沥青马蹄脂碎石混合料的制备及其性能

为了提升沥青马蹄脂碎石混合料(SMA)的路用性能及耐久性,采用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、橡胶粉、增粘树脂、增塑组分对基质沥青进行复合改性,开发出高粘高弹改性沥青.分别以高粘高弹改性沥青、高粘沥青、SBS改性沥青作为胶结料,对比分析不同沥青制备的SMA混合料的路用性能和耐疲劳性能.结果表明:橡胶粉对沥青的弹性恢复性能及高温粘度影响较大;高粘高弹改性沥青表现出优异的粘弹性能,软化点达到92℃,5℃弹性恢复达到86%,60℃粘度达到62 000 Pa·s;采用高粘高弹沥青作为胶结材料,相比于SBS改性沥青和高粘沥青,大幅提升了SMA混合料的路用性能和耐久性能,70℃动稳定度超过7 000次/mm,0.3应力比下的疲劳次超过6万次.     

复合纤维组成优化及其混合料性能评价

为了对复合纤维组成进行优化,按正交设计方案复配木质素纤维、聚酯纤维、玄武岩纤维组成9种复合纤维,并对各复合纤维改性沥青进行直剪试验,以抗剪强度为指标,通过极差、方差分析了各单纤维的影响作用,进而优选了复合纤维的最佳掺量及各组分最佳掺配比例;同时,通过室内试验比较验证了单纤维沥青混合料与复合纤维沥青混合料的路用性能.结果表明:复合纤维掺量为0.3％,木质素纤维、聚酯纤维、玄武岩纤维掺配比例为1∶2∶2时,复合纤维改性沥青具有最优的抗剪性能;复合纤维改性兼具各单纤维改性的优势,其混合料路用性能更加均衡,且具有良好的经济性,为路面材料改性技术提供了一种新的选择.     

季冻区玄武岩纤维复合改性透水沥青混合料路用性能研究

在东北季冻区气候条件下,为提高透水沥青混合料的路用性能,提出使用玄武岩纤维与高黏改性剂制备复合改性沥青进而对透水沥青混合料进行改良的技术方案.基于预估空隙率的复合改性透水沥青混合料级配与最佳沥青用量,对不同玄武岩纤维掺量下的复合改性透水沥青混合料进行路用性能实验分析.实验结果表明：玄武岩纤维掺量为1 %（纤维质量与沥青质量的比值,下同）时,复合改性透水沥青混合料的低温抗裂性能与水稳定性提升显著;玄武岩纤维的掺入对混合料的排水性能影响较小;推荐高黏改性剂掺量与玄武岩纤维掺量最佳掺配比为（12 %,1 %）、油石比为5.5 %.     

TPS改性剂对高粘沥青性能的影响

为制备适于我国排水性沥青路面应用的高粘沥青,通过室内试验研究高粘沥青添加剂TPS对两种不同油源的90＃基质沥青的改性效果．以60 ℃黏度作为评价高粘沥青的关键指标,重点研究TPS掺量变化对改性沥青60 ℃黏度及其他物理性能的影响规律．结果表明:TPS对两种不同油源的基质沥青的改性效果差异较大,尤其对于60 ℃动力黏度指标,在相同TPS掺量下,基质沥青的沥青质含量越大,改性沥青的60 ℃黏度越大,二者的配伍性较好,推荐TPS掺量（质量分数）为14％～16％,此时改性沥青胶结料的60 ℃黏度增长迅速,能够满足高粘沥青的黏度要求,且改性沥青胶结料的感温性、高温稳定性与低温抗裂性、弹性恢复能力等都得到了较大程度的提高．     

硫酸钙晶须和聚酯纤维复合改性沥青混合料的疲劳性能

为研究硫酸钙晶须和聚酯纤维掺量对沥青混合料疲劳性能的影响,通过对比复合改性沥青老化前后针入度、延度及软化点的变化差值,得出不同掺量外加剂对沥青抗老化性能的效应,以验证复合改性的可行性;进一步通过四点弯曲疲劳试验,对外加剂掺量、拉应变水平与沥青混合料疲劳寿命之间的关系进行了研究。结果表明:加入两种外加剂可使沥青和沥青混合料的性能指标得到较大改善,当硫酸钙晶须掺量为6.0 wt%、聚酯纤维掺量为0.3 wt%时,复合改性沥青抗老化性能最佳;沥青混合料疲劳寿命达到最大,且与相同试验条件下的基质沥青混合料相比提高了580%;而拉应变与疲劳寿命呈负相关规律。此外,综合考虑两种外加剂与拉应变对沥青混合料疲劳寿命的影响,得到了三因素形成的疲劳因子与疲劳寿命呈线性正相关的规律,并建立了两者之间的关系方程。该研究结果可为实际工程中复合改性沥青混合料外加剂掺量的合理选择提供参考。     

