Rheological properties of warm mix asphalt binder by DSR test at medium temperature

The rheological properties including the complex modulus G＊ and the phase angle δof matrix and warm mix asphalt （WMA）binders were measured by using the dynamic shear rheometer （DSR ） test at the medium temperature ranging from 16 to 40 ℃,and the relationships between the fatigue factor G＊ sinδand the matrix binder property,WMA additive and test temperature were established.It is found that G＊ decreases with the increasing temperature while δincreases inversely,and G＊ of the asphalt binder with high WMA additive dosage is large,and δis small.G＊sinδexponentially decreases with the increasing temperature and linearly increases with the increase in additive dosage,and the amplitudes of variation are large at low temperatures and high additive dosages.The effect of WMA additive on the rheological property is more remarkable for the matrix asphalt binder with low G＊.Besides,aging has a great effect on the property of matrix asphalt binder,and a slight effect on the interaction between asphalt and additive.The high additive dosage can increase the fatigue cracking potential of the asphalt binder.

SMC再生SBS沥青的流变性能和微观特性研究

【目的】探究新型温拌再生剂甲基苯乙烯共聚物(styreneic methyl copolymer,SMC)对老化苯乙烯系热塑性弹性体(styrene butadiene styrene,SBS)改性沥青的再生效果和再生机理。【方法】首先,在室内制备不同老化程度的沥青。然后,采用SMC再生剂对不同老化程度的SBS改性沥青进行再生。接着,对再生后的SBS改性沥青进行动态剪切流变和低温弯曲蠕变试验,以评价其流变性能。最后,开展红外光谱试验以揭示其作用机理,进行电镜扫描试验以验证SMC再生剂的再生效果。【结果】SMC再生剂会降低老化SBS改性沥青的车辙因子,降低老化SBS改性沥青的恢复率,同时会使老化SBS改性沥青的低温性能得到极大提升。SMC再生剂未与SBS改性沥青发生化学反应,两者仅为物理共混。同时,SMC再生剂能够弥补沥青因老化产生的裂缝。【结论】SMC再生剂对老化SBS改性沥青具有较好的修复效果,能够为沥青的再生提供一种新的途径。

表面活性泡沫沥青发泡工艺及流变特性研究

温拌沥青技术可降低沥青混合料生产和施工温度,在节能减碳方面极具应用潜力。泡沫温拌沥青技术成本较低,虽存在改性沥青发泡效果不理想、温拌效果不显著等问题,但具有潜在的推广应用前景。表面活性剂兼具“沥青润滑剂”和“泡沫稳定剂”的作用效能,为改善泡沫温拌沥青发泡特性和温拌效果提供了可能。基于此,本研究采用不同质量分数的表面活性剂水溶液,在不同发泡温度下制备了表面活性泡沫沥青(SAFB6,SAFB8,SAFB10),利用发泡试验、动态剪切流变试验以及弯曲梁流变试验测试了沥青的发泡特性、高温性能、抗疲劳性能和低温性能,并借助傅里叶红外光谱试验分析了作用机理,揭示了表面活性剂与发泡过程对泡沫温拌沥青性能的协同提升作用。试验结果表明:表面活性剂对SBS改性沥青的发泡特性有明显的协同作用,特别是半衰期,最大可达69 s;SAFB沥青最佳发泡条件为发泡温度170℃,表面活性剂含量8%;SAFB沥青制备过程中没有发生复杂的化学反应,但是发泡过程导致SBS改性沥青发生了一定程度的氧化作用;表面活性剂和发泡工艺的协同效应提高了SBS改性沥青的高温性能和抗疲劳性能,而低温抗裂性能与SBS改性沥青相当。总体而言,表面活性剂与发泡技术相结合是可行的,提高了SBS改性沥青的发泡效果和路用性能。

