基于响应曲面法的PCB/WCF改性沥青混合料优化设计

为改善废轮胎热解炭黑(PCB)改性沥青混合料的水稳定性,利用废弃鸡羽毛(WCF)的羊毛状纤维有益于沥青混合料水稳定性提升的特点,制备了AC-13 PCB/WCF改性沥青混合料。首先通过激光粒度仪,扫描电子显微镜与能谱仪分析了PCB与WCF的微观形貌与表面化学元素分布。然后基于响应曲面法(RSM)设计了PCB掺量、WCF掺量以及油石比对沥青混合料AC-13的空隙率、马歇尔稳定度以及冻融劈裂抗拉强度比影响的试验方案。最后通过方差分析(ANOVA)方法研究了3个自变量及其交互作用对沥青混合料的空隙率、马歇尔稳定度以及冻融劈裂抗拉强度比的影响,并建立了PCB/WCF改性沥青混合料AC-13性能预测模型。结果表明:PCB的粒径分布集中在197~358 nm,表面灰分会降低PCB与沥青的相容性;WCF羽轴两侧的羽片呈扇状分布,主要化学元素为碳、氮、氧、硫。由优化模型获得的PCB/WCF改性沥青混合料AC-13最佳优化参数为,PCB掺量0.52%,WCF掺量0.36%以及油石比5.5%;对应预测值为空隙率3.85%,马歇尔稳定度11.79 kN以及冻融劈裂抗拉强度比84.56%;基于最优参数配合比制备的PCB/WCF改性沥青混合料AC-13验证试验结果为空隙率3.69%,马歇尔稳定度11.6 kN以及冻融劈裂抗拉强度比84.9%,且都在95%置信区间内,表明模型具有较好的预测能力;优化设计的PCB/WCF改性沥青混合料AC-13的预测值和试验验证值均满足中国改性沥青混合料的性能要求。

基于统计损伤理论的沥青混合料的蠕变模型

将修正的Burgers模型看成是Van Der Pool模型与一个非线性黏壶串联而成,认为材料损伤演化过程只是导致模型中串联黏壶的黏度降低,其他3个元件并没有受到损伤;用Weibull函数来描述沥青混合料内部缺陷的分布,从统计学的角度出发建立了损伤演化方程,将损伤引入修正的Burgers模型的非线性黏壶,建立了沥青混合料的黏弹性损伤模型;给出了蠕变应变、蠕变速度和蠕变加速度的解析表达式,证明了该模型能很好地反映沥青混合料三阶段的蠕变特性;最后通过两个试验算例验证了模型的准确性和适用性。研究结果表明,只考虑串联黏壶的损伤不仅较以往的蠕变损伤模型更加简单,而且能很好地反映实验结果,最重要的是这种处理有了更合理的理论根据。

独山子沥青改性研究

采用均匀设计法安排试验，通过加入不同比例的树脂类聚合物及橡胶类聚合物对独山子炼油厂的沥青进行了改性。研制出了符合交通部“八五”攻关专题建议的重交通道路石油沥青技术要求的改性沥青产品，并建立了数学模型，可以对目的产品进行预报。

重复荷载下沥青混合料永久变形的粘弹性力学模型

基于修正Burgers模型推导了适用于重复荷载下沥青混合料永久变形规律的粘弹性力学模型,并利用该模型对AC20和SMA13沥青混合料三轴重复荷载永久变形试验结果进行了回归,获得了模型的参数,并对沥青混合料进行了永久变形规律的分析。研究结果表明,沥青混合料在荷载重复作用下,会出现迁移期、稳定期和破坏期3阶段变形规律;模型参数均随温度的升高而降低,但与偏应力水平无关;较高温度和应力均是导致较大永久变形的主要因素。推导出的粘弹性力学模型可以较准确地描述重复荷载下沥青混合料的永久变形规律,可以用于重复荷载下沥青混凝土永久变形的力学计算与分析。

