BBR试验的沥青低温性能及粘弹性分析

采用低温小梁弯曲试验(BBR)对6种不同种类的沥青低温性能进行评价,利用时间温度等效原理获得了沥青的低温劲度模量主曲线,通过Burgers模型方程对BBR蠕变劲度曲线及其劲度模量主曲线进行拟合.结果表明:沥青的劲度模量衰减速度依赖于温度,温度越高、低温性能越好,劲度模量衰减速度越快,且在蠕变的起始阶段衰减最迅速;Burgers模型方程对BBR蠕变劲度曲线及劲度主曲线均具有较高的拟合程度;蠕变劲度曲线及劲度主曲线在拟合时首尾两端相对误差较大,中间段相对误差小,同时BBR试验劲度度曲线的拟合相对误差明显小于模量主曲线的相对误差.

运用针入度指数法及BBR试验评价沥青的低温性能

运用针入度指数法及BBR试验两种方法对我省曾采用的两种沥青进行低温性能评价，根据我省的气候条件，两种沥青均不宜直接作为沥青结合料，应采取改性措施。针入度指数法是评价沥青感温性的重要指标，操作简单；BBR试验比较科学地反映沥青材料的粘弹性，对工程设计中沥青等级的确定和品质的验证有较强指导性。

基于BBR试验的纤维沥青结合料低温性能研究

为了研究纤维对沥青低温性能的影响,本文选用了三种常用的路用纤维以不同掺量进行纤维沥青结合料的制备,通过-12℃以下的BBR试验得到了聚丙烯纤维、聚酯纤维和聚丙烯腈纤维沥青结合料的劲度模量S和蠕变速率m等低温指标。结果表明:聚丙烯纤维、聚酯纤维及聚丙烯腈纤维的最佳掺量分别为3%、3%和4%,并且在此掺量下,聚丙烯纤维对沥青低温性能的改善效果最好,其次是聚酯纤维,聚丙烯腈纤维最差。

基于BBR试验的沥青低温性能差异性分析

BBR试验是一种常用于评价沥青低温性能的测试方法,利用相应的PG分级来区分不同类型沥青低温性能之间的差异性。然而此方法存在一定的不足,即不能准确评价处于同一PG分级上沥青之间低温性能的差别。因此,为研究处在同一PG低温分级温度档上不同沥青低温性能之间的差异性,研究选取三种进口沥青作为研究对象并分别进行基本指标检验和BBR试验,同时根据BBR试验结果引入PG连续分级温度Tc、沥青低温柔量k和沥青小梁跨中挠度δ三种指标来评价处于同一PG分级上的不同沥青之间低温性能的差异。研究表明:利用PG低温连续分级温度Tc、基于S(t)和m指标建立的沥青低温柔量k和沥青小梁跨中挠度δ来评价的所选三种沥青低温抗裂性能得到的结果具有一致性;这说明三种评价指标具有比较高的置信度和合理性,在工程中可以采用,能准确区分出同一PG分级上不同种类沥青的低温性能,弥补了PG低温分级的不足,为实际道路施工提供了理论支持,尤其是对于寒区道路建设具有较大的参考意义。

基于180s劲度模量的低温开裂指数预测

提出了一种通过材料性能测试,预测5~10年状况下沥青路面实际开裂的方法。依托开裂指数同沥青材料低温性能的关系,利用CAM模型(一种数学模型)拟合得到了5类常用沥青的180 s劲度模量值,预测并提出了PAV(压力老化)状态下各类沥青的开裂指数。通过数据分析,验证了该种模拟方式预测的准确性。借助长吉高速实地芯样开裂情况调研,验证CI值(低温开裂指数)对沥青路面实际开裂水平的预测效果。结果表明,CAM模型下得到的沥青梁180 s模量计算方法简单,数据置信度高,预测得到的SBS改性沥青开裂指数与路面实际开裂水平一致,证明了利用沥青材料性能预测路面实际抗裂能力这一方法的可行性。依据规范提法,给出了五类北方常用沥青的CI值参考区间。

矿物油再生沥青二次老化后流变性能评价

文中采用矿物油再生剂对压力老化(PAV)后的沥青进行再生,以温度扫描、频率扫描、弯曲梁蠕变劲度试验(BBR)评价再生沥青与原样沥青在同等老化条件下的高低温性能,以多重应力蠕变恢复试验(MSCR)评估沥青的高温流变特性.结果表明:9%掺量的矿物油再生剂对老化沥青常规指标的恢复效果最佳;在同等老化条件下,再生沥青样品不同老化阶段的车辙因子(G/sinδ)、蠕变恢复率(R)、低温蠕变速率(m)增加,不可恢复蠕变柔量(J nr)、低温劲度模量(S)降低,矿物油再生剂提升了再生沥青的高低温性能,改善了再生沥青二次老化性能损失严重和长期耐久性差的问题.

