Optimization of technical measures for improving high-temperature performance of asphalt-rubber mixture

Asphalt-rubber pavements often become dam-aged in high-temperature regions and appear rutted or wavy, and experience slippage. To improve the high-temperature performance of the asphalt-rubber mixture, technical measurements, such as, the optimal adjustment of gradation, technique of composite modification, and control of compaction were investigated. An optimal adjustment of aggregate gradation based on stone matrix asphalt improves the high-temperature stability of the asphaltrubber mixture significantly. Through composite modifi- cation, the effect of asphalt-rubber modification was enhanced, and the dynamic stability and relative defor- mation indices of the asphalt-rubber mixture were improved significantly. Furthermore, compaction parame- ters had a significant influence on the high-temperature stability of the asphalt-rubber mixture. The rolling times for compacting the asphalt-rubber mixture should be controlled to within 18-20 round-trips at a molding temperature at 180℃; if the rolling time is a 12 round-trip, the compaction temperature of the asphalt-rubber mixture should be controlled between 180 and 190℃.

水热耦合老化对橡胶改性沥青性能影响研究

为研究水热耦合老化对橡胶改性沥青性能的影响,该文模拟热老化及水热耦合老化试验,利用常规指标试验、动态剪切流变试验与凝胶色谱试验从宏观与微观层面研究不同老化环境对沥青高低温性能的影响,利用沥青与集料的低温黏结性试验研究不同老化环境对界面性能的影响。结果表明:相较于热老化,水热耦合老化对橡胶改性沥青的延度与软化点的影响更显著;随着老化时间延长,橡胶改性沥青的车辙因子、相位角与临界温度增加,温度敏感性降低,即橡胶高温性能提高,但在水热耦合老化环境下其变化幅度会更大;热老化和水热耦合老化均导致沥青集料界面性能下降,但后者影响程度更大;大分子含量C_(LMS)(%)与分散度D值均随老化时间延长而增大,但水热耦合老化提高了前期的增长水平;D值和C_(LMS)(%)与软化点和延度具有良好的相关性。

橡胶-硅藻精土复合改性沥青的制备及机理

为了改善沥青的高温性能,采用橡胶和硅藻精土制备多种掺量的复合改性沥青。利用针入度、软化点、延度、旋转黏度试验,对不同改性沥青性能进行表征,通过曲面响应法得出改性剂最佳掺量比例,并对比橡胶沥青、橡胶-SBS复合改性沥青进行改性效果评估。采用旋转薄膜烘箱老化试验、热重分析法、差示扫描热量法、红外光谱扫描试验、扫描电镜试验研究了橡胶-硅藻精土复合改性沥青的老化性能、高温性能、微观结构和反应机理。结果表明,22%橡胶和4%硅藻精土的复合改性沥青综合性能最好。与橡胶沥青、橡胶-SBS复合改性沥青相比,橡胶-硅藻精土复合改性沥青表现出了更好的高温稳定性;橡胶粉、硅藻精土与基质沥青之间主要存在物理共混,沥青与两者形成了相互固定的均匀稳定的整体。

石墨烯复合橡胶沥青改性制备方法及应用

沥青作为基础路面工程的重要选材,其性能的好坏直接关系到路面的使用年限以及使用性能,为解决沥青在实践应用中存在的老化以及流动性问题,研究提出了一种石墨烯复合橡胶对沥青进行改性的方式,并介绍了其制备方法。通过对石墨烯复合橡胶沥青材料性能的测定发现这一材料的微观结构更为紧密,且其流变性能测试以及老化性能测试结果都明显的高于基底沥青材料,更能够符合道路工程以及建筑防水的现实需要,具有较为广泛的应用前景。

