基于细观尺度下布敦岩沥青混凝土低温开裂特性研究

为了更详细地描述布敦岩沥青的低温特性及裂缝发展规律。采用数字散斑成像技术(DIC),对布敦岩沥青混凝土试件在低温弯曲破坏试验中的裂缝扩展过程进行细观尺度下的观测和分析,通过DIC技术捕捉试件在加载过程中裂缝的形成、扩展,以及裂缝尖端的位移和应变变化。结果表明,①从DIC位移云图来看,裂纹从小梁试件底部开始萌生,随着加载进行,试件散斑点向两侧水平方向位移增大,跨中区域散斑面积变窄,出现散斑区域尖端,裂缝向上部开始延伸,散斑位移变化率减小,直至裂纹扩展至破坏;②从应变云图来看,试件在水平及竖直方向均存在拉应变与压应变,初期试件底部出现多个小范围受拉区域,衍生出若干细小裂纹,受拉区域汇聚、增大,随着加载增大,两侧对称的拉应变向跨中移动,底部压应变范围迅速增大,裂缝不断扩展直至破坏;③同条件下最终裂缝长度排序为SBS改性沥青>布敦岩沥青>基质沥青,裂纹破坏所需加载时间排序为SBS改性沥青>布敦岩沥青>基质沥青,表明布敦岩沥青的低温抑制宏观裂缝性能优于基质沥青。

不同配比对Buton岩沥青影响的性能研究

对布敦(buton)岩沥青和基质沥青按不同比例进行拌和,通过对试样进行常规试验和动态力学分析,评价了不同的掺配比例对沥青改性的效果的影响,确定了buton岩沥青与基质沥青掺配的最佳比例。并且通过试验数据分析,得出了常规指标25℃的针入度与采用动态剪切流变仪得到的车辙因子G*/sinδ具有很好的相关性,二者对于评价布敦岩改性沥青的性能具有一致性,为以后的天然岩改性沥青的路用性能提供了一个可以对照的指标。

Buton岩改性沥青及沥青混合料的路用性能研究

文章采用动态力学分析了不同掺配比例下的布敦(Buton)岩改性沥青混合料的路用性能,并通过高温性能试验,得出了车辙因子G*/sinδ与沥青混合料动稳定度具有较好的相关性,可作为评价Buton改性沥青高温性能的指标,预估沥青混合料的抗车辙能力。

布敦岩沥青/纳米气凝胶/抗老化剂复合改性沥青制备及性能评价

实验选用布顿岩沥青(Buton-rock asphalt,BRA)、纳米气凝胶(Nanoaerogel,NA)和抗老化剂(Anti-aging agent,AA)对基质沥青进行复合改性。通过三大指标试验,确定三种改性剂的适宜掺量。利用动态剪切和弯曲梁流变试验分析了沥青的流变性能,以抗老化性能评价指标对耐老化性能进行表征。借助傅里叶红外光谱(FTIR)对沥青的官能团变化进行了分析,利用扫描电镜(SEM)观测了沥青在不同老化方式后的微观结构。结果表明:BRA+NA+AA复合改性沥青改性剂最佳掺量为:2%NA、10%BRA、0.3%抗氧剂1010和0.4%UV-327。BRA+NA+AA复合改性沥青相对于基质沥青,残留针入度比和延度保留率分别提高了74%和213%,软化点增量和车辙因子老化指数分别降低了57%和40%。加入改性剂后,沥青的高温性能得到明显改善,改性方式以物理改性为主,且改性剂与基质沥青界面之间相容性良好。改性沥青和复合改性沥青流变性能和耐老化性能均优于基质沥青。其中BRA+NA+AA复合改性沥青的耐老化性能和高温抗车辙能力最为优异。

玄武岩纤维复合布敦岩沥青改性沥青混凝土低温开裂特性

为了探究玄武岩纤维复合布敦岩沥青改性沥青混凝土在寒冷地区的适用性,通过小梁弯曲试验、数字图像相关(digital image correlation,DIC)技术与低温约束应力试验,对布敦岩沥青混凝土、基质沥青混凝土和玄武岩纤维复合布敦岩沥青改性沥青混凝土的低温开裂特性进行研究。结果表明:在低温条件下,玄武岩纤维复合布敦岩沥青改性沥青混凝土变形能力强,冻断温度及转化点温度低;较其他2种沥青混凝土损伤因子达到1所需的时间长,裂缝宽度小,关键开裂点出现时间晚。宏细观分析均表明,玄武岩纤维复合布敦岩沥青改性沥青混凝土的低温抗裂性能优异。