不同制备工艺的温拌橡胶沥青性能

为了研究不同制备工艺的温拌橡胶沥青性能差异,分析温拌橡胶最佳的制备工艺,分别制备了3种不同制备工艺的温拌橡胶沥青,包括:先制备橡胶沥青,再与温拌剂混合;先混合温拌剂与橡胶颗粒,再制备温拌橡胶沥青;制备橡胶沥青过程中加入温拌剂。通过开展不同制备工艺的温拌橡胶沥青针入度试验、软化点试验、流变试验与红外光谱试验,分析不同制备工艺的温拌橡胶沥青针入度、软化点、车辙因子、相位角、疲劳因子、劲度模量与化学组成的指标差异,研究温拌剂以及不同制备工艺对橡胶沥青性能的影响。同时,采用不同制备工艺的温拌橡胶沥青进行沥青混合料试件成型,研究适宜的击实温度及路用性能,包括高温稳定性、低温抗裂性与水稳定性。结果表明:温拌剂的掺入将导致橡胶沥青针入度增大,软化点减小,抗车辙性能下降,但不会对橡胶沥青的低温抗裂性与抗疲劳性能产生影响;温拌剂可有效降低混合料的击实温度,不会对橡胶沥青混合料的低温抗裂性与水稳定性产生影响,但其将导致混合料的抗车辙性能下降;提前混合温拌剂与橡胶颗粒的制备工艺可以增加橡胶颗粒与沥青的溶合效应,将温拌剂对橡胶沥青抗车辙性能的影响减少到最低,同时可以降低橡胶沥青与橡胶沥青混合料的生产温度,在3种不同制备工艺中具有明显的优势。

改性赤泥微粉温拌剂制备及泡沫沥青性能研究

分别采用浓度为1 mol/L的HCl、NaOH、NaCl溶液对活化赤泥微粉进行改性,制备改性赤泥微粉温拌剂与泡沫沥青,通过室内试验研究了温拌剂对沥青胶浆低温流变性能与抗老化性能的影响规律。结果表明,活化赤泥微粉的最佳化学改性剂为NaOH;当发泡温度为150℃,温拌剂掺量为20%时,最佳含水率由35%降至30%条件下膨胀率达到7.7倍;温拌剂显著提高了泡沫沥青的低温流变性能,但随着温拌剂掺量的增加,提升效果有所减小;温拌剂进一步提高了沥青的抗老化性能,随着温拌剂掺量的增加,抗热氧老化性能提升效果减弱,抗紫外老化性能提升效果增强。

生物基温拌高黏沥青及混合料性能研究

采用自主研发的生物基稳定剂与生物基温拌剂,制备了两种生物基温拌高黏沥青(HVA70、HVA105),并对其润湿特性、物理性能、微观特性与流变性能进行了对比分析;在此基础上,在不同的降温幅度下制备了高黏沥青混合料,以空隙率为指标分析了混合料的合理降温幅度;最后,通过路用性能测试验证了生物基温拌高黏沥青混合料的性能优势。结果表明:与HVA0相比,在相同温度下,生物基温拌高黏沥青具有更小的接触角,能更好的与集料裹附,实现更好的铺展与润湿作用;生物基温拌高黏沥青相容性更佳,且温拌剂与其它组分之间能够发生反应;生物基温拌高黏沥青具有更好的低温抗裂性、施工和易性、抗永久变形能力;以HVA70和HVA105为胶结料降温幅度分别达20℃和30℃的前提下仍具有更优的高、低温和抗水损害性能。

有机温拌剂对高黏沥青混合料性能的影响分析

通过分析掺有机温拌剂后高黏沥青混合料的力学性能、路用性能、施工性能变化,得出黏结力和最大弯拉应变可作为有机温拌剂掺量的控制指标,有机温拌剂能改善高黏沥青混合料施工温度高、拌合难度大的问题。对材料综合性能分析,认为掺有机温拌剂后混合料的高温和抗压性能进一步提高,可应用于温差变化小、重载交通等道路的中下面层。