红豆秸秆灰改性沥青结合料的路用性能研究

为对红豆秸秆灰进行基质沥青的改性效果作出评价,针对不同掺量(3%、9%和15%)的红豆秸秆灰对基质沥青物理性能的影响,采用常规的三大指标进行相关研究。通过动态流变试验和弯曲梁流变试验对红豆秸秆灰改性沥青结合料的流变学行为作出探究,并对其高、低温性能作出评价。采用傅里叶红外光谱扫描对红豆秸秆灰改性后的官能团变化进行分析。并且将红豆秸秆灰与废橡胶粉作为沥青改性剂时的性能进行了对比。试验结果表明:红豆秸秆灰作为沥青改性剂使得沥青材料在硬度和高温稳定性能方面得到提升,但在低温性能方面产生降低。相较于废橡胶粉来看,红豆秸秆灰在硬度和中温性能方面依然具有优势。

生物结合料共混沥青的路用性能试验研究

为寻求石油沥青的替代产品,以生物结合料为原料,采用高速剪切法制备了不同质量共混比例(0%、5%、10%、15%、20%)的生物沥青共混物,通过沥青三大常规指标试验、DSR试验、BBR试验和重复蠕变恢复等试验进行了路用性能的综合评价。结果表明:生物结合料强度和高温性能存在不足,共混后将导致生物沥青的车辙因子G*/sinδ、软化点和蠕变劲度Gv等抗车辙性能指标下降;中等温度疲劳性能介于SBS改性沥青和基质沥青之间,共混后SBS改性沥青疲劳因子G*·sinδ有所降低,而生物基质沥青疲劳因子升高;同时,生物结合料能显著地提高沥青的低温抗裂性,表现为随着生物结合料增加,BBR试验的蠕变劲度S值减小和m值增加。

矿粉对沥青胶浆性能的影响

文章选取9种矿粉,分别测试岩性、粒径、表观密度及亲水系数等技术指标,通过对加入矿粉的沥青胶浆进行动态剪切流变试验(DSR)、弯曲梁流变试验(BBR)以探究不同矿粉对胶浆性能的影响。研究结果表明:石灰岩矿粉比白云岩矿粉更易吸附沥青,同种岩性下矿粉粒径越小,其亲水系数越低,越容易吸附沥青;矿粉中的碳质会降低矿粉与沥青的吸附能力,且对胶浆的性能有不利影响;矿粉的掺加会大幅提高沥青胶浆的抗车辙因子,同时也使胶浆的低温劲度模量增大;矿粉的亲水系数与沥青胶浆的性能相关性较高,亲水系数值越低的矿粉与胶浆胶结程度越好,可作为矿粉对胶浆改性效果的评价指标。

基于弯曲梁流变试验和黏弹性理论评价沥青低温性能研究

通过对长期老化状态下的90#基质沥青、SBS改性沥青、极寒沥青和橡胶沥青在不同低温(-12,-18,-24和-30℃)条件下进行低温弯曲梁流变(BBR)试验,分析了4种沥青60 s时的蠕变劲度模量S和蠕变速率m随温度的变化规律;基于分数阶微分理论,证明了黏弹性材料的黏弹性行为分数阶演算,并采用分数阶导数黏弹性模型对沥青BBR蠕变劲度曲线进行拟合,确定了相关的模型参数和物理意义。同时,基于分数阶导数黏弹性模型构建了沥青低温蠕变劲度模量S和蠕变速率m之间的物理方程。结果表明,BBR试验了4种沥青60 s时的蠕变劲度模量S和蠕变速率m与温度的关系,由于沥青会发生玻璃化转变,在温度低于-18℃时,其4种沥青的蠕变劲度模量S和蠕变速率m往往会发生突变,不会呈现显著的线性变化;分数阶导数黏弹性模型能够更加精确地描述BBR试验中的沥青低温性能,模型参数A和分数阶导数阶次α具有物理意义。参数A表示沥青低温变形因子,参数A值越大4种沥青的低温抗裂性越好;分数阶导数阶次α表示沥青低温松弛因子,α值越大,4种沥青的沥青低温松弛能力越强,分数阶导数阶次α可较好地预估沥青的低温蠕变速率m;基于分数阶导数黏弹性模型,沥青低温蠕变劲度模量S和蠕变速率m之间的物理方程可以采用蠕变柔量速率J′(t)表征,并通过增大模型参数分数阶导数阶次α,可以得到更大的蠕变柔量速率J′(t),以提高沥青低温抗裂性能,故蠕变柔量速率J′(t)是一种能够很好地表征沥青低温性能的指标。