基于多种路用环境下对布敦岩沥青混凝土低温开裂特性的分析

本研究通过冻断试验和三点弯试验分别对五种路用环境下的布敦岩沥青混凝土、基质沥青混凝土和SBS改性沥青混凝土进行低温抗裂对比分析,并通过数值模拟试验从试件损伤和能量耗散两方面进行布敦岩沥青混凝土低温开裂机理研究。结果表明:布敦岩沥青混凝土具有比其他两种沥青混凝土更高的转化点温度,但在冻结时的断裂强度和冻断温度略低于SBS改性沥青混凝土,而优于基质沥青混凝土。在低温下,布敦岩沥青混凝土的应变能密度大于基质沥青混凝土,略低于SBS改性沥青混凝土,这表明在基质沥青中掺加适量的布敦岩沥青可以提高其抗温缩开裂性能。另外,布敦岩沥青混凝土在低温条件下弯曲破坏过程中只有少部分塑性变形,应变能以塑性变形的方式耗散较少,主要是通过脆性破坏产生的裂隙耗散。

BRA改性沥青混合料性能试验及路用价值研究

通过细致分析并优选布敦岩沥青干法改性工艺。采用干法改性工艺,研究布敦岩沥青的特性及布敦岩沥青的改性机理。针对现有的布敦岩沥青改性沥青混合料配合比设计方法进行比较,分析了得出其优缺点,采用“改进型折减法”作为布敦岩沥青改性沥青混合料的配合比设计方法,结合某公路试验路路面采用的BRA改性沥青AC-16C型混合料、70号基质沥青混合料和SBS改性沥青混合料的性能对比实验研究,同时结合同类型工程实际进行BRA和SBS的成本和碳排放对比分析,从混合料的高温性能、水稳性能、低温性能、疲劳性能和路用价值需要综合考量,分析BRA改性沥青混合料在国内现今形式下综合路用价值,得出相较于传统混合料30年周期综合性能优越、节约财务成本320万/km、每吨沥青混合料的碳排放为24.08 kg。

布敦岩沥青改性沥青混合料试验研究

通过电子探针检测,测得了布敦岩沥青的矿物组成元素主要为碳、氧、硫、硅、镁、铝、钙、钾及铁等;微观形态结构表明布敦岩沥青中有的岩矿是多孔材料,沥青和岩矿相互包容.沥青组分试验表明,跟普通石油沥青相比,该种岩沥青的沥青质含量很高而胶质含量较低.不同温度的针入度结果则揭示了布敦岩中的沥青能明显改善基质沥青的高温性能,但同时降低其低温性能.高温弯曲蠕变试验进一步证实了布敦岩沥青对沥青混合料的高温性能具有显著的改性作用.

布敦岩沥青混合料路用性能的试验研究

为评价布敦岩沥青对基质沥青混合料的改性效果,采用A-70沥青作为基质沥青,对不同掺量布敦岩沥青混合料的路用性能进行了试验研究.结果表明:布敦岩沥青混合料的马歇尔稳定度、劈裂抗拉强度和水稳定性明显优于基质沥青混合料和SBS改性沥青混合料;其动稳定度远远高于基质沥青混合料,接近于SBS改性沥青混合料;布敦岩沥青能有效改善混合料的低温性能,但当布敦岩沥青掺量从20%增加到25%时,混合料的低温性能有所降低,因此工程应用中的布敦岩沥青掺量不宜超过25%.

布敦岩矿料对沥青混合料性能的影响

以70#A级道路石油沥青为基质沥青,对布敦岩沥青中岩矿料掺量（质量分数,下同）分别为0%,0.5%,1.0%,2.0%,3.0%,4.0%的6种AC20矿料级配布敦岩沥青混合料路用性能进行了研究.结果表明：布敦岩沥青原材料中的岩矿料对矿料级配组成与路用性能均影响较大,合理选择岩矿料掺量可显著提高沥青混合料综合路用性能,较优掺量为0.5%--1.0%时其综合路用性能接近于SBS改性沥青混合料,但对提高其水敏感性有限;岩矿料掺量变化对布敦岩沥青混合料动稳定度的影响较为显著,这两者的关系表现为凹形曲线特征;不能将布敦岩沥青原材料像SBS改性剂一样加入基质沥青中进行马歇尔试验来确定岩沥青原材料掺量,配合比设计时应考虑布敦岩沥青材料自身的特殊性,将岩矿料与纯岩沥青剥离开来并单独掺配使用;忽略布敦岩沥青中岩矿料的级配组成会对岩沥青混合料性能产生较大影响.

