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℃.

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。

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。

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。

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。

低温等离子体活化氯丁橡胶和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物及其复配改性沥青的性能

为提升胶粉改性沥青的性能,以与基质沥青质量比为11/100的氯丁橡胶(CR)和3/100的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)为改性剂制备了改性沥青,采用低温等离子体活化CR/EVA以进一步提升复配改性沥青的性能,研究了单一改性、复配改性和低温等离子体活化复配改性沥青(A-CR/EVA-MA)的路用性能,并使用扫描电子显微镜、原子力显微镜和傅里叶变换红外光谱分析了各改性沥青的微观机理。结果表明,各改性沥青的路用性能均有提升,总体表现为活化复配改性优于复配改性和单一改性;A-CR/EVA-MA的针入度、软化点、延度、布氏黏度及抗车辙因子较基质沥青分别提升了46%、47%、95%、253%和278%,存储稳定性也得到了进一步提高;低温等离子体活化技术增加了改性剂的比表面积和表面官能团含量,提高了改性剂对沥青中轻质组分的吸附能力,促进了CR和EVA与沥青的紧密结合,有效提升了改性沥青的路用性能。

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。

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。

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%。

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。

基于综合指数法的胶粉/SBS复合改性沥青性能评价

为了实现废旧轮胎的资源化利用、将废旧轮胎回收粉碎后用于公路工程的建设,制备了不同胶粉活化度的高掺量双螺杆挤出法(twin-screw extrusion process,TSEP)活化胶粉/SBS复合改性沥青试样,对其常规性能进行测试,采用动态剪切流变仪(dynamic shear rheometer,DSR)对复合改性沥青进行高温温度扫描、多应力蠕变恢复(multi-stress creep recovery,MSCR)试验及线性振幅扫描(linear amplitude scanning,LAS)试验,探究胶粉活化度和掺量对复合改性沥青高温流变特性、高温抗车辙性能及中温抗疲劳性能的影响,同时采用综合指数法综合评价高掺量TSEP活化胶粉复配SBS改性沥青性能。结果表明:高掺量TSEP活化胶粉复配SBS改性沥青的常规指标均得到改善,尤其是ERP-B/SBSCMA黏度最低,相较于其他5种改性沥青具有更好的施工和易性;随胶粉活化度的提高,其复合改性沥青的高温抗车辙性能有所下降。33%胶粉掺量的ERP-B/SBSCMA的高温性能优于20%胶粉掺量的ERP-B/SBSCMA-20;随着温度的升高,车辙因子提高了9%~40%;抗疲劳性能也有所提高。ERP-B的活化程度适中,其复合SBS改性沥青具有良好的常规性能、高温抗变形性能及中温抗疲劳性能。

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。

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。

大掺量橡胶粉对沥青玛蹄脂碎石混合料低温性能的影响

为提高废旧轮胎的回收利用率,将轮胎粉碎加工成橡胶粉,采用等体积法替换石灰石集料,优化橡胶粉级配设计,制备聚酯纤维掺量0.4%和不同橡胶粉替代率(0、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%)的沥青玛蹄脂碎石混合料(stone mastic asphalt, SMA)。基于马歇尔稳定度试验和半圆弯曲(semi-circular bending, SCB)试验,采用SCB试件的极限拉应力、断裂能、断裂韧性和断裂劲度综合分析了不同低温环境下橡胶粉对SMA-13沥青混合料抗裂性能的影响。结果表明:SMA-13沥青混合料的最佳沥青用量与橡胶粉掺量成正比,橡胶粉掺量的增加会提高混合料的弹性性能。与石灰岩沥青混合料相比,橡胶粉沥青混合料抗裂能力更加稳定和优异。当橡胶粉替换率为3%时,SMA-13沥青混合料抵抗变形能力最强,可显著提升其低温性能,为沥青路面材料组成设计提供了理论依据。

密级配橡胶沥青路面降噪技术原理与研究综述

密级配橡胶沥青路面是低噪声路面发展的新形式。为了推动低噪声路面的发展,阐述了轮胎/路面噪声的产生、增强机理及密级配橡胶沥青路面的降噪机理和降噪效果。首先介绍大孔隙和密级配两种类型降噪沥青路面及其降噪机理,然后对轮胎/路面噪声的产生和增强机制进行论述,接着针对密级配降噪沥青路面降噪模式、胎路噪声的影响因素及检测方法进行重点评述,最后对密级配低噪声沥青路面的发展及优化方向进行展望。大多数低噪声沥青路面都偏向于开级配大孔隙类型,对密级配沥青路面的降噪机理及实现路径研究较少。开级配大孔隙沥青路面在孔隙堵塞时,其降噪效果急剧下降,并且堵塞的孔隙难以恢复,这制约了其广泛使用。而密级配橡胶沥青路面通常依靠自身丰富的表面纹理及橡胶颗粒的弹性实现吸声阻尼降噪,故不存在上述不足。密级配橡胶沥青路面虽在降噪效果方面不如开级配大孔隙路面,但因其优异的路用性能和持久稳定的降噪效果,已成为低噪声路面在实际工程应用中的重要选择。为了更好应用密级配橡胶降噪沥青路面,未来应重点研究影响其降噪效果的诸多重要因素,如橡胶颗粒的掺入方式、粒径和掺量等。

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。