基于响应曲面法的WER-SBR复合改性乳化沥青性能研究

为了定量分析水性环氧树脂(WER)和丁苯橡胶乳液(SBR)对乳化沥青性能的影响,并优化其配合比设计。基于响应曲面法设计了三因素三水平正交试验并以WER掺量、SBR掺量及固化温度为试验变量,以三大指标、车辙因子以及S/m值作为响应指标,利用Box-Behnken模型进行WER-SBR复合改性乳化沥青试验设计,并对试验结果进行回归分析。结果表明:WER能显著提高乳化沥青的高温性能,而低温性能的改善主要得益于SBR的低温柔韧性,固化温度对各响应指标的影响均呈现先增加后减小的变化趋势;当WER掺量为16%,SBR掺量为4%,固化温度为70℃时综合性能最优,其三大指标均满足规范值,高低温性能均优于单一改性乳化沥青和基质乳化沥青;实际试验值与预测值误差均不超过1%,表明改性剂掺量及固化条件可以利用响应曲面法进行设计、优化、预测,且结果具有一定的可靠度。

微藻生物油对橡胶/SBS改性沥青性能的影响

为了改善橡胶粉与基质沥青的相容性,采用微藻生物油(MB)对橡胶粉进行改性,并与质量分数为5%的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)复合制备了改性沥青;通过红外光谱和扫描电子显微镜,分析了橡胶粉改性前后的变化;采用黏度、荧光、相分离测试,分析了改性前后橡胶在沥青中的分散性;通过动态剪切流变和多重应力蠕变恢复试验,分析了改性沥青的力学性能和耐老化性能。结果表明,MB的掺入提高混合体系中轻组分占比,促进胶粉(CR)在沥青中的溶胀发育,提高了改性沥青的贮藏稳定性、黏弹性和抗车辙性。

高掺量橡胶改性沥青疲劳性能研究

文中对改进工艺后制备的大掺量橡胶改性沥青进行疲劳性能研究,三种橡胶改性沥青的掺量分别为30%、40%和50%,对三种橡胶改性沥青和两种对照组(SBS改性沥青与70JHJ基质沥青)进行RTFOT和PAV老化,采用动态剪切流变仪(DSR),通过温度扫描、LAS试验和时间扫描试验,对五种沥青试样的疲劳性能进行研究.结果表明:温度扫描试验无法准确区分改性沥青的疲劳性能.经RTFOT的大掺量橡胶改性沥青在LAS试验中疲劳损伤不明显,不易区分疲劳性能,建议使用PAV老化试样进行试验.时间扫描所得试验结果具有一致性,在较低或较高应力水平下,疲劳性能排序均为:AR40>AR30>AR50>SBS>70#,能够有效区分各掺量改性沥青的疲劳性能.

橡胶沥青施工黏度的多尺度特性

橡胶沥青的微观悬浮结构使得施工黏度高,进而造成耗能、污染和性能变异等工程应用难题,胶粉的微纳分散有助于形成微观胶体结构,可以有效解决这一瓶颈,因而有必要探索施工黏度的多尺度依赖性。通过分析不同降解胶粉所制备橡胶沥青的组成、聚集态和分子链等多尺度微观结构,研究了胶粉的降解程度、掺量和改性剂类型对降解胶粉改性沥青黏度的影响,以及黏度对剪切速率和温度的敏感特性。结果表明,胶粉的预先降解提高了其在沥青中的分散程度,增加了基体中溶胶含量,减小了凝胶颗粒的含量和尺寸,使黏度随胶粉降解程度的提高而下降。加工黏度随降解胶粉含量的增加而增加,当降解橡胶含量为35%时,凝胶颗粒接触成网,降解胶粉改性沥青的黏度急剧上升。降解胶粉改性沥青具有明显的流变学剪切敏感特性,温度敏感性相对减弱。深度降解胶粉/SBS复合改性沥青兼具较高的切敏性和温敏性。工程应用中可采用升温和提高剪切速率(振动频率)结合的方式来提高橡胶沥青的施工和易性。

