙因子平均水平均低于 RTFOT残留物 ,但低温性能呈现出不同的行为 ,影响程度取决于沥青品种。当对沥青进行 PG分级时 ,若沥青性能指标接近临界值时 ,不能忽视两种老化条件引起的差异 。

老化对沥青胶结料常规指标的影响

沥青胶结料的老化是影响沥青路面使用性能的一个重要因素 ,应用旋转薄膜烘箱( RTFOT)对沥青进行短期老化 ,然后再应用压力老化仪 ( PAV)对其残留物进行不同时间的老化。对经过不同程度老化的沥青 ,进行常规的三大指标试验和粘度试验 ,探讨老化对沥青胶结料常规指标的影响 。