铁尾矿沥青混合料基本性能及老化耐久性研究

为了避免过度使用天然砂石材料做为沥青混合料的骨料以及符合绿色发展的战略方针，采用固体废弃物铁尾矿来代替砂石材料来制备一种新型的铁尾矿沥青混合料。采用质谱仪对所选用铁尾矿进行化学成分分析，并对不同铁尾矿掺量作用下沥青混合料的针入度、锥入度、软化点、延度、粘度以及老化耐久性等方面进行了研究。研究结果表明:铁尾矿沥青混合料的较佳制备温度选定为180℃；综合经济效益和有效性确定铁尾矿的较佳掺量为30%；相对老化后的铁尾矿沥青材料而言，在同一铁尾矿掺量作用下两种不同沥青混合料老化前的针入度和延度均出现了降低的趋势，但是在同一铁尾矿掺量作用下两种不同沥青混合料老化前的软化点却出现了增大的趋势。综合分析得到:温度为180℃以及铁尾矿掺量为30%制备的沥青混合料可以满足公路的路用要求。所有沥青试样的光谱变化规律基本一致，说明了掺入铁尾矿改性沥青的结构与未掺入铁尾矿沥青的结构基本一致；但是随着铁尾矿掺量的增大，沥青的FT-IR光谱在同一波数作用下却呈现出不断减小的变化趋势，说明了铁尾矿可以有效改善沥青的物理性能。      

基于DIP的沥青混合料车辙变形数值模拟

利用数字图像处理和有限元技术，生成沥青混合料非均质有限元模型，并分析沥青混合料各组分对其抗车辙能力的影响，从沥青混合料细观角度研究其永久变形规律，为沥青路面设计提供理论指导。结果表明，数值模拟得到的沥青混合料的车辙深度和车辙实验结果吻合较好，非均质有限元模型可对沥青混合料车辙深度进行预测；在各温度条件下提高集料的模量不能有效的提高沥青混合料的抗车辙能力；沥青混合料抗车辙能力增加速率随着沥青砂模量的增加呈现出先增加后减小的趋势；选用密级配的集料级配在软化点以上时可以较好的提高沥青混合料的抗车辙能力，低于软化点时影响不大。     

水力空化改质对重质原油沥青质及性质的影响

利用水力空化过程产生局部的高温、高压、高射流以及强大的剪切力等极端化学物理条件改质处理沙特重质原油，试验结果表明：沙特重质原油经过水力空化改质后粘度由13.61降低至7.22mm2/s，残碳由7.16%降低至6.48%，实沸点蒸馏后减压渣油降低1个百分点。进一步采用APPI FT-IR MS、XRD、FT-IR、SEM和粒度分布等技术研究了水力空化改质对沙重原油分子组成，沥青质团聚体微晶结构、沥青质胶束粒径分布、沥青质官能团、沥青质形貌等方面的影响，从分子角度阐述空化改质重油的机理。研究结果表明：水力空化改质后沙重原油分子量分布、芳烃类化合物缔合作用变小；沥青质对低DBE化合物吸附性能降低；沥青质团聚体微晶结构更加松散；沥青质胶束粒度分布降低；沥青质分子相互团聚作用力减弱。进一步考察了水力空化改质前后减压渣油延迟焦化性能，改质处理后焦炭产率降低1.85个百分点，液体收率和气体产率分别增加1.52和0.33个百分点，水力空化改质对沥青质性质、结构特点的改善能够有效的提高其加工性能。     

RAP级配特征及对冷再生沥青混合料的影响

为探究RAP级配特征，剖析其对冷再生混合料性能的影响，基于抽提、击实和马歇尔试验对粗、细两档RAP展开研究。结果表明粗RAP中的中大块料多数由细料结团而成，性能受旧沥青影响；对于冷再生混合料，RAP掺量宜控制在40%～60%，粗、细比例得当时会轻微提升马歇尔稳定度。     

设沥青夹层水泥混凝土路面早龄期力学行为与作用效应研究

基于水泥混凝土路面早龄期三维有限元力学分析程序,对设沥青夹层面板结构早龄期阶段力学行为和性状形成的结构效应、沥青夹层效应进行了研究。研究发现,早龄期阶段固化温度、混凝土的徐变和硬化历程与环境场叠加作用,会引起面板更大的早期板角翘曲和脱粘,以往传统分析理论忽略了此方面影响。设沥青夹层结构比无夹层直接加铺路面脱粘面积小、翘曲变形更大。沥青夹层面板早龄期增大翘曲、脱粘的结构效应与特定重载交通共同作用下可能产生对路面板疲劳寿命不利的影响。对设沥青夹层加铺结构建议采用刚度较大的基层,夹层厚度宜在30 mm以内,沥青夹层混合料模量宜选低值。     

固态13C-NMR法表征渣油沥青质的结构组成

以长庆常压渣油、胜利减压渣油和加拿大减压渣油为原料，研究了正庚烷沥青质的结构及组成，根据固态13C NMR分析结果，计算了沥青质分子的平均结构单元参数，并模拟出了沥青质的结构单元模型。结果表明，沥青质分子由4个左右的结构单元组成，每个结构单元包括5～7个缩合芳香环。沥青质中的饱和碳以环烷碳为主，并包含少量的短烷基侧链，沥青质的n(HS)/n(CS)在16左右。对于平均相对分子质量较大、具有较短烷基侧链和较少取代基的沥青质分子，由核磁共振氢谱计算其结构参数时，采用重油计算过程的假设--芳香环烷基侧链上α位及β位和β位以远的氢/碳比为2(x=y=2)是不合理的，可能会导致计算结果与沥青质的真实结构存在较大的误差。