耐紫外线老化改性沥青材料的制备与性能研究

制备了环氧树脂改性沥青和掺杂纳米SiO₂的环氧树脂改性沥青,研究了基体沥青、环氧树脂改性沥青、掺杂纳米SiO₂的环氧树脂改性沥青的耐紫外线老化性能。采用物化指标测试、FT-IR和SEM等方法,研究了添加1%,2%和5%(质量分数)纳米SiO₂对环氧树脂改性沥青耐紫外线老化性能的影响。结果表明,加入纳米SiO₂后,改性沥青的软化点和粘度增加;基体沥青、PA-5%EP、PA-EP-1%SiO₂、PA-EP-3%SiO₂和PA-EP-5%SiO₂的FT-IR光谱几乎在所有峰的位置都是相同的,改性沥青与基体沥青相比,结构没有明显变化;当加入纳米SiO₂含量为5%(质量分数)时,改性沥青的粘附力显著提高,此时,纳米SiO₂颗粒较为均匀地分散到基体沥青的宏观分子网络中,形成了稳定的结构;纳米SiO₂的加入能很好地改善沥青的耐紫外线老化效果,PA-EP-5%SiO₂样品的耐紫外线老化性能最优。     

铁尾矿沥青混合料的路用性能研究

铁尾矿是主要工业固废之一,其堆放造成了严重的土地浪费和环境污染,将其用于沥青路面建设是高质量、规模化利用的有效方式。为考察铁尾矿沥青混合料(IT-AC)的路用性能随铁尾矿体积掺量的变化规律,本工作设计了不同铁尾矿体积掺量的IT-AC,并进行马歇尔试验、车辙试验、浸水车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、低温弯曲试验和动态模量试验。结果表明,铁尾矿的主要化学成分是SiO₂且含量超过65%(质量分数),属酸性集料,其压碎值与磨耗值均偏高;铁尾矿表面比天然集料具有更多的空隙,吸附了部分沥青,因此IT-AC的沥青用量随着铁尾矿体积掺量的增加而变大;IT-AC的60℃马歇尔稳定度、动稳定度、浸水动稳定度、残留稳定度、冻融劈裂强度比、低温弯拉应变和动态模量均随铁尾矿掺量的增加而降低,说明IT-AC的路用性能随铁尾矿体积掺量的增加而降低,铁尾矿的体积掺量不宜超过40%。     

PPA/LSBR复合改性沥青及混合料性能研究

为研究多聚磷酸(PPA)和液体丁苯橡胶(LSBR)复合改性沥青与混合料路用性能，选用2.0%掺量的LSBR和0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%的PPA进行复配，采用针入度、软化点、延度、旋转黏度以及四组分试验，分析了改性沥青基本性能、感温性能以及组分变化；通过车辙试验、低温小梁弯曲试验、浸水马歇尔试验以及冻融循环试验，研究了复合改性后混合料的路用性能变化。结果表明，PPA可以有效改善LSBR改性沥青的温度敏感性，高温性能得到提升；随着PPA含量的增加，沥青质逐渐增加，胶质减小，导致沥青黏度增加；PPA/LSBR复合改性沥青混合料动稳定度较LSBR提高了77.2%,表现出良好的高温性能，破坏应变和冻融劈裂比较LSBR分别减小了6.1%与2.79%,但仍高出SBS改性沥青混合料2.0%与2.3%,其综合性能最佳。     

玄武岩纤维对老化沥青混合料路用性能的影响

为研究玄武岩纤维对老化沥青混合料路用性能的影响,通过车辙试验、低温弯曲小梁试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验研究了玄武岩纤维对沥青混合料抗老化性能的作用。试验结果表明:虽然玄武岩纤维沥青混合料的动稳定度随老化时间增加,但相对于普通沥青混合料而言,其增加的幅度减缓,提出采用相对变形率作为老化性能评价指标;玄武岩纤维延缓了沥青混合料老化性能的衰变,使得老化后的混合料低温抗裂性改善;经短期老化和长期老化后玄武岩纤维沥青混合料水稳定性能均优于普通沥青混合料,且玄武岩纤维显著降低了长期老化试件的未冻融劈裂强度,因此在应用中应适当增加碾压次数。     

添加剂对含盐高湿环境沥青混合料水稳定性的影响

采用玄武岩纤维、聚酯纤维、木质素纤维、抗剥落剂AMR、TJ-066和消石灰六种添加剂生产沥青混合料并成型试件,将试件在10%NaCl溶液中干湿循环15次以模拟含盐高湿环境的侵蚀作用,然后进行浸水马歇尔实验、冻融劈裂实验、动水压力冲刷劈裂实验和浸水汉堡车辙实验。实验结果表明,掺加6种添加剂后,沥青混合料的残留稳定度、冻融劈裂强度比和冲刷劈裂强度比均有不同程度的提高;不同添加剂均可以提高沥青混合料的破坏次数,延缓剥落现象的出现并降低剥落速率,减小混合料破坏时的车辙深度;玄武岩纤维改善沥青混合料水稳定性的效果最好,消石灰次之,两种抗剥落剂相对较差,建议在含盐高湿地区优先选择玄武岩纤维来提高沥青混合料的抗水损害性能。     

