Effects of carbonaceous conductive fillers on electrical and thermal properties of asphalt-matrix conductive composites

The relationship between thermal/electrical conductivity enhancement in asphalt-matrix mixtures and the properties of filling conductive particles is studied. The thermal properties with filling the carbon fiber, graphite conductive particles in asphalt-matrix mixtures are investigated. Based on the generalized effective medium theory （ EMT ）, the effective thermal and electrical conductivity of carbon fiber/asphalt and graphite/asphalt composites are theoretically elucidated. The theoretical results are found to be in reasonably well agreement with the experimental data. Moreover, the theoretical and experimental results show that the large-aspect-ratio shape of particles can help to achieve a large enhancement of effective conductivity, and the use of disk-like high conductivity particles can limit the additive contents for preserving the volumetric properties and mechanical properties of asphalt composites. The generalized effective medium theory model can be used for predicting the thermal and electrical properties of asphaltmatrix composites, which is still available for most of the thermal/electrical modifications in two-phase composites.

多裂缝形式下沥青混合料梁裂缝扩展研究

采用接近实际路面受力形式的平面支撑方式,对从参考标准高速公路搅拌、摊铺、碾压方式形成的沥青混凝土路面切割下的沥青混合料梁试件,开展表面、底部裂缝共存形式下路面面层裂缝扩展模拟,以期研究沥青路面面层顶部、底部裂缝共存形式下的裂缝扩展行为;针对沥青混凝土路面为包含沥青基质、骨料、空隙等的多相复合材料特点,基于ABAQUS平台建立沥青混合料梁细观异质模型,探讨了该模型下裂缝偏离跨中不同距离下裂缝扩展行为。在此基础上,进一步对复合小梁均质、细观异质模型偏裂缝形式下裂缝扩展过程中应力分布进行了对比分析,得出两者应力状态存在明显的不同,均质模型应力分布总体较均匀、突变不明显;细观异质模型则刚好相反,应力分布极不均匀,骨料周边应力突变较明显。两种模型对比而言,细观异质模型能够更好地解释试验过程中梁裂缝扩展沿着骨料周边进行,并且试验过程中骨料周边出现多裂纹的现象。梁细观异质模型数值模拟为建立更准确的路面裂缝扩展模型提供了参考。

紫外老化对沥青化学组成与分子结构的影响

为研究紫外老化对沥青微观结构的影响,通过对4种沥青分别进行4组分、红外光谱和核磁共振等试验,研究紫外老化下沥青的4组分、特征峰、官能团等化学组成指标和氢谱图、碳谱图、氢原子含量、分子结构参数等分子结构指标的变化,并通过分子结构指标对化学组成指标的表征,分析分子结构变化对沥青化学组成变化的影响。结果表明:紫外老化后沥青更趋于形成沥青质分子,而沥青质的转化来源主要为芳香分,且含量越高老化后的损失率越高;同时羰基和亚砜基会随着老化的时间增加先快速增加之后趋于平缓,其中羰基指数可表征沥青老化的产生,而亚砜基指数可评价沥青抗老化的能力。紫外老化下沥青芳香环会发生缩合程度增大、环烷基取代基增加以及氢的取代、结构异化等反应;同时高紫外光子能量也会使脂肪碳发生断键,断键的脂肪碳连接到芳香环上提高了化学稳定性。由表征分析可见,沥青的化学组成主要受芳香结构、支化度和芳香环系缩合指数的影响较大。

胶粉复合改性沥青的研制及工业化生产

以某公司加工的环烷基和中间基原油为原料,通过优化原油配比,采用常减压蒸馏工艺,通过控制减压蒸馏工艺条件,生产出符合技术标准要求且能够用于改性沥青的基质沥青原料。通过筛选与基质沥青配伍性好的胶粉、助剂添加比例及工艺条件优化,研制出符合技术规范要求的胶粉复合改性沥青并进行了工业试生产。对工业生产的产品检测及专业部门鉴定结果表明,胶粉复合改性沥青产品各项技术指标符合JT/T798-2019《路用废胎胶粉橡胶沥青》技术要求,成功实现了工业化生产和应用。

