特种高黏改性沥青制备工艺研究

文中通过对高黏改性沥青用原材料进行选择并对制备工艺进行研究,以制备适用于透水沥青路面及超薄磨耗层的特种高黏改性沥青。研究表明,采用SBS与高黏剂复合改性制备的特种高黏改性沥青黏结性能及综合性能更优异。SBS改性剂及高黏剂的加入均能提升沥青材料的高温性能和黏弹性;高黏剂在一定掺量范围内能提升沥青低温抗疲劳开裂能力,过高则降低。

在役风力发电机组变桨轴承高黏润滑油脂附着状态下阵列涡流检测

为实现在役风力发电机组变桨轴承高黏润滑油脂附着状态下轮齿齿面的高效精准检测,采用仿形阵列涡流技术,研究不同线圈排布方式和提离距离对轴承轮齿齿面缺陷检测结果的影响。结果表明:Z字型和复合型线圈排布方式的边缘效应范围不同,复合型仿形探头较Z字型明显缩短;通过检测10.00 mm×0.50 mm×1.00 mm(槽长×槽宽×槽深)人工槽缺陷,得出内、外齿型轴承的提离距离极限分别为1.04 mm和1.43 mm;对在役风机轴承在表面有高黏润滑油脂条件下进行了试验验证,检测缺陷尺寸与位置结果准确,误差小于5%。该研究成果可为变桨轴承轮齿齿面在役状态下的监督检测提供技术支撑及新思路。

胶粉/RET高黏改性沥青及其混合料路用性能研究

为提升排水式沥青路面的性能,选用胶粉、反应性弹性体三元共聚物(RET)和高黏剂制备高黏复合改性沥青,通过常规物理性能试验研究3种改性剂对沥青性能的影响,采用离析试验探究其储存稳定性,并通过车辙试验、低温小梁弯曲试验、浸水马歇尔试验和渗水试验研究高黏复合改性沥青混合料的路用性能。结果表明,选用15%胶粉、1.5%RET和9%高黏剂制备高黏改性沥青,其综合性能最佳,且储存稳定性符合规范要求;胶粉、RET和高黏剂的掺入能显著提升沥青混合料的路用性能,与基质沥青混合料相比,高黏复合改性沥青混合料的动稳定度提高3.46倍,最大弯拉应变提升23.3%,残留稳定度上升15.9%,其渗水系数满足规范要求。

FeSO_(4)/K_(2)S_(2)O_(8)对微细粒高黏煤泥的化学调控助滤影响

含大量高灰细泥的煤泥水在沉降浓缩阶段通常会添加大量高分子聚丙烯酰胺(PAM),加速细粒煤的沉降,但PAM的过量使用使浓缩机底流更加黏稠,导致压滤周期延长。通过向含大量高分子PAM的矿浆中添加无机盐FeSO_(4)、K_(2)S_(2)O_(8)溶液,进行不同药剂用量下煤泥的压滤试验,对药剂添加前后PAM溶液和含PAM矿浆的黏度、颗粒表面电性及颗粒团聚形态进行测试分析,探讨FeSO_(4)、K_(2)S_(2)O_(8)的作用机理。结果表明:FeSO_(4)、K_(2)S_(2)O_(8)可降解矿浆中的大分子PAM,降低矿浆黏度,形成松散的大絮体,提高速度,缩短压滤周期,降低滤饼含水率。由于FeSO_(4)兼具对PAM的化学降解和对微细颗粒的凝聚作用,其助滤效果优于K_(2)S_(2)O_(8)。当FeSO_(4)用量为1000 g/t时矿浆黏度降低482 mPa·s,压滤时间缩短70.97%,滤饼含水率降低2.31%。FeSO_(4)价廉易得,可在选煤厂高泥化煤泥脱水助滤上发挥积极作用。

高黏体系中纳米颗粒稳定气泡的形变及破裂行为

采用高速摄像机研究了微通道内高黏流体中纳米颗粒稳定的气泡在流动过程中的形态及其对下游对称Y型分岔口处气泡破裂的影响。在直通道内运动气泡呈现出弹状、哑铃状和手榴弹状3种形态,气泡的形态主要受分散相流率影响。Y型分岔口处气泡的破裂流型主要为部分阻塞破裂,吸附有纳米颗粒的气泡的破裂周期较常规气泡更大,其破裂周期之差ΔTb随毛细管数Ca变化呈现出3种不同的规律:当Ca>0.042时,ΔTb为正且与Ca呈正相关;当Ca<0.042时,存在ΔTb为正且与Ca呈负相关和ΔTb为负且与Ca呈正相关两种情况。此外,变形气泡在Y型分岔口处呈现非对称破裂行为,其破裂的非对称性与气泡的变形程度相关,当Ca大于临界毛细管数CaCr时气泡尾部直径减小的速度加快,从而加剧气泡的变形,气泡破裂的非对称性显著增大。研究表明,吸附纳米颗粒的气泡的CaCr值与无颗粒体系中气泡相同,但吸附有纳米颗粒的手榴弹状气泡的形变程度更大,破裂的非对称性也更明显。