布敦岩沥青改性沥青Superpave使用性能研究

为探讨布敦岩沥青(Buton Rock Asphalt,BRA)对基质沥青使用性能的影响,运用Superpave沥青结合料规范的有关试验评价体系,对不同掺量的BRA改性沥青进行实验室试验.试验结果与分析表明:不同掺量BRA改性沥青135℃时的黏度均小于3Pa·s,满足规范要求,具有良好的施工特性;BRA改性沥青复数模量指数减小,温度敏感性降低;BRA改性沥青高温性能得到明显改善,可用于夏季高温地区;与基质沥青相比,BRA改性沥青的可使用温度范围扩大,其在温差较大地区更适用;BRA对改性沥青低温性能产生消极的影响,但这一点有必要从沥青混合料、路面整体结构方面对BRA改性沥青低温性能进行综合评价,以利于BRA改性沥青进一步的研究和利用.

布敦岩沥青防腐蚀涂料的制备与性能

布敦岩沥青(BRA)是一种天然岩沥青,具备良好的耐腐蚀性能。以BRA替代部分基质沥青,不仅可以改善材料的性能,还可以节约资源,扩大天然沥青的应用范围。以BRA、基质沥青和环氧树脂为主要成膜物质,加入溶剂、填料、助剂、聚酰胺固化剂等物质,采用双组分工艺制备布敦岩沥青防腐蚀涂料。通过正交试验确定最优涂料配方为布敦岩沥青20.0%、硅藻土5.0%、环氧丙烷丁基醚2.0%、环氧树脂20.0%。布敦岩沥青的掺入可以提高涂料的抗变形能力和高温性能,改善其低温性能,还可以提高涂料涂层的防腐蚀性能。掺入BRA的过程只是物理过程;侵蚀过程中氯盐与涂料未发生化学反应。

布敦岩沥青湿法工艺掺量对改性沥青混合料性能的影响

为研究采用湿法工艺布敦岩沥青掺量对改性沥青混合料使用性能的影响,采用70号A级道路石油沥青作为基质沥青,制备了最大掺量为基质沥青40%的布敦岩沥青改性沥青.进而采用石灰岩集料,对不同掺量改性沥青进行了AC-20C的沥青混合料马歇尔配合比设计.通过实验室试验,确定了不同掺量布敦岩沥青改性沥青混合料的车辙试验动稳定度、浸水马歇尔试验残留稳定度与冻融劈裂试验残留强度比、弯曲试验破坏应变、渗水系数,还有20℃、15℃抗压回弹模量、15℃劈裂抗拉强度.试验结果与结果分析表明,随着布敦岩沥青掺量的增加,改性沥青混合料的高温稳定性、水稳定性、抗渗性、刚度和强度均不同程度逐渐得到提高.随着布敦岩沥青掺量的增加,改性沥青混合料的低温抗裂性先提高至一峰值,然后略有回落.对于路用沥青混合料,推荐的布敦岩沥青掺量上限为基质沥青的30%.

BRA改性沥青混合料AC-13C适宜掺量的研究

依托湖南凤大高速公路BRA改性沥青路面试验段,选取5种BRA掺量,对BRA改性沥青混合料BAC-13C的配合比设计和路用性能进行了研究。研究结果表明：BRA中天然沥青可替代部分基质沥青,矿物质可替代部分细集料和矿粉;随着BRA掺量的增加,基质沥青最佳油石比呈线性减小,但其减小量小于BRA中天然沥青的增加量,故BRA改性沥青混合料的总最佳油石比略高于普通沥青混合料的0.1%~0.2%。BAC-13C的各项路用性能均达到改性沥青混合料的技术要求,且BRA的掺入可显著提高沥青混合料的高温稳定性、水稳定性及抗拉强度,但对低温抗拉能力有所影响。因此,BRA改性沥青混合料具有优良的路用性能,适合于南方湿热地区高等级公路沥青路面使用,提出BRA的适宜掺量为混合料质量的2%~4%,最佳掺量为3%。