调和-氧化法制备重交通道路沥青

以鞍山减压渣油为原料 ,采用调和 -氧化法制备了符合GB/ 15 180 - 94标准的 5种牌号重交通道路沥青。同时 ,对氧化条件及调和比例进行了考察 ,建立了调和剂用量与针入度、软化点的关联方程。根据制备的道路沥青的特点 ,对四组分和软化点进行了关联 ,修正了饭岛博经验关系式。分析结果表明 ,空气流率为 2 .0L/ (min·kg-1) ,氧化温度为 2 5 0℃ ,氧化时间 5 .5h ,当加入不同比例的调和剂时 ,可以制备出满足GB/ 15 180 - 94各个牌号的道路沥青。建立的调和剂用量与针入度、软化点的关联方程可以对工业应用具有一定的理论指导意义。修正后的四组分和软化点关系式更适合这

沥青超重车道路不同荷载模式及其影响分析

以一沥青超重车道路路面结构和德国140t升降框架车为例,对比分析5种超重车荷载作用模式及其对同一路面结构弯沉和应力的影响;也分四种不同路面结构,用同一荷载作用模式,对比分析了不同路面结构和材料参数对弯沉的影响。结果表明,超重车不同荷载作用模式对同一沥青路面结构的弯沉和应力影响较大;在修正K模式超重车荷载作用下,路面分层与材料特性对弯沉及其随深度变化有较大影响;按JTJ014—97《公路沥青路面设计规范》给出的荷载计算的道路弯沉明显小于其他4种荷载模式的计算结果,而应力计算结果没有明显差异这一分析结果可供沥青超重车道路路面结构设计与评估时参考。

基于DNN改性沥青中SBS含量的预测模型

为准确预测苯乙烯丁二烯苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青中SBS的含量,采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)采集了不同SBS含量改性沥青的FTIR图谱,建立了基于深度神经网络(DNN)改性沥青中SBS含量的预测模型,并研究了不同因素对模型预测精度的影响,对比评价了模型的预测精度、敏感性及适用性.结果表明:数据的降维、降噪预处理使SBS含量预测模型的均方误差降低了70%;基于DNN改性沥青中SBS含量预测模型的精度高于标准曲线法和随机森林方法,其对改性沥青中SBS含量的预测具有较好的敏感性及适用性.

配方均匀设计在调合沥青中的应用

采用配方均匀设计方法,制定试验方案,对FCC油浆与丙脱沥青调合生产重交通道路沥青进行试验研 究。建立了调合组分与调合沥青物性的数学模型,定量地反映了调合组分对沥青物性的影响。配方均匀设计方法 减少了试验次数,准确的预报了产品沥青的调合比例,可用于指导调合重交通道路沥青的工业生产。

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。

糠醛抽出油对道路沥青针入度影响规律探讨

以茂名石化生产的针入度在0~80（1/10mm）范围的多种减压渣油或基础沥青（统称渣油,下同）为基本原料,A、B两类重质糠醛抽出油作为调和组分,进行了道路沥青调和试验,测定所得调和沥青的针入度,并对针入度试验数据进行了数学分析。其中,原料渣油包括伊重、索鲁士、沙重、沙中、卡斯蒂利亚、玛雅、纳波、奎都等原油单炼或混炼的减压渣油,阿曼丙脱沥青,半成品、成品道路沥青等。实验室试验结果表明,对于不同的渣油,以及同一种渣油在不同的调和区间,每加入1%的糠醛抽出油,针入度的平均增加值相差可达10倍以上;所得调和沥青的针入度,不仅与糠醛抽出油加入量密切相关,而且与渣油的原始针入度密切相关。数值分析研究则显示,所得调和沥青针入度/对应渣油原始针入度的倍率,与糠醛抽出油（A,B）加入量之间存在着良好的指数关系,因此建立了数学模型。工业生产实践显示,该数学模型能够较好地指导沥青生产,可操作性强。