基于DSR/BBR对橡胶高黏沥青流变及疲劳性能研究

利用废旧轮胎胶粉、G型高黏剂、基质沥青制备一种高黏度改性沥青,采用动态剪切流变仪DSR测试沥青高温流变性能及疲劳性能,利用低温弯曲梁流变仪BBR测试沥青低温蠕变劲度和蠕变速率。结果表明,G型高黏剂可以有效调节橡胶沥青各组分的比例,提高其弹性比例成分,并在橡胶沥青中形成网络结构,改善其胶体稳定性,大幅度提升橡胶沥青的高温抗变形能力、低温延展性、弹性恢复能力、应力敏感性、疲劳等性能,G型高黏剂在橡胶沥青中合适掺量为8%。较橡胶沥青而言,橡胶高黏沥青的黏度、高温稳定性、低温柔韧性、抗疲劳性能等大幅增加,可有效保障排水沥青路面的路用性能及使用寿命。

高黏PET切片分子质量及其分布对结晶性能的影响

高黏聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)切片品质对工业丝的纺丝稳定性有很大影响,进而影响PET工业丝的最终性能。采用气相色谱仪、凝胶渗透色谱仪、差示扫描量热仪等对固相缩聚PET切片的特性黏度、端羧基含量、低聚物质量分数,以及分子质量及其分布等基本物性参数进行表征,系统研究分子质量及其分布对PET熔融和结晶行为的影响,结果表明:当固相增黏得到的高黏PET切片的分子质量较大、分子质量分布越均匀时,其热性能和结晶性能越稳定,结晶速率越适宜,越有利于进行高温熔融纺丝和高倍拉伸。

富油型高黏高弹桥面铺装过渡层材料服役性能研究

针对混凝土桥面板铺装工程对铺装层材料的性能需求,提出富油型高黏高弹桥面铺装过渡层材料,开发出60℃黏度>70万Pa·s的过渡层材料专用高黏高弹改性沥青,研究了不同油石比、不同级配、不同厚度的过渡层材料与组合结构的服役性能规律.结果表明:富油型高黏高弹过渡层材料具备优异的高温、低温,以及水稳定性能,在组合结构的形式中与混凝土桥面板的25℃的剪切强度、拉拔强度分别达到0.98、0.71 MPa.动态荷载下,随着油石比与厚度的提高,组合结构试件的初始裂纹出现、裂缝扩展速度降低,起到阻止裂缝传递与反射的作用,在0.2应力水平下铺装层组合结构疲劳寿命可达到10万次.超薄组合铺装结构服役性能优异,可有效防止铺装层出现推移、拥包、开裂等桥面病害.

水平管内高黏油水环输送减阻特性分析

随着人们对于石油资源需求的日益加深,常规原油逐渐枯竭。稠油的使用会成为一种趋势,世界稠油地质储量丰富,占全球石油剩余储量的70%,具有巨大的开发潜力和广阔的市场前景,但稠油自身具有黏度高、分子量大、流动性差的特点,这些性质为稠油的输送带来了极大的困难与挑战。因此,加快我国稠油输送技术及相关理论的研究创新是适应未来趋势变化的客观要求,是经济有效地开发输送稠油资源的必然选择。本文采用水环输送法对稠油水平管流减阻,用以探究水环包裹下的稠油水平管流阻力特性,分析入口含水率(5%~80%)、油(0.65~1.57m^(3)/h)、水(0.09~2.13m^(3)/h)相流量对于水环润滑减阻效果以及稠油流型的影响,自主设计水环输送稠油实验环道,引入有效粗糙度k*,建立环状流压降预测修正模型,分析讨论流型特征及形成环状流时的油水流量范围,结果表明:在一定条件下形成的水环能够有效地对稠油输送进行减阻;水环可以有效润滑管壁;修正后的压降预测模型与实验值对比相对误差介于±10%,RMSE=0.02,水环输送压降仅占纯油输送压降的0.01~0.24;油相流量较高时应注意水相流量,避免过大导致输油效率η以及减阻率DR下降。

