高模量改性沥青的零剪切黏度研究

零剪切黏度(Zero-shear Viscosity, ZSV)是表征沥青抵抗永久变形能力的高温性能评价指标。为明确不同测试方法及计算模型对高模量改性沥青的ZSV计算值的影响及适用性,以推广高模量改性剂在道路工程的应用,采用动态剪切流变仪对基质沥青(Base Asphalt, BA)和含不同质量分数改性剂的高模量改性沥青(K1-HMB)进行60℃频率扫描试验和60℃稳态流动试验,并采用Cross流变模型及Carreau流变模型分别拟合沥青的ZSV,最后采用灰色关联分析法探讨ZSV与软化点之间的关联程度。结果表明:BA及K1-HMB属于伪塑性流体,在加载频率作用下均呈现剪切变稀的特征;含0.6%改性剂的K1-HMB具有最高的弹性恢复能力,K1-HM改性剂的建议质量分数为0.4%~0.6%;60℃频率扫描试验结合Cross模型计算的ZSV拟合值具有最高的可信度,可作为高模量改性沥青高温性能的评价指标。

富油型高黏高弹桥面铺装过渡层材料服役性能研究

针对混凝土桥面板铺装工程对铺装层材料的性能需求,提出富油型高黏高弹桥面铺装过渡层材料,开发出60℃黏度>70万Pa·s的过渡层材料专用高黏高弹改性沥青,研究了不同油石比、不同级配、不同厚度的过渡层材料与组合结构的服役性能规律.结果表明:富油型高黏高弹过渡层材料具备优异的高温、低温,以及水稳定性能,在组合结构的形式中与混凝土桥面板的25℃的剪切强度、拉拔强度分别达到0.98、0.71 MPa.动态荷载下,随着油石比与厚度的提高,组合结构试件的初始裂纹出现、裂缝扩展速度降低,起到阻止裂缝传递与反射的作用,在0.2应力水平下铺装层组合结构疲劳寿命可达到10万次.超薄组合铺装结构服役性能优异,可有效防止铺装层出现推移、拥包、开裂等桥面病害.

直投式高黏改性沥青混合料路用性能试验

高黏改性沥青是决定排水沥青路面使用性能的关键因素之一。为了评价改性剂类型、掺量及生产工艺的影响,分别采用车辙、半圆弯曲、浸水马歇尔、冻融劈裂和浸水肯塔堡飞散试验对高黏改性沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性进行测试,通过微观形貌特征对改性剂在沥青中的工作机理进行分析。研究结果表明:不同因素对沥青混合料空隙率的影响很小。在相同的掺量和生产工艺下,与常规的泰孚派克(Tafpack super,TPS)高黏改性沥青混合料相比,热塑性树脂(thermoplastic resin,TPR)高黏改性沥青混合料具有更优的低温抗裂性、相当的水稳定性和略差的高温稳定性,但是两者的路用性能在统计学意义上无显著差异。TPR改性剂掺量的提高可以明显提升混合料的各项路用性能;当以70#普通沥青和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(styrenic block copolymers,SBS)改性沥青作为基质沥青时,TPR改性剂掺量分别达到13%和9%,其混合料路用性能即可满足排水沥青混合料的技术要求。总体上看,改性剂掺量和生产工艺对各项路用性能均有显著影响,其中改性剂掺量的影响大于生产工艺。从微观形貌角度证实采用直投法时沥青中存在颗粒结团,部分改性剂颗粒与沥青的不完全混融导致直投法的改性效率低于剪切法,因此采用直投法时应适当增加改性剂掺量。研究结果可为排水沥青路面的材料设计提供有益的参考。

猎德大桥钢桥面铺装维修方案研究与工程实施

首先,分析了猎德大桥钢桥面铺装的病害特点。结合猎德大桥钢桥面铺装层的现状,在考虑施工时间和交通通行的情况下,开展了猎德大桥钢桥面铺装维修方案的研究。确定了保留RA05层,翻新SMA10的维修方案,同时,对猎德大桥铺装层材料进行比选,确定选用PG-100高黏改性沥青SMA10作为铺装上层,选用PG-82改性沥青作为粘结层。其次,介绍了PG-100高黏改性沥青SMA10铺装维修方案的内容和施工要点。最后,对新铺的桥面状况持续观察一年,检测结果都达到了预期目标。猎德大桥钢桥面铺装维修方案为类似工程提供了参考。