布敦岩沥青材料性质试验分析

为了揭示布敦岩沥青(BRA)的改性机理,通过抽提和燃烧分离及材料物化和细观试验,对BRA的原材料、矿物质、纯天然沥青和改性沥青的性质进行了分析,并与矿粉和普通道路石油沥青进行了对比。研究结果表明,BRA矿物质比表面积大,呈多孔蓬松石灰岩结构,可用作矿粉;BRA纯沥青属于天然硬质沥青,其沥青质含量高,芳香环结构含量多,沥青质与胶质分子量大,且N和S等杂元素以官能团形式存在,胶体稳定,流变性较差;BRA纯沥青与其矿物质之间具有很强的裹覆和吸附作用,并形成稳定的团粒结构。同时,BRA纯沥青与石油沥青之间相容性好,呈现高度稳定的物理融合,使得BRA能将其优良性质遗传给石油沥青。因此,将BRA掺入石油沥青中,其改性机理主要是天然硬质沥青的增粘作用和石灰岩矿物质的增劲作用,从而可有效提高改性沥青的抗高温、抗剥离、抗变形、抗老化和抗温敏等性能,是一种优良的路用改性剂。

BRA改性沥青混合料路用性能研究

为了分析BRA改性沥青混合料的路用性能,通过普通沥青混合料和三种不同掺量的BRA改性沥青混合料AC-13C的路用性能对比试验研究,结果表明,随着BRA掺量的增加,沥青混合料的强度、抗变形能力、高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性、密水性与抗滑性等路用性能得到明显提高,其中,以20%BRA掺量的综合路用性能改善效果最佳.因此,建议实际工程应用中选取BRA掺量为20%左右.

布敦岩沥青与粗集料黏附性能评价方法

为评价布敦岩沥青(BRA)与粗集料的黏附性能,根据粒径差异提出干拌称重法,给出定量评价指标——黏附系数δ,分析了粗集料岩性种类和布敦岩沥青预热温度对2种材料黏附性能的影响.借助表面能理论,通过分析不同粗集料岩沥青体系的黏附功Wa,验证了采用干拌称重法评价布敦岩沥青与粗集料黏附性能的有效性.结果表明:粗集料岩性种类和布敦岩沥青预热温度均对2种材料黏附性能有显著影响,推荐布敦岩沥青预热温度为90~96℃.

岩沥青SBS复合改性沥青混合料的性能与机理

通过室内试验评价了布敦岩沥青(BRA)改性剂以及BRA-SBS复合改性措施对沥青混合料路用性能的影响;采用X射线衍射仪对岩沥青进行测试,结合相关理论分析了岩沥青对沥青混合料的改性机理.结果表明:BRA改性沥青混合料能达到与SBS改性沥青混合料相近的高温稳定性、水稳定性和抗疲劳性能;BRA改性沥青混合料的低温抗裂性较低,难以满足冬寒区路面表面层的低温抗裂性要求,采用BRA与低剂量SBS复合改性的沥青混合料可以用于各种温度分区的路面表面层;由于BRA中的矿物成分主要是方解石,因此BRA与沥青之间的反应是一个物理共混过程,BRA中沥青固有的高黏度和耐久性是改善沥青混合料性能的主要原因.

天然岩沥青对沥青路用性能的影响研究

采用布敦岩沥青及国产青川岩沥青分别对基质沥青进行改性,应用动态剪切流变试验、低温弯曲梁流变试验及旋转薄膜老化试验,全面研究岩沥青类型及掺量对沥青的高温流变性能、低温流变性能和抗老化性等路用性能的影响。试验结果表明:岩沥青的掺加对基质沥青的路用性能具有良好的改善作用;对于不同类型岩沥青,沥青的高温流变性能均随着岩沥青掺量的不断增大而不断改善,低温流变性能则略有降低,抗老化性能不断增强;在相同岩沥青掺量条件下,国产青川岩沥青对沥青的高温性能、低温性能及抗老化性能等路用性能的改善效果均优于布敦岩沥青。

印尼布敦岩沥青改性沥青性能研究

以埃索70″沥青作为基质沥青，对不同掺量的印尼布敦岩沥青改性沥青的性能进行了研究，试验结果表明，随着岩沥青掺量的增加，改性沥青的抗变形能力、感温性能、高温性能和低温性能得到提高．同时，岩沥青为天然沥青且不含蜡，可有效提高改性沥青的抗老化能力．据此推荐了改性沥青综合性能优良的岩沥青，其适宜掺量为10％～20％，从而为岩沥青的应用提供了参考．