基于分子动力学模拟的再生剂-老化沥青扩散机理

采用Materials Studio(MS)分子动力学模拟软件对再生剂-老化沥青扩散体系进行研究.以沥青四组分试验为基础,选取12种分子模型构建再生剂分子组、复合水老化沥青分子组和复合紫外老化沥青分子组.针对在不同模拟时间、模拟温度和沥青成分条件下的老化沥青扩散体系进行模拟,得到扩散体系的扩散系数.结果 表明:随着模拟时间的延长,再生剂在老化沥青扩散体系中的扩散系数变小,同时在复合紫外老化沥青扩散体系中的扩散系数小于复合水老化沥青扩散体系;随着扩散温度的增加,扩散系数增速逐渐变缓;再生剂中油性成分(芳香分和饱和分)的扩散系数大于极性成分(胶质和沥青质),芳香分由于多为链状且相对分子质量较小,其扩散速率在4种组分中最快.     

自粘改性沥青对三元乙丙防水片材热老化的不利影响

采用热重分析和动态热机械分析方法研究了改性自粘沥青对三元乙丙防水片材热老化的影响。实验表明, 复合有改性自粘沥青层的三元乙丙片材热老化后,有机物含量明显增加,玻璃化转变温度明显提高而高弹态下的贮能模量明显下降。这表明老化后增塑剂和沥青质大量迁移到三元乙丙片材中,对材料的老化性能有不利的影响。     

全气候沥青混合料中老化沥青的微观性能非线性模型

采用凝胶渗透色谱(GPC)和傅里叶红外光谱(FTIR)技术,分别从功能团和分子水平角度,探索了沥青混合料AC-13,SMA-13,SUP-13在全气候多因素综合加速老化条件下沥青的内在老化规律.阐述了沥青老化时的微观变化,同时建立了非线性模型.结果表明:建立的非线性模型可以很好地模拟沥青的老化速率和最终老化程度;随老化时间的增加,沥青中大粒径分子、中粒径分子和羰基含量变大,小粒径分子和丁二烯基含量变小;沥青混合料SMA-13的抗老化性能较SUP-13和AC-13更佳.     

基于时间及频率扫描的沥青高低温性能试验研究

采用动态剪切方法对沥青进行时间扫描、频率扫描等试验,对比时间扫描过程预测的车辙因子G*/sinδ与实测车辙因子误差;采用WLF方程对沥青玻璃化转变温度(Tg)进行拟合,并对玻璃化转变温度表征混合料低温性能的适用性进行了分析.结果表明:回归计算的普通石油沥青车辙因子与实测车辙因子相对误差小;石油沥青及简单相态改性沥青的玻璃化转变温度拟合相关程度高,数据稳定,变异性小;复杂相态结构的聚合物改性沥青拟合结果数据离散,平行性差;玻璃化转变温度与混合料低温破坏应变关联程度高.     

浅析湿热对CFRP力学性能的影响

通过湿热试验(温度为85℃,湿度为95%),测定CFRP的力学性能和玻璃化转变温度随老化时间的变化。结果表明,CFRP的力学性能在2000h的老化过程中变化不太大,但是其玻璃化转变温度有较明显地下降。     

水性环氧树脂乳化沥青共混物特性分析

采用乳化沥青、水性环氧树脂及固化剂制备了不同配比(质量比)的共混物,通过室内试验分析了共混物的力学性能、凝胶特性及流变行为,并采用荧光显微镜和红外光谱分析仪对共混物的微观相结构和共混机理进行了分析.结果显示:在水泥试块上刷涂乳化沥青与环氧树脂配比为5∶5的共混物后,水泥试块在25,45℃下的拉拔强度最大值分别为3.37,1.98MPa;当乳化沥青与环氧树脂的配比为5∶3时,共混物的拉伸强度和断裂伸长率分别为3.47MPa和38%,且均出现拐点;共混物的凝胶时间随温度和环氧树脂比例的增加而缩短,当乳化沥青与环氧树脂的配比为5∶5时,其50℃的凝胶时间缩短为10min左右;共混物的相结构随环氧树脂比例的增加而改变,当乳化沥青与环氧树脂的配比为5∶3时,其相结构发生逆转,环氧树脂为连续相,乳化沥青为分散相;共混物的储能模量、损耗模量和玻璃化转变温度均随环氧树脂比例的增加而增大,当乳化沥青与环氧树脂的配比为5∶3时其玻璃化转变温度最大为70℃;共混物的共混方式为物理共混.建议乳化沥青与环氧树脂的配比不宜超过5∶3.     