室内老化作用下高黏改性沥青性能研究

在中国海绵城市建设快速发展的过程中,多孔沥青路面得到了广泛应用。用于多孔沥青混合料的高黏改性沥青经历了复杂的老化环境。采用室内实验探究了不同老化作用对高黏改性沥青的影响,分别采用了三大指标、60℃动力黏度、PVN和MSCR进行测试,并通过FT-IR阐述了其老化机理。结果表明:老化作用会导致高黏改性沥青高温性能增加,黏度提高,弹性恢复能力增大;其老化作用是由沥青自身老化和增黏剂、SBS树脂降解两部分导致,其中沥青自身老化占主导因素。本研究可为解决多孔沥青路面用高黏改性沥青结合料的老化行为提供思路。

高性能高黏性改性沥青性能研究

依托实际工程,对高性能高黏性改性沥青于道路施工中的应用进行研究,从原材料选择出发,对HVA-H高黏性改性沥青、HVA高黏性改性沥青、粉末高黏性改性沥青分别进行针入度、软化点、延度及黏度试验,研究其流动性、温度敏感性、塑性及黏度。试验结果表明:HVA-H的温度敏感性、流动性、塑性及黏度性能最佳,在施工过程中可选用HVA-H作为高黏性改性剂。

大空隙率排水沥青路面施工技术探析

文中以北京市某市政道路为例,采用复合高黏改性沥青进行PA-13沥青混合料级配设计,明确大空隙率排水沥青路面施工关键技术,施工后对路面排水性能和压实度进行检测分析。结果显示,该路面渗水系数最高可达7623 mm/min,排水沥青路面空隙率大,排水效果良好,显著高于规范值4500 mm/min,有效降低了路面积水对行车安全的影响,路面压实度可达98.8%,保证了大空隙率路面沥青的稳定性。

基于干法和湿法工艺的排水路面施工控制及应用评价

依托广西某高速公路沥青路面专项养护项目试验段实施干法和湿法工艺的排水路面,对两种工艺的施工控制和应用效果进行了总结及评价。为保障排水路面的功能性与耐久性,首先对原材料指标展开控制,将SBS改性沥青如软化点、弹性恢复、储存稳定性等关键指标进行了提升,继而保证以此为基础改性的高黏沥青指标符合试验段重载高温多雨的环境特点;将表征细集料洁净程度的指标做出调整,以保证与改性沥青的黏附性,防止早期水损害的发生。在施工工艺方面对两种工艺的拌和时间和摊铺、碾压的温度、速率提出了控制条件。最后通过测试排水沥青混合料的路用性能和现场测试得出两种工艺的性能较为接近,但湿法下的路用性能因高黏剂分散均匀性更好略优于干法工艺。

SBS与胶粉复合改性沥青制备及多孔混合料性能评价

为利用废胶粉(crumbrubber,CR)制备用于多孔沥青混合料(porousasphalt,PA)的高黏改性沥青,通过SBS与CR复合并添加增粘剂与稳定剂制备了高黏改性沥青,根据针入度、软化点、延度和60℃动力黏度确定了SBS与CR的最佳比例及增黏剂用量,并研究了PA-13的路用性能。结果表明:SBS与胶粉对沥青针入度和软化点具有一定改善作用,然而SBS对沥青延度改善作用有限且胶粉对其有负面影响;SBS与胶粉均能提高沥青的动力黏度,且根据性能推荐高黏改性沥青中SBS、胶粉、增粘剂的用量分别为5.5%、14%、3%;PA-13路用性能测试成果表明自制的高黏改性沥青能够为混合料提供杰出的高低温和水稳定性。此外,与高黏沥青相关文献相比,自制高黏沥青性能优良。