温拌剂对再生沥青与沥青混合料性能影响及作用机理

为研究Sasobit温拌剂对再生沥青及再生沥青混合料性能的影响,分析其作用机理。通过动态剪切流变试验、弯曲梁流变试验测试了不同温拌剂掺量下沥青高、低温流变性能。采用马歇尔试验分析了温拌剂对再生沥青混合料压实温度的影响。结合水敏感性试验、车辙试验及低温弯曲试验分析了温拌剂掺加前后再生沥青混合料路用性能的变化规律。采用傅里叶变换红外光谱分析了温拌剂在再生沥青中的作用机理。结果表明:Sasobit温拌剂掺量增加可以改善再生沥青抗变形能力以及抗荷载变形程度,而抗疲劳开裂以及低温抗裂性则反之,对再生沥青抗永久变形能力影响不明显;当沥青混合料回收料(RAP)掺量为40%时,以4%为目标空隙率添加老化沥青质量3%的Sasobit温拌剂,可使热拌再生沥青混合料压实温度降低20~30℃;相同RAP掺量下,使用Sasobit温拌剂的再生沥青混合料的水稳定性、低温抗裂性均低于普通热拌再生沥青混合料,而高温稳定性则反之;Sasobit温拌剂的使用不会改变再生沥青中羰基与亚砜基振动幅度,表明其在再生沥青中不发生化学反应,对再生沥青混合料降温的效果属于物理降黏作用;Sasobit温拌剂不能恢复老化沥青中已经降解的SBS改性剂性能;Sasobit温拌剂能够影响再生沥青混合料高、低温性能以及水稳定性,工程使用中应综合考虑路用性能与压实温度之间的平衡确定合理的温拌剂掺量。

基于植物沥青的温拌再生沥青流变及疲劳性能研究

对生物质温拌再生沥青的流变性能和疲劳性能进行研究,选用70^(#)基质沥青以3.5%,5.5%,7.5%,9.5%,11.5%掺量的生物质温拌再生剂WL-3对室内模拟老化沥青进行再生,采用动态剪切流变仪(DSR)对生物质温拌再生沥青的相位角、复数模量、车辙因子等高温流变性能指标进行研究;通过线性振幅扫描(LAS)对生物质温拌再生沥青、70^(#)基质沥青和老化沥青的疲劳性能进行研究。结果表明,生物质温拌再生剂WL-3的加入降低了老化沥青的车辙因子、疲劳因子和应变恢复率(R),不可恢复蠕变柔量(J nr)和疲劳寿命增加,提高了老化沥青的应力敏感性,流变特性得到较好恢复。

温拌SBS改性沥青的流变特性及微观机理研究

将两种不同类型的温拌剂ACMP和XT-WY2分别加入到SBS改性沥青中,制备温拌SBS沥青,进行了黏度和高低温流变实验,并通过傅里叶红外光谱和荧光显微镜研究其微观形貌。结果表明,ACMP不利于沥青的高温性能,但与沥青的相容性较好,可以提升其低温性能,XT-WY2并未明显改变沥青的流变性能。两种温拌剂均为物理改性,都会提高SBS改性剂在沥青中的分散均匀性,但分散效果不尽相同。温拌沥青的微观参数荧光面积与其流变性能相关性很强,可反映其高低温性能。

生物质油温拌沥青制备工艺及性能研究

关于生物质油温拌沥青制备工艺的研究较少,合理的制备工艺是生物质油温拌沥青性能发挥的重要保证。采用生物质油与70#、90#基质沥青制备温拌沥青,通过熵权Topsis法确定了生物质油温拌沥青的最佳制备工艺;通过动态剪切流变试验和弯曲梁流变试验评价了生物质油温拌沥青的高、低温性能;通过红外光谱与沥青四组分试验研究了生物质油温拌沥青的温拌机理,结果表明,生物质油温拌90#、70#基质沥青最佳制备工艺均为剪切温度130℃,剪切速率1500 r/min,剪切时间10 min,发育时间15 min;生物质油的掺加降低了沥青的高温性能,但提高了低温性能;生物质油与沥青混合过程主要为物理共混,生物质油提高了沥青胶团的分散度,导致沥青组分发生了迁移,使得沥青性能发生变化。

温拌剂对脱硫胶粉改性沥青流变性能和微观结构的影响

通过动态流变剪切试验、低温弯曲梁试验、原子力显微镜和傅里叶变换红外光谱研究了两种温拌剂Sasobit和XP 32157对脱硫胶粉改性沥青(DRA)的流变性能、高低温性能、表面粗糙度及微观结构的影响,并与未添加温拌剂的DRA进行了对比。结果表明,两种温拌剂均可有效改善DRA的流变性能和高温稳定性,Sasobit的效果更好,XP 32157能够提高DRA的延度和针入度;在低温性能方面,XP32157的改善效果不佳,Sasobit则起反作用。两种温拌剂的加入均能降低DRA的表面粗糙度,其改善了胶粉与沥青的相容效果,且Sasobit的作用更明显。温拌剂对于DRA的作用主要为物理改性。