基质沥青对微表处性能的影响研究

为研究不同的基质沥青对微表处用改性乳化沥青以及微表处混合料性能的影响,文中选用4种不同品牌的70号沥青制备了SBR改性乳化沥青,并对改性乳化沥青以及其制备的微表处混合料的综合性能进行了对比分析。结果表明,基质沥青种类对改性乳化沥青以及微表处混合料的性能均有较大影响,但基质沥青的常规性能与乳化沥青的乳液稳定性以及残留物性能之间并无明显的相关关系;4种基质沥青中,微表处混合料拌和施工性能最好的为中海沥青,最差的为金陵沥青,而综合路用性能相对较好的为中海和壳牌沥青,相对较差的为金陵和镇海沥青,在实际施工过程中,改性乳化沥青采用的基质沥青经过配合比设计验证后,不应随意替换基质沥青的品牌及种类。

轻度解交联橡胶粉干法改性SMA13性能研究

通过沥青混合料车辙试验、小梁弯曲试验、冻融劈裂及浸水马歇尔试验,研究了不同掺量轻度解交联橡胶粉(LDCR)对干法改性SMA13高温性能、低温性能与水稳定性的影响。结果表明,掺入LDCR提高了SMA13的高温性能,尤其当掺量≥2%时,混合料的动稳定度超过4.5%SBS改性SMA13(对照组);2%掺量的LDCR干法改性SMA13低温抗裂性最优;总体上LDCR干法改性SMA13的水稳定性低于对照组。综合考虑,LDCR的最佳掺量为2%,与对照组相比,可降低材料成本约5%。

蓬莱气区超深层古岩溶储层参数校正与有效性评价方法

蓬莱含气区灯影组为四川盆地重要产能接替区,井深在6000~9000 m之间,属于超深层古岩溶缝洞性储层,储层储集空间类型多样,镜下见缝洞多被沥青、硅质等物质充填,受组构控制的粒间溶孔、粒内溶孔及不受组构控制的溶洞、溶缝、构造缝等发育,使得孔隙结构复杂,非均质性强,测井有效性识别存在较大难度。本文基于岩石物理实验对电阻率、声波时差、纵横波速度比等储层参数进行特殊矿物校正,通过刻度井对电成像拾取缝洞参数进行校正,最后基于测试资料,利用“一孔一包络一衰减一气测”构建了储层有效性综合评价指数,建立了储层有效性判别标准,有效储层判准率达95%以上,形成了超深层岩溶缝洞型储层有效性判别技术,可为该地区超深层测井解释提供技术保障。

硅烷偶联剂对半柔性路面材料性能增强机理研究

为研究掺加硅烷偶联剂对半柔性路面材料的性能影响规律及作用机理,采用马歇尔稳定度、车辙、低温弯曲、冻融劈裂等试验,测试了添加不同掺量硅烷偶联剂的半柔性路面材料的力学性能与路用性能,并确定硅烷偶联剂的最佳掺量,采用高拍仪等仪器观察硅烷偶联剂基于界面改性原理的微观改性机理。结果表明:随着硅烷偶联剂掺量的增加,半柔性路面的高温性能、低温性能和水稳定性能均发生了不同程度的提高,同时其掺量对性能的影响存在峰值,马歇尔稳定度、动稳定度、弯拉应变与冻融劈裂强度比均在掺量为0.5%左右处达到峰值,超过峰值后性能随掺量增加而下降,最终确定硅烷偶联剂的最佳掺量为0.5%。通过测定连通空隙率和灌注率的变化定量反映界面紧密度,通过对比观察普通半柔性路面材料与硅烷偶联剂最佳掺量下的半柔性路面材料的水泥-沥青界面可明显发现,硅烷偶联剂能够在水泥基灌浆材料与沥青混合料之间发生一系列化学反应,从而通过改变水泥-沥青界面的形态,有效改善水泥-沥青界面稳定度并减少水泥-沥青界面裂缝,结合性能试验,硅烷偶联剂可通过界面优化改善半柔性路面的力学及路用性能。

