Aging effects on rheological properties of high viscosity modified asphalt

This work investigated the aging effects on the rheological properties of high viscosity modified asphalt(HVMA).First,the high-and low-temperature rheological properties were measured by a dynamic shear rheometer and a bending beam rheometer,respectively.The aging mechanism was then tested using an Fourier transform infrared spectroscopy and a scanning electron microscope.Besides,a study was performed to compare the aging effects on the rheological properties of HVMA,crumb rubber modified asphalt(CRMA),and neat asphalt(SK-90).The experimental results showed that the effects of the long-term aging on HVMA exceeded those of short-term aging.The complex shear modulus of the HVMA was improved by the aging in the whole frequency range.The complex shear modulus of the HVMA after the long-term aging was larger than after the short-term aging.Thus,the aging improved the high-temperature viscoelastic performance of HVMA.With a decrease in temperature from-12℃to-24℃,the low-temperature viscoelastic performance of HVMA decreased since its stiffness modulus and low continuous grading temperature increase.Both of the short-and long-term aging of HVMA were caused by an oxidation reaction,while modifier swelling also happened after long-term aging.Compared to CRMA and SK-90,aging had a limited influence on the high-and low-temperature rheological properties of HVMA.

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。

赤泥填料对排水沥青混合料路用性能的影响

为探究赤泥填料对排水沥青混合料路用性能的影响,首先选择两种国产高黏改性剂PT-HVA和AR-HVA制备得到高黏改性沥青,并将成品苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(styrene-butadiene-styrene,SBS)改性沥青作为对照组,对三种改性沥青进行各项沥青性能试验。结果表明:两种改性剂的最佳掺量均为15%。接着以三种改性沥青为胶结料配制三种排水性沥青混合料(填料为赤泥和矿粉),并进行各项路用性能试验。结果表明:由赤泥制备的混合料的路用性能良好,其中AR-HVA高黏改性沥青+赤泥制备的混合料性能最优,动稳定度达11053次/mm,残留稳定度为91.46%,冻融劈裂比为89.60%,飞散损失为5.20%,老化系数为24.60%。同时,由赤泥制备而成的混合料的弯拉强度和弯拉应变比由矿粉制备的混合料的小,这表明赤泥虽能有效地提高混合料的高温性能、水稳性能、抗松散性能和抗老化性能,但会降低混合料的低温性能。

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。

动态剪切流变仪校准用标准物质研究分析

为填补我国在动态剪切流变仪校准用黏度标准物质空白,对CANNON公司黏度标准物质N2700000SP进行成分分析、黏温性能、流变性能以及动力黏度测试方法研究。通过红外光谱分析,验证N2700000SP主要成分为聚异丁烯。为量化温度对黏度的影响,通过对标准物质的温度扫描,计算得到其在64℃附近黏温系数为-4.5%℃-1;采用剪切速率、温度扫描模式测定其黏温性和流变性能,明确N2700000SP为假塑性非牛顿流体,测试时必须采用合适的剪切速率或角频率。对毛细管法测得的动力黏度结果与标准值进行比较,结果表明毛细管测量方法可靠。研究可支撑我国动态剪切流变仪检校用标准物质研制。

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。

沥青胶浆黏度的影响因素试验及其RF-BAS预测模型研究

文中制备三种沥青、五个粉胶比的沥青胶浆,开展135、145、155、165、175、185℃的旋转黏度试验.通过试验研究、对比分析,以及数学拟合等方法研究沥青类型、粉胶比和温度对试验结果的影响规律.将试验结果中的沥青类型用针入度进行量化,得到用于预测沥青胶浆黏度的数据库,并通过沥青胶浆的预测值和实际值的拟合效果及数据集的均方根误差(root mean square error,RMSE)和相关系数(correlation coefficient,R)验证天牛须搜索算法(beetle antennae search,BAS)和随机森林(random forest,RF)混合机器学习模型预测沥青胶浆黏度的准确性.结果表明:沥青类型显著影响胶浆的黏度;增大粉胶比可提高胶浆的黏度;粉胶比不影响胶浆黏度的温度敏感性,胶浆的黏度与温度的关系均可用半对数线性函数拟合;BAS和RF混合机器学习模型对胶浆黏度的预测准确性较高.

基于宏微观试验与分子模拟的高黏沥青-集料界面黏附研究

本文结合宏观界面拉拔试验、优化水煮法试验和微观躺滴法试验,研究了高黏沥青和辉绿岩、石灰岩两种集料之间的界面黏附作用,所制备高黏沥青中高黏剂掺量为10%~15%且老化程度不同,并比较了宏微观试验结果的相关性。结果表明,高黏沥青与辉绿岩集料之间的黏附作用略好于石灰岩集料。随着高黏剂掺量的增加,界面拉拔黏结强度增大,水煮剥落率降低。老化后界面拉拔黏结强度降低,水煮剥落率增大。拉拔黏结强度随试验温度的降低而显著提升。高黏剂掺量的增加对界面黏附功的提升作用大于对界面剥落功的抑制作用。高黏沥青的老化对界面黏附功的降低作用大于对界面剥落功的提升作用。表征界面黏附作用的宏微观指标之间均存在较好的线性相关性。通过分子动力学模拟,进一步分析了含水与无水环境中高黏沥青与集料组分之间的相互作用能,以表征界面黏附状态。