SHRP试验在我国沥青老化研究中的进展

为促进SHRP试验在沥青老化研究中的应用,推动老化沥青的力学性能研究.本文首先介绍了沥青老化影响因素,以及旋转薄膜烘箱试验(RTFOT)和压力老化试验(PAV)模拟沥青老化的研究进展;其次分别阐述了老化时间对沥青各温度区间下的宏观力学表征的影响;最后分析表明各温度区间下沥青的力学性能随老化时间呈规律性变化,指数关系模型能够表征沥青在高温下的力学指标与老化时间的关系,但对沥青模拟老化与实际老化间的关系及构建低温力学指标与老化时间的关系模型仍需进一步研究.     

老化前后沥青与胶粉相容性的分子动力学研究

为了探究热老化对沥青与胶粉之间相容性的影响,采用压力老化法(PAV)制备长期老化沥青.采用四组分分析法对基质沥青与老化沥青进行分析,并在此基础上,以丁苯橡胶(SBR)作为胶粉的代表建立分子模型.结果表明:老化前后沥青的密度没有明显变化,但是老化沥青的能量由于老化后沥青中大分子比例的增加而增加;老化沥青与SBR溶解度系数差值较基质沥青与SBR溶解度系数差值更大,表明老化降低了沥青与SBR之间的相互溶解能力;老化使沥青与SBR之间的相互作用能下降,最终降低了沥青与SBR的相容性.     

超热老化条件下改性沥青的老化机理

对浇筑式沥青混凝土抽提回收沥青、SMA抽提回收沥青以及旋转薄膜烘箱老化沥青进行了常规沥青指标试验、DSR试验、红外光谱分析以及凝胶渗透色谱(GPC)相对分子质量分布分析.结果表明,浇筑式沥青混凝土抽提回收沥青车辙因子和疲劳因子明显提高,羰基红外光谱吸收峰明显增强,SBS分子断链现象明显,浇筑式沥青混凝土存在明显的超热老化现象.     

基于PG值的机场道面沥青抗老化性能预估模型

从沥青老化机理出发,提出了预测机场道面沥青抗老化性能的预估模型.在标准大气压下针对1种基质沥青和2种改性沥青进行4种温度下不同时间段的老化处理,同时采用动态流变剪切仪(DSR)对沥青试样的PG上限温度值进行测试,研究其在老化作用下的变化规律.结果表明:3种沥青的PG上限温度值随老化条件的变化均存在一定的规律,但在相同老化条件下,沥青种类不同,其老化速率不同;无论是基质沥青还是改性沥青,其实测数据与预估模型吻合良好,PG上限温度值可作为评价机场沥青道面抗老化性能的指标.     

不同老化状态下SBS改性沥青的低温性能分析

采用低温小梁弯曲(BBR)试验,同时结合Burgers模型对不同老化状态下的SBS改性沥青进行低温性能分析,验证了PG低温分级和黏弹性指标间的相适应性,发现短期老化对星型SBS改性沥青的低温性能有利以及SBS改性沥青存在蠕变速率不足的问题.利用傅里叶红外光谱FTIR技术定量分析了老化对SBS改性沥青官能团的影响,并对沥青各项物理化学指标间的相关关系进行了研究,结果表明:SBS改性沥青的低温性能与脂肪长链指数有关,脂肪长链指数越小,SBS改性沥青的低温性能越好.     

Experimental investigations on high temperature transition of asphalt

Asphalt exhibits Newtonian, non-Newtonian and viscoelastic behavior as the temperature is varied. This investigation reports the temperature at which asphalt exhibits non-Newtonian to Newtonian transition. Air blown, blended asphalt and petroleum pitch were tested at different aging conditions. The temperature at which the material exhibited shear rate independent viscosity was taken as the transition temperature. The transition temperature varied with processing method and aging conditions. It was seen that blended asphalt exhibited greater increase in apparent viscosity during aging when compared to air blown asphalt, whereas air blown asphalt showed greater shift in transition temperature for the same aging conditions.     