基于LT-HVA高黏改性沥青的超薄磨耗层性能研究

为了探索LT-HVA高黏改性沥青超薄磨耗层的路用性能,以LT-HVA高黏沥青改性剂为原材料,同时引入TPS高黏沥青改性剂为对比项,对于超薄磨耗层用高黏沥青的性能展开试验研究,分析了其内聚力与黏聚力,并对高黏沥青超薄磨耗层的抗滑性能及排水性能进行了试验研究。研究结果表明:LT-HVA高黏改性沥青和TPS高黏改性沥青均具有出色的常规技术性能;TPS高黏改性沥青的最大应力峰值略高,且在拉伸过程中的强度损失率较小,但是优势并不明显;LT-HVA高黏改性沥青拥有更大的接触角,黏聚力更大;LT-HVA高黏改性沥青超薄磨耗层沥青混合料与TPS高黏改性沥青超薄磨耗层沥青混合料具有相似的抗滑与排水性能。

化学反应型高黏沥青的制备与性能评价

为简化高黏沥青的制备流程、提高生产效率及降低改性剂掺量,基于自主研发的化学反应型改性剂研究了高黏沥青的宏微观性能。采用纯搅拌工艺进行了化学反应型高黏沥青的制备,通过基础物理指标及红外光谱结果完成了反应时长的优选;分析了不同改性剂掺量下化学反应型高黏沥青的微观形貌、改性机理及性能变化规律,并结合高黏沥青混合料的路用性能测试,完成了改性剂掺量的优选。结果表明:化学反应型高黏沥青可以采用纯搅拌工艺制备,其宏观性能和热存储稳定性优异,相应的沥青混合料也具有路用性能优势;建议的搅拌时长为3 h,建议的改性剂掺量为沥青质量的7%~8%。

高黏沥青的制备及其混合料路用性能研究

以乙烯-甲基丙烯酸共聚物、聚酮、低密度聚丙烯、PTW树脂及助剂通过接枝反应研发的高黏改性剂进行高黏沥青的制备及高黏沥青混合料SMA-13路用性能研究工作。通过荧光显微和红外光谱试验,揭示了高黏改性剂的改性机理;通过60℃动力黏度、布氏黏度、针入度、软化点、延度试验对高黏沥青的黏度、物理性能和存储稳定性进行评价;利用不同掺量的高黏改性剂进行干法高黏混合料的制备,并与湿法高黏混合料及SBS改性沥青混合料进行路用性能对比。结果表明:高黏改性剂与沥青有着良好的相容性;高黏沥青中出现了新的吸收峰,改性剂对沥青存在化学改性作用;高黏沥青的黏度和物理性能随着改性剂掺量的增加而提升,各掺量高黏沥青存储稳定性良好;湿法和干法工艺下,以该改性剂制备的高黏沥青混合料均有较好的路用性能;干法应用时,改性剂存在一最佳掺量约为沥青质量的11%,在此掺量下,干法工艺制备的高黏沥青混合料的路用性能略低于湿法工艺。

高黏改性沥青研究进展

高黏改性沥青因具有黏度高、耐老化等优异的路用性能,被广泛应用于桥面铺装层、多孔沥青路面等对结合料性能要求较高的沥青混合料中。高黏改性沥青种类繁多,不同类型高黏改性沥青黏度等性能差异较大,适用场景不同。综述了不同种类高黏改性沥青的国内外研究现状,论述了不同类型高黏改性沥青的改性与增黏机理,综合比较了改性剂种类、掺量等因素对高黏沥青黏度、软化点和流变性能等关键性能的影响。最后总结了高黏改性沥青的应用场景,展望了高黏改性沥青未来研发趋势,对高性能沥青混合料铺装层路用性能的提升具有重要意义。