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。

特种高黏改性沥青制备工艺研究

文中通过对高黏改性沥青用原材料进行选择并对制备工艺进行研究,以制备适用于透水沥青路面及超薄磨耗层的特种高黏改性沥青。研究表明,采用SBS与高黏剂复合改性制备的特种高黏改性沥青黏结性能及综合性能更优异。SBS改性剂及高黏剂的加入均能提升沥青材料的高温性能和黏弹性;高黏剂在一定掺量范围内能提升沥青低温抗疲劳开裂能力,过高则降低。

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。

基于粘结性能的高黏改性剂与沥青配伍性研究

现有黏韧性评估方法使用的金属拉头并不能真实反映沥青与集料的粘结能力,为此提出新的黏韧性评估方法,并以黏韧性、韧性为核心指标对2种高黏改性剂与3种沥青进行配伍性试验。结果表明:改性沥青与高黏改性剂M-9314和HVA的配伍性优于基质沥青,且最佳配伍沥青为I-D改性沥青。当高黏改性剂掺量相同时,改性沥青的黏韧性与高黏改性剂中SBS的含量无关,而与改性沥青中SBS的交联状态有关。同时,集料-沥青粘结评估方法的黏韧性与金属-沥青粘结评估方法的黏韧性存在较好的相关性,且集料-沥青粘结评估方法更接近实际情况,建议集料-沥青粘结评估方法的黏韧性指标为:黏韧性>15 N·m,韧性>10 N·m。

不同条件下多孔沥青混合料黏结性能研究

采用高黏改性剂A对SBS改性沥青进行高黏改性,通过肯塔堡飞散试验对不同条件下的多孔沥青混合料的黏结性能进行研究。结果表明,冻融循环次数、最大公称粒径和水分的增加会增大多孔沥青混合料的飞散损失,但纤维可有效改善多孔沥青混合料的飞散损失。当冻融循环次数为1和8次时,PAC-16的飞散损失分别较PAC-13增大17.60%和3.90%,含纤维PAC-13的飞散损失分别较不含纤维PAC-13的减少15.34%和17.94%,有水试验试件的飞散损失分别较无水状态下增大18.58%和36.63%。

高黏高弹超薄改性沥青罩面在桥梁养护中的应用研究

在长期运营状态下,桥面沥青铺装层出现裂缝、车辙、骨料外露等病害,降低了驾驶的安全性和舒适性。文中以南照淮河大桥养护为背景,对高黏高弹超薄改性沥青罩面混合料的设计和施工控制过程进行研究,经过对专用级配混合料的试验和对施工后的桥面平整度、摩擦系数摆值、构造深度和渗水系数的验证发现,高黏高弹沥青具有优良的路用功能,有潜力成为桥面铺装层的一种新型材料。

高黏高弹改性沥青在城市桥面黑化中的应用

混凝土铺装层桥面黑化受桥梁恒载限制,加铺层一般偏薄,易发生推移变形、脱落病害,严重影响道路的使用性能。为防止此类路面病害,保证路面使用性能及使用寿命,依托成都市双桂立交桥桥面黑化项目,对桥面黑化进行整体方案设计,并应用高黏高弹改性沥青提升加铺层的高低温稳定性能及变形恢复能力,形成整体抵抗车辆荷载产生的剪切力,防止沥青面层变形剥落,同时能降低噪声污染,有效提升桥面整体路用性能。

不同高黏剂对排水沥青磨耗层路用性能的影响

采用不同高黏改性剂对SBS改性沥青进行改性获得高黏改性沥青,通过高温车辙、低温小梁弯曲和冻融劈裂试验对不同高黏改性排水沥青磨耗层的高温、低温和水稳性能进行研究。结果表明,高模量剂B对SBS改性沥青的改性效果最佳,高模量剂B改性沥青60℃动稳定性达到11665次/mm,弯曲破坏应变为3862uε,冻融劈裂残留强度比为91.5%。

MSCR试验对不同老化程度高黏沥青高温性能分析

基于多重应力蠕变恢复试验(MSCR)研究3种高黏沥青在不同老化程度下的高温性能的影响,采用蠕变恢复率及不可恢复柔量评价不同老化条件下高黏沥青高温抵抗外界荷载作用能力,并分析高黏沥青的应力敏感性。研究表明:经短期老化与长期老化后,高黏沥青老化后变得更坚硬,且Ⅰ型高黏沥青在不同应力和不同老化条件下抗变形能力最优。不同老化条件下,Ⅰ型与Ⅱ型高黏沥青的平均蠕变恢复率均高于SBS改性沥青,平均不可恢复柔量均小于SBS改性沥青,表明添加高黏改性剂对提高沥青的弹性恢复性能与高温抗流动变形能力具有明显作用。3种高黏沥青在不同老化程度下的应力敏感性大小为Ⅱ型<Ⅰ型<SBS改性沥青,与其蠕变恢复率大小顺序相反,说明应力敏感性与平均蠕变恢复率具有良好的负相关性。结果表明:多重应力蠕变恢复试验考虑不同老化条件下高黏改性沥青的高温黏弹特性,采用平均蠕变恢复率、平均不可恢复柔量和应力敏感系数指标,对全面评价高黏改性沥青的不同老化程度下高温性能具有重要作用。

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。