复合改性沥青的抗老化性能研究

沥青路面在使用过程中,由于沥青老化容易导致路面产生裂缝、剥落和松散等病害,提高沥青的抗老化性能,有助于延长沥青路面的使用寿命.采用抗氧剂2246、辅助抗氧剂Irgafos168及炭黑对基质沥青进行复合改性,根据残留针入度比、软化点增长率、残留延度比综合确定复合改性剂的最佳用量.在最佳剂量下制备复合改性沥青,用DSR试验和BBR试验评价复合改性沥青在老化前后的路用性能.试验结果表明,用0.6%主抗氧剂2246、0.6%辅助抗氧剂Irgafos 168和2%炭黑制备的复合改性沥青,可以显著提高沥青的抗老化性能.     

透水性沥青路面高粘改性沥青动态力学性能

采用动态剪切流变仪、弯曲梁流变仪,对SK70#、Shell70#、SBS改性沥青、TPS高粘改性沥青以及自主研制高粘改性沥青的高温、中温以及低温动态力学性能进行对比研究,分析了复数剪切模量、相位角、车辙因子、零剪切粘度、蠕变动度和速率、疲劳因子以及损失正切值的变化.结果表明:5种沥青的复数剪切模量、车辙因子均随温度的升高而减小,自主研制高粘改性沥青减小得最慢;3种改性沥青的60℃动力粘度远大于其零剪切粘度,且自主研制高粘改性沥青的零剪切粘度大于20 000 Pa· s;3种改性沥青的PG低温分级均为PG-28,但自主研制高粘改性沥青的蠕变劲度最小、蠕变速率最大;各沥青的疲劳因子随着温度的降低显著增大,自主研制高粘改性沥青的增幅最小,直到6℃时才发生疲劳破坏.综合各指标来看,自主研制高粘沥青表现出较好的动态力学性能.     

SBR/有机膨润土矿物复合改性沥青及混合料技术性能分析

膨润土以其对沥青良好的改性效果与低廉的价格常作为沥青的改性剂,其硅酸盐结构对沥青低温性能存在负面影响;丁苯橡胶(SBR)能显著提高改性沥青低温延度,降低温度敏感性,对高温性能提升有限。由单掺膨润土、SBR及复合改性(膨润土、SBR)后沥青的基础性能试验结果表明,两种改性剂复合改性可以相互克服单一改性剂的缺点,增强优势。PG分级和BBR试验结果表明,复合改性沥青高温失效温度和低温劲度模量极限温度均满足华北地区气候条件的要求。采用AC-13型、SMA-13型两种沥青混合料进行路用性能研究,结果表明通过采用复合改性技术的混合料高低温性能、水稳定性及耐疲劳性能均得到不同程度的改善提高。相比于SBS改性沥青技术,研究提出的复合改性沥青技术具有更好的路用性能表现及社会经济效益。     

聚酯纤维加强沥青混凝土路面试验研究

利用基于马歇尔试验方法的多因素正交试验,运用极差分析法和综合平衡法比较了各个指标对聚酯纤维加强沥青混凝土的高温稳定性和水稳定性的影响,从而确定聚酯纤维加强沥青混凝土的最佳纤维掺加量及最佳沥青用量.同时,对比研究了聚酯纤维加强沥青混凝土和SBS改性沥青混合料的路用性能.试验结果表明,掺加了纤维之后,其水稳定性、高温稳定性均有所改善,但其对高温稳定性的改善程度不如SBS改性沥青.     

增塑剂改性沥青路用性能试验研究

为了提高沥青结合料的柔韧性,借鉴增塑剂在塑料制品的成功应用,选用两种不同类型的增塑剂,研究其对沥青的改性效果.通过针入度、软化点、延度、黏度、测力延度和弹性恢复等试验对两种增塑剂改性沥青性能进行研究,并从沥青的感温性、高低温性能、弹性恢复和老化特性等方面对路用性能改善效果做出评价.试验结果表明,两种增塑剂对沥青低温柔韧性改善效果显著,同时对沥青结合料的感温性、弹性恢复和抗老化性也有一定的改善效果,但不利于沥青的高温稳定性;对比两种增塑剂改性沥青的路用性能,马来酸二辛酯的改性效果优于邻苯二甲酸二辛酯,且建议马来酸二辛酯最佳掺量值为3.0%.     