直投式高黏改性沥青混合料路用性能试验

高黏改性沥青是决定排水沥青路面使用性能的关键因素之一。为了评价改性剂类型、掺量及生产工艺的影响,分别采用车辙、半圆弯曲、浸水马歇尔、冻融劈裂和浸水肯塔堡飞散试验对高黏改性沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性进行测试,通过微观形貌特征对改性剂在沥青中的工作机理进行分析。研究结果表明:不同因素对沥青混合料空隙率的影响很小。在相同的掺量和生产工艺下,与常规的泰孚派克(Tafpack super,TPS)高黏改性沥青混合料相比,热塑性树脂(thermoplastic resin,TPR)高黏改性沥青混合料具有更优的低温抗裂性、相当的水稳定性和略差的高温稳定性,但是两者的路用性能在统计学意义上无显著差异。TPR改性剂掺量的提高可以明显提升混合料的各项路用性能;当以70#普通沥青和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(styrenic block copolymers,SBS)改性沥青作为基质沥青时,TPR改性剂掺量分别达到13%和9%,其混合料路用性能即可满足排水沥青混合料的技术要求。总体上看,改性剂掺量和生产工艺对各项路用性能均有显著影响,其中改性剂掺量的影响大于生产工艺。从微观形貌角度证实采用直投法时沥青中存在颗粒结团,部分改性剂颗粒与沥青的不完全混融导致直投法的改性效率低于剪切法,因此采用直投法时应适当增加改性剂掺量。研究结果可为排水沥青路面的材料设计提供有益的参考。

高黏改性玄武岩纤维开级配沥青混合料性能研究

为改善开级配沥青路面路用性能,选用HVA-H高黏剂及玄武岩矿物纤维对OGFC-13沥青混合料进行复合改性。并引入HVA型、SEBS型两种高黏剂作为对比,评价HVA-H高黏剂对SBS改性沥青及OGFC-13沥青混合料性能的改善效果。通过配合比设计,确定HVA-H、HVA、SEBS掺量均为8%,玄武岩纤维掺量均为0.4%时混合料的最佳油石比。通过对沥青混合料开展相关路用性能试验,评价三种高黏剂对OGFC-13沥青混合料性能的影响。结果表明:HVA-H型高黏剂对沥青的高低温性能改善效果最优,HVA-H高黏改性沥青对矿料的黏结能力最强;HVA-H高黏剂对OGFC-13沥青混合料高温抗车辙、低温抗开裂及抗水损害能力的改善效果显著优于HVA型、SEBS型两种高黏剂。

基于宏微观试验与分子模拟的高黏沥青-集料界面黏附研究

本文结合宏观界面拉拔试验、优化水煮法试验和微观躺滴法试验,研究了高黏沥青和辉绿岩、石灰岩两种集料之间的界面黏附作用,所制备高黏沥青中高黏剂掺量为10%~15%且老化程度不同,并比较了宏微观试验结果的相关性。结果表明,高黏沥青与辉绿岩集料之间的黏附作用略好于石灰岩集料。随着高黏剂掺量的增加,界面拉拔黏结强度增大,水煮剥落率降低。老化后界面拉拔黏结强度降低,水煮剥落率增大。拉拔黏结强度随试验温度的降低而显著提升。高黏剂掺量的增加对界面黏附功的提升作用大于对界面剥落功的抑制作用。高黏沥青的老化对界面黏附功的降低作用大于对界面剥落功的提升作用。表征界面黏附作用的宏微观指标之间均存在较好的线性相关性。通过分子动力学模拟,进一步分析了含水与无水环境中高黏沥青与集料组分之间的相互作用能,以表征界面黏附状态。

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。

室内老化作用下高黏改性沥青性能研究

在中国海绵城市建设快速发展的过程中,多孔沥青路面得到了广泛应用。用于多孔沥青混合料的高黏改性沥青经历了复杂的老化环境。采用室内实验探究了不同老化作用对高黏改性沥青的影响,分别采用了三大指标、60℃动力黏度、PVN和MSCR进行测试,并通过FT-IR阐述了其老化机理。结果表明:老化作用会导致高黏改性沥青高温性能增加,黏度提高,弹性恢复能力增大;其老化作用是由沥青自身老化和增黏剂、SBS树脂降解两部分导致,其中沥青自身老化占主导因素。本研究可为解决多孔沥青路面用高黏改性沥青结合料的老化行为提供思路。