高黏复配改性沥青低温性能试验评价

为了进一步提升开级配沥青混合料的低温抗裂性能,选用改性剂制备不同类型高黏改性沥青并对其进行压力老化(PAV)试验模拟长期老化,通过针入度、延度和弯曲梁流变试验(BBR)对比分析高黏改性沥青低温性能,同时基于Burgers模型拟合分析其低温蠕变行为,综合评价高黏改性沥青的低温抗裂性能。结果表明:对比基质沥青,增黏剂可以显著降低沥青低温蠕变劲度且提高沥青蠕变速率,改善沥青的低温柔韧性能和应力松弛能力,有效改善沥青的低温抗裂性能;通过Burgers模型分析进一步证明了所采用的增黏剂可以有效改善沥青的低温性能,但增黏剂过量会对沥青低温性能产生负面影响,通过综合比选,增黏剂最佳掺量为2%;PAV老化后高黏改性沥青低温柔性增强,但应力松弛能力降低。

SBS/SBR/HVA高黏度复合改性沥青的制备及性能研究

以基质沥青为原料,通过添加苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、丁苯橡胶(SBR)、国产高黏度添加剂HVA制备了适合排水路面使用的高黏度复合改性沥青,以60℃动力黏度为主要控制指标,通过正交试验确定了SBS、SBR、HVA的最佳掺量。采用因素水平法与极差分析相结合,研究了3种改性剂对沥青60℃动力黏度的影响规律;采用软化点差法评价高黏度复合改性沥青的热储存稳定性;采用动态剪切流变仪测定高黏度改性沥青的60℃零剪切黏度和高温下的车辙因子来评价沥青的高温稳定性能;采用弯曲梁流变仪测定高黏度改性沥青在低温下的蠕变速率来评价沥青的低温抗裂性能;通过傅里叶变换红外光谱分析高黏度复合改性沥青的改性机理;采用扫描电子显微镜观察改性剂的微观改性效果。结果表明,以质量分数5%的SBS、质量分数2%的SBR和质量分数10%的HVA复合而成的高黏度改性沥青黏度高、高低温稳定性能强,且满足热储存稳定性要求;SBS、SBR、HVA与基质沥青共混,既存在物理变化,又有化学反应的发生。

WTR/APAO复合改性高黏沥青及改善排水性沥青混合料性能研究

为制备废旧轮胎胶粉(WTR)高黏改性沥青,将WTR和APAO改性剂按照一定比例复配后对基质沥青进行复合改性,通过高黏改性沥青评价体系指标、WTR复合改性沥青针入度评价体系指标,评价WTR/APAO复合高黏改性沥青性能,优化WTR/APAO复配方案;通过动态力学流变性能试验分析复合改性沥青的动态力学性能。研究表明:掺加WTR和APAO能显著提升沥青的60℃动力黏度、170℃运动黏度、黏韧性、软化点和25℃弹性恢复率,同时降低了针入度;随WTR、APAO掺量增大,WTR/APAO复合改性沥青的能量损耗因子逐渐增大,复合改性沥青发生相同的塑性变形所需外力增大,WTR/APAO复合改性沥青表现出良好的阻尼特性。增大WTR和APAO掺量显著改善OGFC-13排水性沥青混合料的综合路用性能,20%WTR+6%APAO、20%WTR+8%APAO比14%TPS改性OGFC混合料有更好的综合路用性能与抗疲劳耐久性能。

基于复合改性技术的排水沥青混合料研究

为提高排水沥青混合料的综合路用性能,选取自制高黏剂、HRM环氧树脂为改性剂,分别与SBS改性沥青进行复合改性,制备出两种复合改性沥青;同时设置SBS改性沥青为对照组,通过沥青基本性能试验、老化试验和黏度试验,评价复合改性沥青性能的提升效果;以3种沥青为胶结料、PAC-13沥青混合料为基础级配,制备出3种排水沥青混合料,并通过强度试验、渗水性能试验、水稳定性试验和高温稳定性试验等室内试验,对排水沥青混合料的路用性能进行综合评价。结果表明,相较于SBS改性沥青,复合改性排水沥青的各项性能提升效果明显;相较于传统排水沥青混合料,两种复合改性排水沥青混合料的马歇尔稳定度分别提高了24.5%、19.1%,渗水性能分别提高了2.4%、7.8%,冻融劈裂强度比分别提升了15.3%、6.5%,动稳定度分别提高了30.2%、88.8%。