纳米TiO_2/CaCO_3-玄武岩纤维复合改性沥青的路用性能

为了同时改善沥青高温稳定性和低温抗裂性,本文选用纳米TiO_2/CaCO_3和玄武岩纤维对沥青进行复合改性。采用锥入度试验、软化点试验、延度试验、黏度试验、动态剪切流变试验以及低温弯曲蠕变试验对复合改性沥青的高温稳定性和低温抗裂性进行评价。结果表明:掺入纳米TiO_2/CaCO_3和玄武岩纤维可有效提升沥青的抗剪切强度和黏结力,增强高温抗永久变形能力;掺入纳米TiO_2/CaCO_3和玄武岩纤维后沥青低温延展性降低,在改性材料掺量较低时弯曲蠕变速率升高,低温应力松弛能力增强,改善了低温性能;同时掺入两种改性材料对于沥青性能的改善作用具有叠加效应,在沥青路面中进行应用有利于进一步提高其使用寿命。     

废胎胶粉与HDPE/SBS三掺复合改性沥青性能研究

为了改善普通胶粉改性沥青的性能缺陷,本研究采用SK-90#基质沥青和HDPE-SBS-废胎胶粉材料制备复合改性沥青,选择SBS百分掺量、胶粉百分掺量、HDPE百分掺量、剪切速度、剪切时间和剪切温度6个试验变量,通过正交试验来探讨复合改性沥青的最佳改性参数,并采用方差分析法对其针入度、软化点、5℃延度、黏度和弹性恢复率5种技术指标进行分析,得出各变量对复合改性沥青性能的影响规律,得到较优制备方案,并对其性能进行了分析.结果表明:SBS掺量对软化点和弹性恢复率影响最大;HDPE掺量对针入度影响较大;SBS和HDPE掺量对延度都具有影响;各改性剂掺量和剪切温度对旋转黏度的影响基本相同.较优制备方案为:改性剂HDPE百分掺量为1.5%,SBS百分掺量为5%,废胎胶粉百分掺量为20%,剪切温度165℃,剪切速率4 500 r/min,剪切时间45 min.较优制备方案下,改性沥青的高温稳定性和低温抗裂性大大提高,同时自身黏度增大使其与集料的黏附性增强,提高了抗车辙能力和抗水损害能力;较高的弹性恢复率保证了改性沥青的抗裂性能.     

氧化和硫化聚合物改性沥青流变性能研究

在基质沥青中加入一定量的SBR、XSBR、SBS,观察对沥青材料常规性能以及-30～100℃下动态力学流变性能的影响。结果表明,加入粉末SBR1500后改性沥青材料薄膜前后的延度和流变性能都有明显的改进,而硫化共混改性可显著提高低温下改性沥青的粘弹性能,低温性能明显改善;同时高温性能得到提高,改性沥青的车辙温度（G＊/sinδ=1kPa）比基质沥青提高约10℃;粘度增大,复合模量提高,在高温区的相位角和损耗因子变小,从而改善了沥青高温粘弹性能。硫化共混改性沥青对使用环境的温度敏感性变小,使改性沥青的高低稳定性能均得到改善,可在高温环境下使用,拓宽了SBR改性沥青的使用范围。     

不同RAP掺量温拌再生改性沥青抗变形性能研究

为了评价不同RAP （旧沥青混合料reclaimed asphalt pavement）温拌再生沥青混合料的抗变形性能,通过室内试验对SBS改性沥青及4种不同RAP掺量温拌再生改性沥青进行基本性能及不同温度下黏度试验,从活化能角度揭示温拌再生改性机理,并且通过沥青混合料车辙试验对不同RAP沥青混合料抗变形性能进行研究.结果表明：温拌再生改性沥青的活化能较高;温拌再生改性沥青混合料的高温性能优于热拌沥青混合料,RAP建议掺量为40%,再生剂A及B建议掺量分别为沥青质量5%及旧沥青质量4%.     

高聚物-木质素纤维复合增强剂对沥青混合料性能的影响

为提高沥青混合料路用性能,选用高聚物(回收废旧塑料,主要成分为聚乙烯和聚丙烯)和木质素纤维组成的复合增强剂对沥青进行改性,制备AC-13,AC-16和AC-20型3种级配的沥青混合料,通过车辙试验、低温弯曲试验及冻融劈裂试验对其路用性能进行综合表征。试验结果表明:当沥青混合料中复合增强剂掺量为1.0%(质量分数w)时,其动稳定度和低温破环应变分别提升约3.5倍和1.4倍,高低温性能改善效果显著,同时此掺量下3种级配沥青混合料水稳性能也达到最佳。将w=5%苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性剂及w=0.4%抗车辙剂与不同复合增强剂掺量(w=0%,0.4%,0.6%,0.8%,1.0%,1.2%)的沥青混合料高低温性能进行对比发现,当复合增强剂掺量为w=1.0%时,混合料的高低温性能优于抗车辙剂改性沥青;与SBS改性沥青的改善效果接近。综合考虑混合料的路用性能,建议复合增强剂的最佳掺量为w=1.0%。     