响应面法优化制备LDHs-CRMA复合改性沥青及其表征

采用熔融共混法,以克拉玛依90#沥青为原料,Mg-Al水滑石(LDHs)与废橡胶粉(CR)作为改性剂,制备了具有抗紫外老化性能的水滑石/废胶粉复合改性沥青(LDHs/CRMA),并对其软化点、针入度指数(PI)、延度进行了测试。通过Hassan数学方法将三个指标"归一化"得到总评"归一值",采用响应面分析法建立总评"归一值"与各因素之间的Box-Behnken数学模型,得到了LDHs/CRMA的最优制备工艺条件为:剪切温度173℃、剪切时间89 min、剪切速率3500 r/min。通过紫外老化模拟实验对复合改性沥青的抗老化性能进行了评价,结果表明,引入水滑石可以减少沥青老化过程中含氧官能团的产生,抗紫外老化性能得到了明显提高。

糠醛抽出油调合生产道路沥青的试验研究

以茂名分公司生产的多种减压渣油为基本原料、4大类糠醛抽出油(A1、A2、A3、A4)作为调合组分,考察生产合格道路石油沥青的可行性。试验结果表明:A3、A4两类糠醛抽出油效果好,A2类糠醛抽出油应尽可能少用或不用,A1类糠醛抽出油则不可用。通过回归分析,发现了调合沥青的针入度与糠醛抽出油加入量之间存在着良好的指数关系,建立了数学模型,该模型能够较好地指导沥青生产实践,可操作性强。

Thiopave温拌改性沥青在重载交通路面工程中的应用研究

文章针对HMA重载交通路面的主要破坏特征,通过对Thiopave改性沥青路用性能的研究,开展了Thiopave温拌改性沥青混合料配合比设计与优化,并将其应用于试验路铺筑中。通过效果评估分析,发现用Thiopave温拌改性沥青处治重载交通特殊路段,具有在技术上、经济上和环境上的可行性,同时还具有施工简单、不增加施工成本等优点。

不同类型SBS/橡胶粉复合改性沥青流变性能研究

以SK90号沥青及不同类型SBS改性剂生产SBS/橡胶粉复合改性沥青,测试其针入度、软化点以及流变性能,并采用Burgers模型拟合得到的粘性变形模量、累积应变、变形恢复率和累积应变增长速率等指标评价复合改性沥青性能。研究表明,复合改性沥青常规指标明显差于SBS改性沥青;在SBS掺量相同情况下,由星型改性剂制备的复合改性沥青高温指标优于线性改性剂,而低温性能方面则是线性改性剂制备复合改性沥青优于星型改性剂;与基于重复蠕变试验的流变性能分析结果一致表明,在高温性能方面橡胶沥青的指标明显较SBS改性沥青好。

基于灰色关联理论的改性沥青老化前、后粘弹性分析研究

为了研究SBS改性剂性能参数对其改性沥青短期老化性能的影响,选择YH791、YS4303、D1320、T161B等4种SBS改性剂和SK90号基质沥青制备改性沥青,并采用旋转薄膜烘箱对改性沥青进行老化试验。基于60℃重复蠕变-恢复试验,采用不可恢复蠕变柔量Jnr、累积应变∑γu和蠕变劲度模量的粘性部分Gv值3个指标分别评价4种改性沥青老化前、后抵抗剪切变形性能及抗老化特性,以改性剂结构、嵌段比、拉伸强度、伸长率、永久变形、硬度为比较数列,改性沥青老化后不可恢复蠕变柔量变化率ΔJnr、劲度模量的粘性分量变化率ΔGV以及累积应变变化率Δ∑γu作为参考数列,进行灰色关联度分析。研究结果表明,老化使YH791、YS4303和D1320改性沥青的不可恢复蠕变柔量Jnr和累积应变∑γu增大,而使蠕变劲度模量的粘性部分Gv值减小,但T161B改性沥青则呈现相反的结果;同时灰色关联度分析表明,改性剂的拉伸强度和拉伸应力对老化后各指标的变化率影响最大。

橡胶改性沥青在重交通荷载路面上的应用

结合已建工程实例,运用相关数据对橡胶改性沥青的优良性能进行了综合分析评价,阐述了橡胶沥青的应用工艺和施工注意事项,通过在北方低温寒冷地区重交通荷载路面上推广应用,可较好地提高路面性能与使用寿命,为国家处理"废旧轮胎污染环境"问题提供了持续性的解决方案,为发展"节约型经济"作出贡献。