不同掺量TLA对SBS改性沥青流变性能的影响研究

在壳牌SBS改性沥青中加入不同掺量的TLA,制备成TLA-SBS复合改性沥青,并通过试验对其常规性能和流变性能进行分析,包括采用64℃DSR试验对其进行车辙因子评价分析;采用DSR疲劳试验评价其疲劳寿命;采用BBR试验评价其低温性能。试验结果表明:TLA掺量对复合改性沥青的性能有很大影响,且随TLA掺量的增加,复合改性沥青高温性能和疲劳性能提高,低温性能稍有下降;TLA掺量为25%时,复合改性沥青不仅高温性能优异,而且也能保证较好的低温性能。

RET改性沥青高低温性能试验分析

采用沥青3大指标试验、DSR试验和BBR试验比较不同掺量RET改性剂的改性沥青技术性能,对RET改性沥青混合料进行高温车辙试验和低温小梁3点弯曲试验,验证RET改性剂对沥青高、低温性能的影响作用。试验结果表明:RET改性剂掺入沥青后,25℃针入度值降低,软化点和5℃延度值均有所增加;RET改性沥青的高温临界温度和沥青混合料动稳定度值均随着RET掺量的增加而提高;随着RET掺量增加,改性沥青蠕变劲度降低、蠕变曲线斜率增加,且混合料的弯曲应变能密度也会不断增加。

SBS改性沥青低温流变性与原材料性能相关性研究

为揭示原材料与改性沥青劲度模量(S)、蠕变速率(m)的相关性,本实验选用五种基质沥青、五种SBS改性剂及五种改性剂掺量,设计L_(25)(5~3)正交试验,测试改性沥青在-18℃下的S和m值,研究原材料对二者的影响程度与影响规律。并使用灰色关联系数分析改性沥青S和m值与原材料性能参数之间的相关性。结果表明:基质沥青对SBS改性沥青的低温性能影响最显著,改性剂类型次之,改性剂掺量对其影响最小。改性沥青劲度模量的排序与基质沥青完全相同,改性剂对沥青低温性能的改善效果差异较小。改性剂掺量为4.4%时,改性沥青的S较小、m最大。灰色关联度分析结果表明,基质沥青的S和m值、胶质与芳香分含量之和、改性剂的拉伸强度及拉伸应力等性能参数与改性沥青低温流变性能有较好的相关性。

硅藻土-玄武岩纤维复合改性沥青的低温流变性能试验研究

已有研究表明,硅藻土-玄武岩纤维复合改性沥青的高温性能明显好于基质沥青,而对其低温性能改善作用仍不明确。为了评价硅藻土-玄武岩纤维复合改性材料对沥青低温性能的作用,通过BBR试验对6组不同掺量的硅藻土-玄武岩纤维复合改性沥青低温流变特性进行研究。选用Burgers模型描述复合改性沥青的低温流变行为,获取相应粘弹性参数对其低温流变性能进行分析。结果表明,Burgers模型对硅藻土-玄武岩纤维复合改性沥青的流变行为拟合效果理想。硅藻土的加入削弱了沥青的低温性能,随着玄武岩纤维质量分数的增多,沥青的低温抗裂性能和应力松弛能力先降低后增加。相比于基质沥青,掺量为(7. 5%和4%)的硅藻土-玄武岩纤维复合改性沥青的低温性能得到提高,并且硅藻土-玄武岩纤维复合改性沥青的低温抗裂性优于硅藻土改性沥青。