Evoflex再生剂对再生沥青流变性能的影响

为研究Evoflex再生剂对厂拌热再生工艺中沥青流变性能的影响,分别制备添加22%RAP老化沥青和添加30%RAP老化沥青(掺Evoflex)的再生沥青试样,采用动态剪切流变仪(DSR)和弯曲梁流变仪(BBR)分析了抗车辙因子、弯曲蠕变劲度和蠕变速率、多重应力恢复蠕变(MSCR)和Glover/Rowe流变特性,结果表明:Evoflex再生剂对再生沥青的低温流变和疲劳流变均有明显的改善作用,但一定程度降低了再生沥青的高温流变性能。此外,再生沥青混合料的路用性能试验结果表明:Evoflex再生剂对沥青混合料的水稳定性和低温抗裂性能有明显改善,但对高温抗车辙性能有一定程度的降低。

温拌剂对沥青流变学特性的影响及其作用机理

为了研究温拌剂对SBS沥青流变性能的影响及其作用机理,首先,通过DSR试验对掺加不同量(1%、3%、5%)温拌剂的SBS沥青的高温流变性能进行了研究,通过频率扫描,构造了沥青主要流变参数主曲线,并分析了不同温度和频率条件下各改性沥青的流变性能,基于频率扫描结果,分析了温拌剂对SBS沥青内部相态变化的影响;通过温度扫描研究了温拌沥青的感温性能。其次,通过MSCR试验研究了SBS沥青和温拌沥青的弹性恢复能力。最后,通过FTIR试验和AFM试验研究了温拌剂对SBS沥青内部化学结构和表面微观形貌的影响。研究结果表明,温拌剂通过增加高温低频区域的弹性模量改善了SBS沥青的高温抗变形能力,降低了感温性能,并显著提高了弹性恢复能力;此外,温拌剂的掺入增加了SBS沥青中轻质组分的含量,提升了微观结构的稳定性和均匀性,使SBS沥青逐渐向单相体系发展。

活化赤泥微粉温拌剂制备及泡沫温拌沥青性能研究

对烧结法赤泥进行高温活化处理,制备活化赤泥微粉矿物发泡温拌剂,在不同温拌条件下制备泡沫温拌沥青同时进行发泡特性测试,并采用室内试验测试发泡后沥青胶浆的性能,初步证实了赤泥作为矿物发泡温拌剂的可行性,并揭示了温拌剂及发泡残留水对沥青胶浆性能的影响规律。结果表明:活化赤泥微粉矿物发泡泡沫沥青具有超长半衰期;当温拌剂掺量为25%,发泡温度为150℃时,泡沫沥青发泡性能最好;温拌剂的掺入提高了沥青胶浆的高温稳定性,降低了温度敏感性;然而发泡残留水的存在削弱了沥青胶浆的低温性能,且随着试验温度的降低削弱作用更加显著。

APTZ温拌剂对SBS改性沥青性能影响研究

与热拌沥青相比,温拌沥青可以在较低的温度下生产和施工,具有节能减排的突出优势,在沥青路面建设中得到了广泛应用。文章研究了自主研发的咪唑啉表面活性剂型温拌剂(APTZ)对温拌苯乙烯—丁二烯嵌段共聚物(Styrene-Butadiene-Styrene Block Copolymer,SBS)改性沥青物理性能和流变性能的影响。结果表明:APTZ对温拌SBS改性沥青的3大指标和60℃动力黏度的影响非常小;同时,APTZ加入对温拌SBS改性沥青的布氏黏度影响也非常小,但是活化能降低,温度敏感性增加;随着APTZ掺量的增加温拌SBS改性沥青的回复率先增大后减小,而不可回复柔量先减小后增大;APTZ提高了温拌SBS改性沥青的低温性能,随着APTZ掺量的增加,蠕变劲度与蠕变速率的比值均呈现出减小的趋势。