SBS C9石油树脂改性沥青的研究

选择SBS改性剂与C9石油树脂对辽河90#基质沥青进行改性,通过常规试验、梁弯曲流变(BBR)试验考察了该改性沥青的感温性能、高温稳定性能、低温抗裂性能和抗老化性能,并利用电子显微镜对其结构进行了观察.结果表明:当SBS-C9石油树脂的质量分数为5%时,SBS-C9石油树脂改性沥青的感温性能、高温性能均优于SBS改性沥青,而低温性能、抗老化性能与之相差不大;C9石油树脂可提高SBS改性剂与基质沥青之间的结合力及SBS改性剂对基质沥青的约束力,使之形成新的交联网络结构.     

废机油残留物再生沥青的抗老化性能

以废机油残留物(REOB)作为沥青再生剂,从REOB自身、REOB再生沥青及REOB再生沥青混合料3个层次进行老化性能研究.通过延时薄膜烘箱老化试验(TFOT)(老化时间分别为5、10、15、20、25h),测定了REOB再生沥青、RA5再生沥青和基质沥青的质量及黏度变化,并采用弯曲梁流变试验评定3种沥青老化后的低温性能;利用对应的3种沥青混合料设计铺筑了室内足尺试验路面层,并采用自主研发的回转式加速加载试验系统(RALT)在常温及高温下开展了路面加速加载试验来评估其长期抗疲劳性能.结果表明:REOB再生沥青的抗短期老化性能(TFOT老化时间不超过10h)比RA5再生沥青好,但不如基质沥青,而其抗长期老化性能(TFOT老化时间不少于15h)最差;在长期老化后,REOB再生沥青因劲度急增且应力松弛性能骤降从而极易导致低温开裂;高温老化明显加剧了REOB再生沥青混合料路面在RALT加速加载条件下弯沉值的增长,使其在3种路面中最易发生疲劳破坏,说明将REOB用于再生沥青路面时,易使路面出现过早过度破坏.     

多尺度纳米材料对再生沥青长期老化性能的影响

研究了由不同掺量有机蛭石（OEVMT）和纳米氧化锌（Nano ZnO）组成的多尺度纳米材料对再生沥青长期热氧和光氧老化性能的影响。利用薄膜烘箱对普通基质沥青进行老化以制得老化沥青,采用熔融共混方法,先将老化沥青、普通基质沥青以及再生剂按照一定的比例混合以制得再生沥青,再将多尺度纳米材料加入到再生沥青中制得多尺度纳米材料改性再生沥青。采用压力老化箱老化（PAV）和加速紫外光老化（UV）分别模拟再生沥青的长期热氧老化和光氧老化条件。通过传统物理性能试验和动态剪切流变试验评价了再生沥青的老化性能。结果表明:添加多尺度纳米材料提高了再生沥青老化前的高温稳定性、剪切变形抵抗力和弹性行为,但一定程度上削弱了其低温塑性变形能力;多尺度纳米材料有效改善了再生沥青长期热氧和光氧老化抵抗力;综合考虑长期老化性能数据,多尺度纳米材料的推荐掺量（质量分数）为1%OEVMT+3%NanoZnO。     

水泥乳化沥青稳定碎石温缩特性

为解决半刚性基层沥青路面反射裂缝问题,在水泥稳定碎石中加入乳化沥青形成半柔性基层,采用DT80智能数据采集仪,通过电阻应变片对水泥乳化沥青稳定碎石试件的温缩系数进行测定,并对其温缩机理进行探究.分析了养护龄期、乳化沥青用量(质量分数,下同)和水泥用量对水泥乳化沥青稳定碎石温缩特性的影响.结果表明:在水泥稳定碎石中加入乳化沥青,可有效提高其抗温缩性能;温缩系数随乳化沥青用量的增加而减小;随着水泥用量的增加,平均温缩系数先减小后增大;平均温缩系数达到最小值时,对应的水泥用量4.0%为最佳水泥用量,且乳化沥青用量不宜超过3.0%.     

沥青胶砂改进分数阶导数幂函数经验蠕变本构模型

针对沥青胶砂的蠕变特性,提出了改进分数阶导数幂函数经验蠕变本构模型,然后分别对不同应力水平下沥青砂的蠕变恢复试验结果和不同温度下沥青玛蹄脂的蠕变试验结果进行拟合分析,确定了相关的模型参数,分析了模型参数的物理意义及其变化规律.在此基础上,提出了相应的沥青胶砂高温性能评价指标.结果表明:改进分数阶导数幂函数经验蠕变本构模型能够较好地描述沥青胶砂的蠕变特性,并能够反映温度对其蠕变变形的影响,具有较为广泛的适用性.