基于MOFs材料的橡胶沥青制备及其烟气抑制效果研究

采用MOFs材料对橡胶沥青改性制备环保型橡胶沥青,分析MOFs材料与橡胶沥青的配比对环保型橡胶沥青流变性能、低温性能、以及VOCs抑制的影响,以气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)辨别VOCs成分谱特征.结果表明:在30℃时,UiO-66掺量为0.2 wt%、0.4 wt%、0.6 wt%时的复数模量比未掺入的分别提高17.2%、30.5%、36.6%.以0.6wt%掺量为例,在-6℃、-12℃、-18℃和-24℃时,其S值比未掺入的橡胶沥青分别提高5.12%、18.73%、7.86%、6.51%.当UiO-66掺量为0.6wt%时,VOCs数目由118种急剧减少到62种.橡胶沥青VOCs排放总浓度大幅降低48.1%,由1043.2 mg/m 3降低至501.9 mg/m 3.此外,UiO-66对一类致癌物的抑制效果显著,可使1,3-丁二烯的浓度降低高达71.2%,这表明UiO-66对橡胶沥青VOCs有显著的抑制作用.

SBS/橡胶粉复合改性混合植物沥青的制备及其性能研究

针对特定来源的植物沥青,将其与克拉玛依90号沥青(K-90)共混制备混合植物沥青后进行聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)/橡胶粉复合改性,通过研究复合改性顺序及改性剂掺量对复合改性植物沥青路用性能的影响,从而确定混合植物沥青复合改性工艺。并对制备的SBS/废橡胶粉复合改性混合植物沥青模拟了短期热氧老化和紫外老化试验。通过比较老化前后复合改性混合植物沥青的物理性能的变化,以及利用剪切流变仪评价复合改性植物沥青的流变特性。结果表明:SBS掺入量为2.5%,橡胶粉掺入量为15%时,先进行SBS改性后进行橡胶粉改性制备的复合改性混合植物沥青的常规路用性能较优。经过SBS/废橡胶粉复合改性的混合植物沥青软化点增量减小,残留针入度比和延度保留率上升,表明SBS/废橡胶粉复合改性可明显提高混合植物沥青的抗紫外老化性能。SBS/废橡胶粉复合改性可使混合植物沥青复数模量和车辙因子增加,相位角下降,说明SBS/废橡胶粉复合改性可提高混合植物沥青的抗车辙性能。

废旧橡胶沥青发泡特性与最佳发泡条件研究

【目的】弥补传统泡沫沥青冷再生混合料力学性能的不足,将橡胶沥青与发泡技术结合,开发一种新型橡胶泡沫沥青。【方法】借助废植物油预润工艺制备了胶粉掺量为15.0%的两种不同活化程度的橡胶沥青,通过发泡特性优化试验,确定最佳发泡条件与工艺技术。【结果】采用活化橡胶沥青制备泡沫沥青具有可行性,发泡气压、发泡温度和发泡用水量对橡胶沥青发泡效果具有重要影响。橡胶沥青的膨胀率随发泡气压的升高而降低,本研究推荐300 kPa为最佳发泡气压。联合废植物油活化工艺和发泡剂,可实现膨胀率高达20.2倍、半衰期超过30 s的发泡效果。【结论】本研究有望解决橡胶沥青发泡效果差的难题,为橡胶泡沫沥青的推广应用提供技术参考。

变温条件下胶粉改性沥青混凝土抗裂特性研究

为探究胶粉改性沥青混凝土在水利工程环境下的抗裂性能,本文基于小梁弯曲试验及全应力-应变曲线脆性指标,探究了变温条件下胶粉改性沥青混凝土的抗裂性能。结果表明:胶粉改性沥青抗裂性能最优时的配比为80M,掺量20%;低温条件下,胶粉改性沥青混凝土的抗弯强度及峰值应变优于基质沥青混凝土;温度越低,沥青混凝土的脆性指标越大,试件越容易开裂;胶粉的加入降低了基质沥青混凝土的脆性指标,使其抗裂性能有所提升,同时改变了基质沥青混凝土在-10℃时的受力状态,其应力-应变曲线由脆性特征转变为塑性特征。本文研究有望为面板选材提供新思路。