基于改进数学期望值的沥青性能评价模型

为了更准确、简单、全面的评价沥青性能,提出了应用改进数学期望值评价沥青性能模型。通过应用改进数学期望值对1种旧沥青,3种再生沥青,1种90号沥青,2种70号沥青的性能进行评价。研究结果表明:改进数学期望值越大,沥青的性能越好;改进数学期望值差值的大小反映了沥青性能之间的差距,改进数学期望值之差的绝对值越大,沥青性能之间的差距也越大;应用改进数学期望值对再生沥青RA-3和90号沥青90-1的评价结果与沥青路用性能试验结果一致。应用改进数学期望值评价沥青性能的过程简单可行,评价结果与沥青路用性能试验结果具有良好的一致性,能够用于普通沥青和再生沥青之间的评价,也可用于沥青的老化程度的评价。

考虑温度效应的沥青混合料参数模型

选取修正Burgers模型作为沥青混合料的粘弹性本构模型,基于最小二乘法原理对单轴压缩蠕变试验数据进行拟合,获得本构模型的粘弹性参数。考虑温度变化对沥青混合料粘弹性的影响,建立修正Burgers模型的粘弹性参数模型,运用实验数据拟合粘弹性参数模型的分项系数,理论计算考虑温度效应的蠕变柔量,与实验结果对比分析表明,参数模型有较好的适用性,拟合精度高。粘弹性参数模型能将有限的实验数据推广到其他温度工况,节约大量实验,具有很好适用性。

基于老化的石墨烯/橡胶粉复合改性沥青蠕变特性及微观结构分析

为了分析石墨烯掺量以及老化对石墨烯/橡胶粉复合改性沥青蠕变-恢复性能、蠕变参数以及蠕变中瞬时弹性变形、延迟弹性变形以及不可恢复黏性变形等各组成部分相对比例的影响,以不同石墨烯掺量的橡胶沥青为研究对象,采用60℃蠕变-恢复试验,分析其旋转薄膜烘箱(RTFOT)老化和压力(PAV)老化蠕变-恢复性能。首先,基于Burgers模型拟合沥青蠕变变形,为了减少Burgers模型拟合误差,利用蠕变柔量与时间的关系,预估Burgers模型的瞬时弹性模量,进而拟合模型剩余参数;其次,计算各类变形占总体蠕变变形比例,分析石墨烯掺量对不同老化阶段橡胶沥青蠕变变形的影响规律;最后,采用扫描电镜(SEM)观测不同老化程度的橡胶沥青、石墨烯/橡胶粉复合改性沥青微观结构。研究结果表明:RTFOT老化后橡胶沥青的蠕变值显著大于原样沥青,而经历PAV老化后,其蠕变值减小;石墨烯的掺加使得老化对橡胶沥青蠕变值的影响减小;RTFOT和PAV老化后,橡胶沥青及复合改性沥青的瞬时弹性变形所占比例、总体变形比例均有一定程度的减小;RTFOT老化后其延迟弹性变形所占比例显著减小,而黏性变形所占比例增加;PAV老化后其延迟弹性变形所占比例有一定程度的上升;SEM显示,原样橡胶沥青呈现明显的非均质性,老化后橡胶粉颗粒减少,橡胶颗粒呈现溶胀状态;原样石墨烯/橡胶粉复合改性沥青与橡胶沥青微观结构相似,老化后复合改性沥青中出现较大面积的团聚物。

改性沥青非线性粘弹性本构关系研究及应用

鉴于目前的本构关系不能很好的表征改性沥青的非线性粘弹性能,分别采用线粘弹性的广义Maxwell模型和分数阶导数Maxwell模型对改性沥青的动态粘弹性能进行研究,并对这两种模型的拟合效果进行分析,结果表明广义Maxwell模型在曲线两端的拟合效果较差,拟合结果不适合外延,分数阶导数Maxwell模型的拟合效果较好,且拟合得到的参数具有一定的物理意义,可以定量的评价改性沥青的动态粘弹性能。