基质沥青对花岗岩改性沥青混合料动态模量与相位角的影响

为充分利用福建本地储量丰富的花岗岩,降低工程造价,为沥青路面设计提供动态参数,采用花岗岩改性沥青混合料,选择3种品牌基质沥青与花岗岩骨料分别制作AC-16C改性沥青混合料,进行动态模量和动稳定度试验,分析在不同温度和不同加载频率综合作用下改性沥青混合料的动态模量与相位角的变化规律。试验结果表明:随温度的升高和加载频率的减小,3种品牌基质沥青AC-16C改性沥青混合料的动态模量均逐渐减小;相位角的变化规律随温度变化较复杂,高硫沥青品牌的基质沥青AC-16C改性沥青混合料在高温低频时动态模量相对较大,相位角相对较小。试验结果可用于预测和分析不同温度与加载频率条件下的沥青路面行为特征,为沥青路面设计提供参考。

路面面层材料纳米改性沥青的制备及性能研究

为改善基质沥青作为路面面层铺装材料,导致高温变形、低温开裂和路面渗水等病害现象。利用纳米SiO_(2)材料配合SBR改性剂对基质沥青进行改性处理,利用高速剪切乳化仪制备改性沥青试样。通过改性后的3项指标数值选择纳米改性材料与基质沥青的合适比例,以2%纳米SiO_(2)+3%SBR改性材料“掺量”组合为例评价路面面层材料的综合应用性能。结果表明:经过改性后的沥青在处于-12、-15和-18℃环境时的2项低温测试指标数值均优于原始沥青材料,在60℃高温环境下的抗车辙病害性能提高了41.18%,同时,纳米改性沥青相比于基质沥青的浸水稳定度与劈裂强度比分别提高了8.58%和10.03%,说明能够有效优化沥青材料的高温稳定性、防低温开裂效应和抗水损性能。

市政道路改建中桥梁伸缩缝沥青路面平整度施工技术应用研究

在路面平整度施工过程中,受桥梁伸缩缝结构特殊性的影响,路面平整度较低,为此,文章选择基质沥青材料和集料的性能指标参数,按照横向伸缩缝和纵向伸缩缝采取了针对性的施工措施。测试结果显示,施工路面的IRI最大值达到了1.67,最小值达到了1.32,平整度水平较高。

新疆高温抗车辙地区沥青老化性能的对比研究

为研究不同沥青在新疆高温抗车辙地区的老化性能衰减规律,本文以新疆本地生产的50#沥青、70#沥青、SBS改性沥青为研究对象,进行了短期老化、长期老化、紫外老化模拟试验,利用沥青基本性质试验、傅里叶变换红外光谱试验、原子力显微镜试验对比分析了不同沥青在该地区的老化性能变化规律。结果表明:SBS改性沥青的官能团指数增长速率小于50#沥青、70#沥青;SBS改性沥青粗糙度参数变化幅度小于50#沥青、70#沥青;在高温抗车辙地区,SBS改性沥青老化衰减速率小于50#沥青、70#沥青,耐老化性能更优。

寒冷地区基体沥青混合料空隙率对灌注式复合混凝土路面性能的影响

灌注式复合混凝土的水泥基材料用量取决于基体沥青混合料空隙率的大小,为确定适应于寒冷地区灌注式半柔性路面基体沥青混合料的最佳空隙率范围,通过调整关键筛孔,设计了空隙率范围在18%~35%之间的5种集配,灌浆并进行对比试验,研究结果表明:基体沥青混合料空隙率控制在18%~24%之间的灌注式半柔性路面更适应寒冷地区的抗裂抗冻要求。

基体空隙率对灌浆沥青路面路用性能的影响研究

沥青路面在夏季高温和交通荷载循环作用下会产生车辙病害,严重影响路面的使用寿命,选择灌浆沥青路面结构来缓解沥青路面的车辙病害。为完善灌浆沥青路面的设计要求,对不同基体沥青混合料空隙率(20%、23%、26%和29%)对灌浆沥青路面路用性能的影响进行了研究。结果表明:提高基体沥青混合料的空隙率可有效提高灌浆沥青混合料(GAC)的高温抗车辙性能,但会降低混合料的低温抗裂性能,需要根据灌浆沥青路面的现场环境和交通情况进行基体沥青混合料设计。