冷拌冷铺橡胶沥青混合料路用性能与碳排放研究

基于室内试验和实体工程对冷拌冷铺橡胶沥青混合料进行研究。结果表明,冷拌橡胶沥青混合料马歇尔稳定度、车辙动稳定度大于热拌密级配沥青碎石,但残留稳定度略低于热拌混合料,其高温、水稳性满足高速公路中、下面层技术要求。此外,冷拌橡胶沥青碎石施工总碳排放为2970.77kg/(1000m^(2)),主要为运输和摊铺碾压阶段所致,占总排放的47.1%、51.9%;热拌沥青碎石总碳排放为6151.80kg/(1000m^(2)),主要来自于碎石和沥青加热,运输、摊铺及碾压机械消耗燃油。热拌混合料碳排放约为冷拌混合料的2倍,说明冷拌橡胶沥青混合料可大大减少碳排放。

高掺量橡胶沥青技术发展与探讨

高掺量橡胶沥青作为一种新型筑路技术,具有低温性能优异、耐久性能良好、胶粉消耗量大以及环境效益高等优势。为进一步推动高掺量橡胶沥青技术的应用,明晰其发展现状及需求,系统汇总了高掺量橡胶沥青的技术特性、胶体结构、性能评价、主流工艺、工程应用及问题。首先明确了高掺量橡胶沥青的含义,并对其不同于传统橡胶沥青的改性机理进行了阐述;其次,以化学反应的发生为判据,对比分析了现有物理手段及化学手段,并通过胶体结构变化进一步探索了高掺量橡胶沥青改性过程,结合其性能表现进行了结构性能分析;进而,围绕胶粉脱硫及沥青中熬制两类化学手段进行了深入阐述,总结评述了当下主流的高掺量橡胶沥青制备技术;最后,结合工程案例论述了高掺量橡胶沥青的可行性及优越性,并指出其存在的工程问题。

橡胶沥青路面技术及施工能耗分析

利用废旧橡胶加工成粉合成的橡胶沥青作为一种新材料应用于道路路面工程中,实现了废旧轮胎的资源化利用,同时也产生了良好的经济和社会效益。阐述了橡胶沥青的工艺及技术优势,并着重用定额法分析了橡胶沥青路面面层施工能耗,为橡胶沥青技术的推广应用以及科学制定节能减排考核管理标准提供依据。

短期老化对温拌橡胶沥青路用性能的影响

为了研究短期老化对温拌橡胶沥青路用性能的影响,首先利用质量损失实验对其老化前后组成成分的质量变化进行初步的评估与分析;采用针入度、软化点、动态剪切流变实验对旋转薄膜烘箱短期老化前后橡胶沥青材料路用性能的差异性进行比较,同时借助凝胶渗透色谱对作用机制进行分析与验证。研究表明:虽然老化前后橡胶沥青的路用性能稍微减弱,但改性作用仍然在可接受范围内,且均比普通基质沥青高出很多;虽然液态降黏减阻剂本身平均分子质量较小,在短期老化过程中容易蒸发,但这种作用保护了基质沥青当中的轻质组分,有效地减缓了老化进程,温拌橡胶沥青较普通橡胶沥青和基质沥青具有更好的抗老化性能。