吸波沥青混合料的制备及微波自愈合特性

吸波材料具有良好的微波传热能力,可用于沥青路面微裂缝自修复。本研究选取了炭黑粉、羰基铁粉和镍锌铁氧体粉3种吸波材料替换部分矿粉制备了SMA-13吸波沥青混合料。通过车辙试验、低温弯曲破坏试验和冻融劈裂试验对比分析了不同吸波沥青混合料的路用性能,并采用半圆弯曲(SCB)试验研究了吸波材料类型、掺量、微波加热时间等因素对吸波沥青混合料表面温度分布和自愈合性能的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析吸波材料的微观特性。结果表明,随吸波材料掺量从10%增至30%,炭黑粉沥青混合料的动稳定度和冻融劈裂强度比都呈现出逐渐上升趋势,而低温弯曲应变则表现出先增加后减小的特征;羰基铁粉沥青混合料动稳定度和低温弯曲应变均呈现先增加后减小的趋势,而冻融劈裂强度比表现出逐渐减小的特征;镍锌铁氧体粉沥青混合料动稳定度和低温弯曲应变均呈现逐渐减小趋势,而冻融劈裂强度比则与之相反。吸波沥青混合料的表面温度随着吸波材料掺量和微波加热时间的增加而逐渐上升,能够快速达到沥青混合料裂缝面的愈合温度,从而增强沥青混合料的微波自愈合性能。     

浅析沥青混合料在应用吸收层中的路用性能

沥青混合料的路用性主要通过其高温车辙、低温抗裂以及抗疲劳性能以及水稳性能等方面的实验研究进行分析。通过低温弯曲实验以及浸水马歇尔实验和冻融劈裂实验等测试混凝土材料的路用性,在零下十摄氏度的环境中应力吸收层的抗弯拉强度以及弯拉应变的最大强度应当大于4000με小于6000με,且满足大于12MPa小于14MPa的条件,在强度要求以及形变要求上应当满足吸收层对于反射裂缝的抗性需要。而浸水马歇尔实验以及冻融劈裂实验主要是针对材料水稳性进行分析的实验。通过实验分析,可以总结,沥青加铺层添加应力吸收层具有良好的疲劳抗性。而汉堡车辙实验主要是针对应力吸收层是否能够对加铺层结构对车辙抗性予以提高进行了分析。     

基于灰关联熵分析法的高粘改性沥青关键指标

为了研究高粘改性沥青关键指标对排水沥青混合料性能的影响,选取SBS改性沥青、TPS高粘改性沥青和自主研制高粘改性沥青,采用灰关联熵分析法,分析了高粘改性沥青多种指标对排水沥青混合料高温抗车辙能力和抗水损害能力的影响。结果表明:高粘改性沥青混合料的动稳定度和劈裂强度比分别为SBS改性沥青混合料的2倍和1.2倍,因此能显著增强排水沥青混合料的高温以及水稳性能。沥青的零剪切粘度与混合料动稳定度的灰熵关联度为0.983,对排水沥青混合料的高温性能影响最大;沥青的粘韧性、韧性与混合料劈裂强度比的灰熵关联度分别0.991和0.989,对排水沥青混合料的水稳性能影响显著。建议采用沥青的60℃零剪切粘度、粘韧性和韧性作为评价高粘改性沥青的关键性指标。     

钢渣掺量对橡胶沥青混合料ARAC-13性能的影响

为提高钢铁废渣的综合利用率和经济效益、优化环境,采用体积替代法进行钢渣沥青混合料组成设计,通过设计膨胀破坏试验新方法分析钢渣沥青混合料的体积稳定性,基于车辙试验、冻融劈裂试验和低温小梁弯曲试验等,开展不同钢渣掺量下的ARAC-13沥青混合料路用性能研究,并依托广西滨海公路项目对钢渣沥青混合料路面进行经济效益评估。结果表明,ARAC-13沥青混合料的毛体积相对密度和最佳油石比均与钢渣掺量呈正相关性,钢渣掺量的增加会降低混合料的体积稳定性,增大体积膨胀风险。当钢渣100%等体积替代粗集料时,ARAC-13沥青混合料的动稳定度、残留稳定度、冻融劈裂强度比、最大弯拉应变(-10℃)、摆值和构造深度均有不同程度的提高,可显著提升ARAC-13沥青混合料的路用性能,且可节约7.0%左右的材料成本,具有较大的应用前景和经济价值。     

SBS改性沥青在沥青路面上面层的应用

为防止沥青路面早期破坏,通过室内试验,分别对常规沥青、SBS改性沥青的术指标进行测定,对沥青混合料高温抗车辙性能、低温抗裂性能、冻融劈裂强度试验进行了试验分析;试验结果表明,SBS改性沥青混凝土具有优良的路用性能;采用SBS改性沥青进行上面层铺筑,针对改性沥青路面的施工特点,制定科学的施工方案和合理的质量控制可以有效的控制沥青路面早期破坏。