聚合物改性沥青流变性能研究进展

沥青是道路工程中应用最为广泛的道路结构材料,加入聚合物改性剂,可以改善沥青的流变性能,对改性沥青流变特性的研究可以进一步地了解其改性机理,使其更好地适应路面环境。运用流变指标分析聚合物改性性能成为新的研究方向。文章概述了聚合物改性沥青分类,分析了不同种聚合物改性沥青基于动态剪切流变试验中G指标(复数剪切模量G*、相位角δ、车辙因子G*/sinδ)、重复蠕变与恢复试验以及零剪切粘度方面流变指标的变化,总结了不同流变指标方面的差异,并展望了流变指标对于评价聚合物改性沥青性能的应用前景。     

温拌改性再生剂对不同RAP掺量废旧普通沥青混合料性能影响评价

利用自主研发的复合温拌改性再生剂,对不同RAP掺量(30%、45%、60%)的AC-20型沥青混合料进行了温拌、改性与再生,并对再生沥青混合料进行了路用性能评价.试验结果表明:随着RAP掺量的增加,温拌改性再生沥青混合料的高温性能不断增强,但其低温性能、水稳定性和疲劳性能均呈下降趋势;与SBS改性沥青混合料对比发现,当RAP掺量为30%时,温拌改性再生沥青混合料的各项路用性能基本相当;当RAP掺量为45%时,温拌改性再生沥青混合料除高温性能外的各项性能均有下降,但仍能满足规范对改性沥青混合料的要求;当RAP掺量为60%时,温拌改性再生沥青混合料的低温性能和水稳定性已经不满足规范要求.推荐温拌改性再生沥青混合料的推荐RAP掺量为30%~45%.     

SBS改性沥青老化模拟及再生研究

为研究不同再生方式对老化SBS改性沥青性能影响情况,首先通过常规试验、SHRP试验选择恰当的SBS改性沥青老化模拟方式;然后对4种再生方式:Ⅰ、掺加SK-90号基质沥青;Ⅱ、掺加SBS改性沥青;Ⅲ、掺加再生剂;Ⅳ、掺加再生剂+90号基质沥青展开探讨,确定了各再生方式的最佳条件,比较了各再生方式的优劣差异.试验结果表明:采用RTFOT试验进行老化模拟更加方便、科学,RTFOT试验5 h获得的改性沥青指标与服务年龄为7 a的SBS改性沥青一致;4种再生方式对老化沥青性能均有改善作用,且每种方式的新、旧沥青最佳比例及添加剂最佳掺量均不相同,在各自最佳条件下比对4种再生方式知,最优再生方式为Ⅱ,然后依次为Ⅲ、Ⅳ、Ⅰ.     

热拌沥青混合料低温施工机理

选用不同含量的添加剂ADZ、ADW、ADS分别加入SBS改性沥青和基质沥青中,测试其在110℃、120℃、135℃下的粘度和软化点.测定粘度,是为了探索低温施工的机理,不同含量添加剂的加入使沥青的粘度降低,从而实现沥青混凝土在较低温度下的施工.测定软化点,主要是评估添加剂的加入在实现降低摊铺或碾压温度的情况下是否会影响其路用高温性能.试验结果表明:3种添加剂均能在一定程度上降低基质沥青和SBS改性沥青的粘度.其中,在温度较低(120℃和110℃)时,ADW和ADS对SBS改性沥青、基质沥青的降粘效果较ADZ明显.基质沥青的软化点随着3种添加剂掺量的增加而增加.3种添加剂含量较低时,SBS改性沥青的软化点反而减小.     

沥青粘附性自愈合性能评价与机理分析

为了评价与对比不同沥青的粘附性自愈合性能,并从微观层面解释沥青自愈合的机理,采用BBS(binder bond strength)实验测量了7种基质沥青与4类不同掺量的改性沥青(SBS类、溶解性胶粉类、岩沥青类以及高密度聚乙烯类)的粘附性自愈合性能.并选取其中部分沥青进行红外光谱测试,通过分子链结构指数(MMHC)对沥青的自愈合机理进行分析.最后,将沥青粘度这一常规指标与自愈合性能进行相关性分析.结果表明:不同基质沥青之间,多次破坏-愈合循环后的粘附性自愈合性能有明显差异.低掺量的高密度聚乙烯与岩沥青能提高沥青的粘附性自愈合能力,线型、星型SBS及胶粉均不利于沥青的粘附性自愈合性能.基质沥青的MMHC指数与其粘附性愈合率呈明显负线性相关关系,但MMHC指数不可用于预测改性沥青的粘附性自愈合性能.基质沥青与改性沥青的135℃布氏粘度指标均与其愈合率呈良好的线性相关性,相较于MMHC指数,135℃布氏旋转粘度更适合作为预测沥青粘附性自愈合能力的常规评价指标.