基于粘结性能的高黏改性剂与沥青配伍性研究

现有黏韧性评估方法使用的金属拉头并不能真实反映沥青与集料的粘结能力,为此提出新的黏韧性评估方法,并以黏韧性、韧性为核心指标对2种高黏改性剂与3种沥青进行配伍性试验。结果表明:改性沥青与高黏改性剂M-9314和HVA的配伍性优于基质沥青,且最佳配伍沥青为I-D改性沥青。当高黏改性剂掺量相同时,改性沥青的黏韧性与高黏改性剂中SBS的含量无关,而与改性沥青中SBS的交联状态有关。同时,集料-沥青粘结评估方法的黏韧性与金属-沥青粘结评估方法的黏韧性存在较好的相关性,且集料-沥青粘结评估方法更接近实际情况,建议集料-沥青粘结评估方法的黏韧性指标为:黏韧性>15 N·m,韧性>10 N·m。

高黏高弹超薄改性沥青罩面在桥梁养护中的应用研究

在长期运营状态下,桥面沥青铺装层出现裂缝、车辙、骨料外露等病害,降低了驾驶的安全性和舒适性。文中以南照淮河大桥养护为背景,对高黏高弹超薄改性沥青罩面混合料的设计和施工控制过程进行研究,经过对专用级配混合料的试验和对施工后的桥面平整度、摩擦系数摆值、构造深度和渗水系数的验证发现,高黏高弹沥青具有优良的路用功能,有潜力成为桥面铺装层的一种新型材料。

不同高黏剂对排水沥青磨耗层路用性能的影响

采用不同高黏改性剂对SBS改性沥青进行改性获得高黏改性沥青,通过高温车辙、低温小梁弯曲和冻融劈裂试验对不同高黏改性排水沥青磨耗层的高温、低温和水稳性能进行研究。结果表明,高模量剂B对SBS改性沥青的改性效果最佳,高模量剂B改性沥青60℃动稳定性达到11665次/mm,弯曲破坏应变为3862uε,冻融劈裂残留强度比为91.5%。

基于LT-HVA高黏改性沥青的超薄磨耗层性能研究

为了探索LT-HVA高黏改性沥青超薄磨耗层的路用性能,以LT-HVA高黏沥青改性剂为原材料,同时引入TPS高黏沥青改性剂为对比项,对于超薄磨耗层用高黏沥青的性能展开试验研究,分析了其内聚力与黏聚力,并对高黏沥青超薄磨耗层的抗滑性能及排水性能进行了试验研究。研究结果表明:LT-HVA高黏改性沥青和TPS高黏改性沥青均具有出色的常规技术性能;TPS高黏改性沥青的最大应力峰值略高,且在拉伸过程中的强度损失率较小,但是优势并不明显;LT-HVA高黏改性沥青拥有更大的接触角,黏聚力更大;LT-HVA高黏改性沥青超薄磨耗层沥青混合料与TPS高黏改性沥青超薄磨耗层沥青混合料具有相似的抗滑与排水性能。

高黏度化工废液喷枪设计及雾化性能试验研究

石油化工、印染企业产品生产过程中会产生大量含有机物的高黏度废液,通常采用工业焚烧炉高温焚烧的方式进行处理。废液喷枪作为焚烧炉装置中的核心设备,其雾化性能的优劣直接关系到焚烧炉处理废液的效果。基于给定的废液流量、温度和压力以及设定的雾化介质压力和温度,重新设计废液喷枪,并采用试验的方式对喷枪在不同雾化介质压力下的雾化性能进行了研究,最终在实际项目中进行了应用。试验和实际应用结果表明,在废液参数不变的情况下,雾化介质压力由0.4 MPa(G)提高到0.6 MPa(G)时,液滴时均索达尔平均直径由80.69μm减小到73.18μm,索达尔平均直径没有显著提高,但瞬时液滴粒径最大值由98μm降至81μm,显著减小。实际应用时,通过观察焚烧炉炉膛燃烧情况,新设计的废液喷枪使得燃烧更加充分,解决了燃烧不完全问题和冒火星现象,通过取样检测,烟气排放特征污染物也达到了标准规定的排放限值。

分析HVA高黏剂的用量对PAC-13结构性能的影响

由于排水沥青路面PAC-13雨天行车的安全性、舒适性,我国高速公路在建设中也得到了越来越多地推广应用,为了研究高黏剂HVA的用量对PAC-13排水沥青混合料结构性能的影响规律,结合经验法和试验法拟定了4组目标掺量,对应成型了HVA高黏剂掺量6%、10%、14%、18%空隙率为21.7%的PAC-13沥青混合料试件,开展了原材料和PAC-13结构性能对比分析试验。试验结果显示:HVA掺量在范围约在10%,沥青的三大指标、动力黏度和混合料的析漏、飞散损失、TSR指标均符合要求,且经济合理。