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。

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%。

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.

BRA及BRA复配SBS改性温拌沥青混合料配合比设计与性能评价

为了合理确定温拌布墩岩沥青(BRA)混合料的最佳拌和压实温度,评价BRA及BRA复配SBS改性温拌沥青混合料的路用性能和水温耦合作用下的耐久性。对不同压实温度下的温拌和热拌BRA改性沥青混合料试件的空隙率进行对比分析,并通过车辙试验、低温弯曲试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验及汉堡车辙试验研究了温拌BRA改性沥青混合料的路用性能。结果表明,采用“等空隙率法”确定温拌BRA改性沥青混合料拌和压实温度合理可行;随着BRA掺量增大,BRA和BRA复配SBS温拌改性沥青混合料的高温稳定性和水稳定性显著提高;在高温多雨地区推广应用BRA复配SBS温拌沥青混合料具有较好的技术优越性;实际工程中建议BRA的适宜掺量为20%。

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。

SBS及BRA岩沥青改性沥青混合料性能比对研究

通过对BRA岩沥青改性沥青混合料与SBS改性沥青混合料进行室内性能对比试验,同时结合宝鸡至陕甘界高速公路的工程项目实施,探讨了BRA岩沥青改性沥青混合料的技术优势,为岩沥青改性沥青混合料的广泛应用提供了技术参考。

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。

硅藻土/BRA岩沥青复合改性沥青组成优化及其混合料性能研究

为了协同改善沥青混合料的高低温性能与水稳定性,将硅藻土与布墩岩沥青(BRA)进行复配,以获得综合路用性能优异的沥青混合料。基于硅藻土/BRA复合改性沥青锥入度试验、软化点试验、直接剪切试验优化了适宜的硅藻土与BRA掺配范围,并研究了硅藻土/BRA复合改性沥青混合料的路用性能。结果表明:掺入硅藻土和BRA复合改性剂可显著降低基质沥青的锥入度、提高软化点、提高抗剪切强度;可显著提高沥青混合料的高温稳定性与水稳定性,同时降低单轴贯入剪切强度对试验温度的敏感性。14%硅藻土与20%BRA复合改性的沥青混合料具有良好的低温抗裂性能和优异的水稳定性。

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。

BRA改性沥青及其混合料性能研究

以克拉玛依70#沥青作为基质沥青,进行了不同掺量BRA改性沥青性能试验研究。结果表明,随着BRA掺量的增加,改性沥青的感温性能、高温性能和低温抗裂性能均有显著提高,并据此推荐BRA的适宜掺量是20%。另外,为了进一步检验BRA的路用性能,还进行了基质沥青混合料和掺量20%BRA改性沥青混合料的车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验和低温弯曲试验,结果显示,BRA改性沥青混合料是一种性能优良的沥青混合料。

印尼布敦岩沥青(BRA)在路面工程中的应用研究

通过对印尼布敦岩沥青的分析研究,结合京建线铁门关至孤山子段大修工程实例,分析了该沥青在路面工程中的成功应用,并对工程应用中取得的经验及应用效果进行了全面的总结。

BRA/SBS复合改性沥青混合料路用性能研究与工程应用

大交通量和重载对沥青路面的抗车辙性能提出严峻考验,为了提升沥青混合料的抗车辙性能,减少沥青路面车辙,延长路面使用寿命,在常规沥青混合料中添加高灰分岩沥青BRA和聚合物改性剂SBS,形成复合改性沥青混合料。为研究复合改性沥青混合料的路用性能,首先进行了高灰分BRA与SBS复合改性岩沥青混合料的制备,然后对其路用性能性能进行了测试,并且与改性Sup20和高模量EME-14两种混合料进行对比,最后在实体工程中进行了示范应用。试验结果表明:采用高灰分BRA和SBS对普通沥青进行复合改性,能有效提高沥青混合料的高温稳定性和水稳定性,且对提高沥青路面的抗车辙性能和抗水损害性能具有显著改善作用;工程实践表明,BRA/SBS复合改性沥青路面在行驶质量、车辙深度、抗滑性能和路面结构强度等方面均表现良好,尤其在抗车辙能力上有明显优势。

岩沥青BRA对沥青胶浆粘度及流变性能的影响研究

按照1.2的粉胶比,将BRA中的灰分以0%、25%、50%、75%、100%的比例取代矿粉,分别制备BRA单一改性的沥青胶浆A与BRA和SBS复合改性的沥青胶浆B,通过采用沥青胶浆常规指标测试试验、粘度及DSR试验,研究了BRA对沥青胶浆常规性能、粘度以及流变性能的影响规律。结果表明:掺入BRA后沥青胶浆的硬度增大,稠度增加,延度略有降低,高温性能提升显著,而低温抗裂性能改善并不明显;BRA单一改性的沥青胶浆A粘度随矿粉取代比例的增加而增大,高温抗变形能力提升,而BRA与SBS复合改性的沥青胶浆的高温性能和施工和易性均得到改善,施工难度降低;BRA的掺入使得沥青胶浆的复合模量增大、相位角减小,有效降低了沥青胶浆中的粘性成分,改善了其弹性恢复性能,同等荷载条件下提升了沥青胶浆的高温抗变形能力。

BRA改性沥青混合料的室内试验研究

以布敦岩沥青作为改性剂,70号基质沥青作为基础沥青,进行试验室内的布敦岩沥青改性沥青的生产制备,对AC-13C和AC-20C2种代表性级配沥青混合料的技术性能进行了试验研究,并对3%BRA最佳掺量的改性沥青混合料进行力学性能试验。结果表明:1BRA的掺入对沥青混合料高温性能和水稳定性的改善效果明显,不同矿料级配组成对BRA改性沥青混合料的路用性能影响较大;2低剂量BRA的掺入对沥青混合料低温抗裂性能的改善效果并不明显;33.0%BRA最佳掺量下改性沥青混合料的各项力学性能比基质沥青混合料有了大幅度的提高,适用于各气候地区公路路面结构层的铺筑。

布敦岩沥青(BRA)改性沥青的制备及耐老化性能研究

针对传统沥青改性剂价格昂贵、与基质沥青配伍性差及对沥青耐老化性能改善有限等缺点,采用布敦岩沥青(BRA)对基质沥青进行改性,通过正交试验和极差分析确定了BRA改性沥青最佳制备参数为剪切时间55 min、剪切温度175℃、剪切速率5 000 r/min;在此基础上,对不同梯度掺量下的BRA改性沥青进行热氧及光氧老化处理,并对老化后的BRA改性沥青的针入度、软化点、延度、黏度进行测定,发现随着BRA掺量的增加,改性沥青物理性能及耐老化性能有显著增长并逐步提高;综合动态剪切流变试验、弯曲梁流变试验、四组分分析试验及红外光谱试验,对比相同及不同掺量下BRA改性效果,结果表明:BRA改性沥青的高温性能、低温性能、胶体稳定性及耐老化性能较基质沥青均有明显的提高,BRA作为改性剂能够对包括耐老化性能在内的多种路用性能产生显著的改善作用。

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。

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℃.