GTM沥青混合料低温性能影响因素研究

论述了以GTM设计的AC-16C改性沥青混合料为基础,在级配、油石比、粉油比变化的条件下,分别对混合料进行低温弯曲破坏试验。试验结果表明,对于沥青混合料的低温抗裂性能,4.75mm通过率、油石比、粉油比均存在最佳值。采用BBR试验进一步分析消石灰及水泥对胶泥低温性质的影响时发现,以部分水泥替代矿粉有利于提高沥青胶泥的低温性能。研究结论对道路沥青混合料配合比设计和施工控制具有一定的参考价值。

基于温度应力的温拌沥青胶结料低温力学性能

为准确评估Sasobit温拌产品对沥青胶结料低温力学性能的影响,同时考虑温拌沥青胶结料在降温过程中所产生的累积和松弛作用,基于小梁弯曲流变(BBR)试验计算获得了温拌沥青胶结料的温度应力,运用Huet模型进行参数拟合并采用统计学方法对温拌产品的影响效果作了进一步分析.结果表明:2%及以上Sasobit温拌产品的加入使得沥青材质变硬,致使温拌沥青胶结料出现更高的低温PG分级、更大的温度应力和更高的临界开裂温度;Huet模型的参数分析和统计学方法分析进一步证实了此硬化影响的存在.

生物质油替代路用石油沥青的适用性研究

文章采用4类生物质油和6种常用石油沥青为原料制备生物沥青,基于三大指标试验、动态剪切流变(DSR)试验、弯曲梁流变(BBR)试验和红外光谱(FTIR)试验,分析不同生物质油在不同掺量下得到的生物沥青短期老化前后的针入度、软化点、延度变化以及对石油沥青高温性能、低温性能的影响,探究生物质油对6种石油沥青的适用性、合理替代范围以及生物沥青改性机理。研究表明:4类生物质油中,松木类和稻壳类生物质油替代路用石油沥青的适用性较好;随着生物质油掺量的增加,生物沥青针入度增大、软化点和延度降低,短期老化后,针入度和延度降低,软化点升高;随着松木类和稻壳类生物质油的替换,生物沥青高温性能较石油沥青有所降低,但降低程度较小,高温性能仍与石油沥青相近;生物沥青低温性能较石油沥青优劣程度不同,但两种生物质油的替换均能提高伦特70#沥青的低温性能,且两类生物质油与石油沥青共混过程主要为物理变化。松木类生物质油和稻壳类生物质油对6种石油沥青的推荐替代掺量均为10%~20%。

半圆弯拉试验评价沥青混合料低温性能指标选取

通过低温弯曲流变仪试验(BBR)计算了多种沥青的低温连续分级,依据半圆弯拉试验(SCB)结果计算了断裂韧性、断裂能、J积分三个指标,分析了断裂韧性、断裂能与切缝深度的关系,最后通过三个指标与BBR试验得到的沥青低温连续分级进行相关性分析,得出在SCB试验中断裂能指标最适合用来评价沥青混合料低温性能。

SBS掺量对改性沥青及其混合料低温性能影响

针对高寒区沥青路面容易出现低温开裂的问题,从SBS改性沥青技术着手对其进行改善。首先,对70#基质沥青及3种不同SBS掺量的改性沥青进行BBR试验,然后,对其沥青混合料进行TSRST试验,建立两者之间的相关性及评价SBS改性沥青混合料低温性能。结果表明:掺加SBS的沥青材料的劲度模量降低、蠕变速率提高,高掺量时在-46℃以下时的低温性能也满足要求。其沥青混合料开裂时温度应力无明显差别,但应力增长速率明显放缓,开裂温度显著降低,即低温性能得到了改善。通过相关性分析表明,沥青材料与其混合料低温性能线性相关性良好,R2为0.93,即SBS材料通过改善沥青材料的劲度模量及蠕变速率来改善其混合料低温性能。

SBS改性沥青低温性能研究

为了研究BBR试验方法对SBS改性沥青低温性能评价的合理性,采用3种基质沥青、3种SBS改性剂,制备了5种SBS改性沥青,通过BBR试验得到沥青的劲度模量S和劲度模量变化率m,计算得到其低温等级温度TLC,并与各沥青的延度值进行比较,结果表明用TLC评价SBS改性沥青的低温性能更加合理,并分析了基质沥青和SBS类型对TLC的影响规律,结果表明,基质沥青中胶质和芳香酚含量越高改性沥青低温性能越好,线型SBS改性沥青低温性能优于星型SBS改性沥青。