高粘度改性沥青(HVMA)热老化机理及微观特性

以SBS改性沥青为原材料,通过高速剪切法制备了高粘改性剂掺量分别为0%、10%、14%的高粘度改性沥青(HVMA)。采用基本性能试验、傅里叶红外光谱(FTIR)试验、凝胶渗透色谱(GPC)试验及荧光显微镜(FM)试验,分析了不同掺量HVMA老化前后基本性能、化学组分和微观相态的变化。结果表明:掺入高粘改性剂可以增强沥青高温稳定性、低温抗裂性、抗变形能力以及抗老化能力。综合分析残余针入度(RP)、软化点增量(SPI)及残余延度(RD)得出HVMA-14抗老化性能最好;老化导致高粘度改性沥青羰基指数(CI)指数升高,聚合物指数(PI)指数降低,聚合物分子量减小,沥青质分子量增大;随着高粘改性剂掺量的增加,聚合物相由分散的点状结构逐渐变为连续的“空间网络”结构。老化后聚合物相结构遭到破坏,颜色变浅,轮廓变模糊,且连续相逐渐消失。

橡胶粉-废塑料复合改性沥青高低温性能研究

为获得高低温性能更佳的沥青胶结料,同时缓解废旧橡胶和塑料产生的“黑色污染”和“白色污染”问题,采用废旧橡胶粉和废旧聚乙烯塑料改性SK90#基质沥青获得橡胶粉-废塑料复合改性沥青,通过动态剪切流变(dynamic shear rheological,DSR)试验和弯曲梁流变试验对橡胶粉-废塑料复合改性沥青的高低温性能进行研究,并与SBS改性沥青进行对比分析。结果表明:橡胶粉和废塑料可有效改善SK90#基质沥青的高低温性能,在58℃和94℃下,橡胶粉-废塑料复合改性沥青的复数模量是SBS改性沥青的1.39倍和2.69倍,橡胶粉-废塑料复合改性沥青的车辙因子是SBS改性沥青的1.42倍和2.94倍,SBS改性沥青的相位角是橡胶粉-废塑料复合改性沥青的1.03倍和1.23倍,橡胶粉-废塑料复合改性沥青的蠕变劲度模量(S)较SBS改性沥青降低了25.33%,蠕变速率(m)较SBS改性沥青增大了12.01%。

热塑性树脂改性高黏沥青的流变性能评价

排水路面是建设海绵城市和促进可持续发展的有效方法之一。为制备适用于排水沥青路面的高黏改性沥青,采用主要成分为热塑性树脂和热塑性弹性体的树脂类高黏改性剂对两种基础沥青进行改性,选择常用的TAFPACK-Super改性剂作为对照组对比分析,并分别通过剪切法和直投法制备高黏沥青来评价改性工艺的影响。分别采用频率扫描、多应力重复蠕变和弯曲梁流变试验对热塑性树脂改性高黏沥青的黏弹性、高温稳定性和低温抗裂性进行了评价,分析了改性剂种类、掺量和工艺等因素对其流变性能的影响规律,通过傅里叶红外光谱试验阐述了改性剂对沥青的增黏机理。结果表明:热塑性树脂改性高黏沥青的各项路用性能随着改性剂掺量的增加而不断提升。采用70^(#)普通沥青和SBS改性沥青作为基质沥青,树脂改性剂掺量分别为沥青质量的13%和9%时,可以满足排水沥青路面的技术要求。与常用的TPS改性高黏沥青相比,热塑性树脂改性高黏沥青具有更好的低温抗裂能力、相近的高温抗变形能力和较差的温度敏感性。采用直投法的改性效率略低于剪切法,表现为其高温抗变形能力和低温抗裂能力略差,因此,在采用直投法制备高黏沥青时应适当提高改性剂掺量。树脂改性剂的加入与沥青产生了物理共混增黏作用,采用直投工艺可以避免在高温下进行沥青剪切而引起的热氧老化问题。本研究为高黏改性沥青在路面工程领域的开发和应用提供了有价值的参考。