不同硫化体系对硫化天然橡胶改性沥青性能及微观结构的影响

天然橡胶是一种生物质聚合物,作为沥青改性剂在环境可持续性上具有明显优势。然而,其对沥青物理及流变性能的提升不显著。硫化可以改善天然橡胶改性沥青(Natural rubber modified asphalt,NRMA)的性能,但硫化是一个复杂的过程,硫化体系众多,不同硫化体系对硫化天然橡胶改性沥青(Vulcanized natural rubber modified asphalt,VNRMA)的影响尚不明确,这极大地影响了进一步开发高性能VNRMA以获得更广泛的应用。基于此,本研究通过普通硫化体系(Conventional vulcanization,CV)、半有效硫化体系(Semi-efficient vulcanization,SEV)和有效硫化体系(Efficient vulcanization,EV)制备不同的VNRMA,并探究硫化体系对VNRMA性能及微观结构的影响。结果表明:在高温性能和温度敏感性方面,SEV/VNRMA的复数模量、相位角、车辙因子以及温度敏感性系数VTS表现最好;在低温性能方面,三种硫化体系制备的VNRMA均能满足规范要求,但CV/VNRMA低温性能最佳,更适合在低温环境下使用;相容性方面,SEV/VNRMA的Han曲线在低频区斜率值(1.042)最大,相容性最好;施工和易性方面,SEV/VNRMA占据优势,其通过传统等黏度法确定的拌合温度比CV/VNRMA和EV/VNRMA最大分别降低5℃和5℃,压实温度最大分别降低5℃和6℃。通过FM和FTIR对VNRMA的微观结构和化学结构进行分析,结果显示,相比于CV/VNRMA和EV/VNRMA,SEV/VNRMA更加均匀且致密的网状结构是其在相容性和高温性能方面表现优异的主要内在原因。综上,SEV对NRMA的硫化效果最佳,推荐后续研究使用。

废胶粉改性沥青混合料路用性能研究

为保证我国道路工程建设持续高质量绿色发展,文章依托国内大市场优势,采用国产原材料与15%掺量的废胶粉改性沥青分别拌制AC-13(C),SBS(Ⅰ-D)SMA-13混合料,依据现行规范测试混合料的各项路用性能指标。测试结果表明,密级配废胶粉改性沥青混合料的高温稳定性与抗损水性能较基质沥青混合料大幅提高,基本接近SBS(Ⅰ-D)改性沥青混合料。低温抗裂性能方面表现出良好的路用性能,更适用于温差较大的地区。文章研究内容可为废胎胶粉改性沥青混合料的应用提供参考和借鉴。

新型橡杜复合改性沥青的制备参数研究

为改善橡胶沥青的高温性能和储存稳定性能,基于具有橡塑二重性的可再生资源——杜仲胶对橡胶沥青的改性增强机理,以沥青常规性能试验和微观观测为手段,研究了杜仲胶与橡胶粉反应时间和温度、橡杜复合改性剂掺量对橡杜复合改性沥青(REMA)性能的影响,提出了最佳制备工艺。结果表明:杜仲胶能够显著改善橡胶沥青的性能,REMA具有很好的施工和易性和储存稳定性;改性剂掺量对REMA的性能有显著的影响,杜仲胶和橡胶粉反应时间对REMA影响较大,杜仲胶和橡胶粉反应温度对REMA影响较小。结合宏观性能试验结果和微观检测分析,制备REMA的最佳工艺参数为:杜仲胶和橡胶粉反应时间为1.0~1.5 h,杜仲胶和橡胶粉反应温度为170~180℃,橡杜复合改性剂掺量为基质沥青质量的20%~25%。

考虑服役性能差异的沥青路面环境影响评价

沥青路面从建设期到运营期结束的各个阶段都会消耗大量资源和能源,产生各类环境影响问题,而借助生命周期评价方法可以系统分析沥青路面所带来的各类环境负担。因此,以沥青路面生命周期评价方法体系为研究基础,提出基于实验室测试结果和仿真指标的沥青路面运维期环境影响表征,从而系统分析沥青路面生命周期中不同沥青路面材料性能差异所造成的环境影响。同时,对典型沥青路面和某一橡胶沥青路面在运维期和全生命周期的环境影响进行了对比分析。结果表明:仅考虑路面建设期时,典型沥青路面的环境影响小于橡胶沥青路面;而考虑建设期到运维全过程时,橡胶沥青路面的环境影响则小于典型沥青路面。该研究为未来沥青路面结构的“环境+性能”综合评价奠定了理论研究基础。