不同USP掺量温拌沥青混合料性能对比研究

为响应国家提倡的低碳、节能环保的施工生产方式,通过在70#基质沥青中加入USP低温添加剂降低沥青混合料生产与施工过程中的温度,同时对比传统热拌沥青混合料、USP低温沥青混合料和USP低温改性沥青混合料的路用性能。采用掺量为3%和4.5%的USP低温沥青混合料进行对比试验,结果表明,加入USP低温添加剂的沥青混合料比传统热拌沥青混合料温度降低40℃,随着USP掺量增加,未经过改性与经过改性的USP低温沥青混合料的冻融劈裂强度比均呈下降趋势,而经过改性的USP低温改性沥青混合料能够在温度降低40℃的基础上保证良好的水稳定性和高温性能。

原材料特性对沥青胶结料降黏效果的影响

通过选取油分改性剂、温拌剂、基质沥青、温拌型材料USP,进行改性沥青对比试验,研究原材料特性对沥青胶结料降黏效果的影响。结果表明,改性沥青(不同油分和USP)能够降低沥青的软化点、黏度;显著降低沥青的拌和与压实温度;添加量越大,降温的幅度就越大;油分改性效果优于USP。“油+温拌剂”的组合式研究表明,温拌剂在较高油分改性沥青内的降黏效果十分微弱,甚至出现黏度增大的情况。高含量的重质组分(胶质+沥青质)的基质沥青对环烷油和芳烃油均具有较好的适用性,施工温度可降至30~35℃,同时施工温度的降黏效果也优于高含量轻质组分的基质沥青,具有成为新兴温拌剂的潜质。

粉胶比对沥青胶浆低温黏结强度的影响

选用SBS改性沥青,通过沥青胶浆低温黏结强度定量测试技术,研究了在不同低温条件下不同粉胶比对沥青胶浆低温黏结强度的影响机理,并确定了最佳粉胶比。研究结果表明:低温环境、粉胶比对沥青胶浆的低温黏结强度变化规律有显著影响。合适的粉胶比能够提高沥青胶浆的低温黏结强度。大粉胶比会产生填料附聚现象,截面附加破坏点基数增加,导致沥青胶浆低温黏结强度显著下降。此外,环境温度降低,沥青基体强度有所提高,但当温度低于沥青脆化点后,基体发生脆化,从而导致低温黏结强度显著降低。最佳粉胶比的确定应结合当地的低温条件,综合考虑沥青基体的黏结强度、沥青基体脆化状态及沥青填料界面强度效应。

环氧沥青相容性研究进展

环氧沥青作为高性能路面材料引进国内已有十余年,在环氧沥青的国产化过程中,环氧沥青的相容性一直是相关学者研究的重点与难点。对解决环氧沥青相容性的相关方法进行总结,比较相关方法的效果,并对相关方法的机理进行分析。目前,国内学者对于环氧沥青相容性问题的解决取得了一定的成果,但仍有很大的研究空间。

新型温拌沥青改性剂制备与性能研究

以苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、C9石油树脂、硫化剂为原料制备新型温拌沥青改性剂对基质沥青进行改性,测定改性沥青的针入度、软化点、延度来探讨不同组分配合比的新型温拌沥青改性剂对基质沥青性能的影响。结果表明:新型温拌沥青改性剂中SBS、C9石油树脂和硫化剂最佳配合比为5∶3∶6,改性剂的最佳掺量为6%(wt,质量分数),最适宜的拌合温度为150℃,制得的新型温拌沥青的针入度为62.9/0.1mm、软化点为56℃、延度为130mm,黏度为0.152Pa·s,改性效果最佳。

松辽盆地未熟-低熟烃源岩中显微组分组成与生烃组分剖析

本文采用有机岩石学全岩分析方法，通过对松辽盆地青一段以上未熟低熟烃源岩进行显微组分组成分析，结合有机地球化学分析资料指出，壳质组＋藻类体影响了烃源岩的生烃潜力，矿物沥青基质在青一段和嫩一段早期成烃中有重要贡献。