表面活性剂型温拌剂对沥青流变性能的影响

采用动态剪切流变仪(DSR)研究了表面活性剂型温拌剂掺量对70号沥青和SBS改性沥青常规性能、零剪切黏度、温度敏感性和频率敏感性的影响。研究结果表明:温拌剂对70号沥青和SBS改性沥青具有软化作用,降低了2种沥青的抗车辙性能,温拌剂对SBS改性沥青的软化作用大于温拌剂对70号沥青的软化作用;温拌剂改善了2种沥青对温度的敏感性,当温拌剂掺量为0%~2.0%时,随着其掺量的增加,2种沥青对温度的敏感性均呈先平缓降低后快速降低趋势;温拌剂恶化了2种沥青对频率的敏感性,当温拌剂掺量为0%~2.0%时,随着其掺量的增加,2种沥青对频率的敏感性呈增加趋势;温拌剂掺量应根据使用目的进行合理选择。

温拌剂对生物沥青结合料高温流变性能的影响

为研究温拌剂对生物沥青结合料高温流变性能的影响,以生物沥青结合料和温拌剂为研究对象,对掺加了温拌剂的生物沥青结合料分别进行动态剪切流变试验(DSR)和多应力重复蠕变恢复试验(MSCR),以复数模量G*、相位角δ、车辙因子G*/sinδ、恢复率R和不可恢复蠕变柔量Jnr为评价指标,研究了2种温拌剂类型(质量比为2%的Sasobit和质量比为0.35%Rediset)、3种生物质重油掺量(质量比分别为5%,15%,25%)对生物沥青结合料高温流变性能的影响。研究结果表明,未老化的生物沥青结合料抗车辙性能随着生物质重油掺量的增加而降低,黏性成分亦随着生物质重油掺量增加而减小,短期老化后生物沥青结合料抗车辙性能随着生物质重油掺量的增加而增大,弹性成分比例明显增大。Sasobit温拌剂的加入能够降低生物沥青结合料的黏性行为,增强延迟弹性,提高生物沥青结合料的高温抗车辙性能。加入Sasobit使得生物沥青的复数模量G*和车辙因子G*/sinδ值提高超过100%,不可恢复蠕变柔量Jnr值降低大于60%。Rediset温拌剂可以降低生物沥青结合料的高温老化速度,对生物沥青结合料的老化有较强的抑制作用。具有抗老化的优势,其温度敏感性比Sasobit温拌剂要低。Sasobit和Rediset温拌剂均可以提高生物沥青应力敏感性,使生物沥青在高应力水平下的黏弹性更加显著。

新型温拌改性沥青流变性能及微观机理

为降低沥青混合料施工过程中大量的能源消耗和废气排放，研发了新型温拌沥青改性剂，基于布洛克菲尔德旋转粘度试验，确定了温拌剂降粘特性，采用动态剪切流变试验（DSR）试验研究了温拌剂掺量、温度等因素对沥青流变性能的影响规律，采用热重分析试验（TG）和差示扫描量热试验（DSC）等材料分析手段揭示了新型温拌改性沥青的作用机理。结果表明：温拌剂掺量大于1％时，沥青粘度降低约80％，与SBS改性沥青相比，在64-70℃范围内时，温拌改性沥青抗车辙因子提高幅度为28．6％～71．4％，温拌剂的加入不仅降低了沥青粘度，而且改善了沥青高温性能，微观试验分析结果验证了温拌改性剂的降粘机理。

Sasobit温拌剂对高黏沥青流变性能的影响

采用动态力学分析(DMA)考察Sasobit对高黏沥青流变性能和常规性能的影响规律。结果表明Sasobit表现出优越的降黏效果,随着Sasobit掺量的增加,高黏沥青135℃和180℃条件下的黏度显著降低;温度为60℃条件下的黏度和软化点升高,针入度和延度降低;在测定的温度和频率范围内,随着Sasobit掺量的增加,高黏沥青的复数剪切模量G*、活化能以及温度敏感性增加;在温度为30~60℃内,Sasobit的加入使得高黏沥青的储存模量G′、损失模量G″和车辙因子G*/sinδ均高于原样沥青,但随着温度的升高,差异性越来越小;随着Sasobit掺量的增加,高黏沥青的零剪切黏度η0和恢复率R增加,而不可恢复蠕量Jnr减小,高温抗车辙性能得到改善;随着Sasobit掺量的增加,蠕变劲度模量S增加而蠕变曲线的斜率m减小,高黏沥青的低温性能变差。