玄武岩纤维沥青胶浆及沥青混合料低温性能研究

为了分析玄武岩纤维掺量对沥青胶浆及沥青混合料低温性能的影响,对不同玄武岩纤维掺量的沥青胶浆进行了弯曲梁流变试验,对不同纤维掺量的沥青混合料进行了低温弯曲破坏试验,并对两者进行了相关性研究。结果表明:玄武岩纤维能增强沥青胶浆及沥青混合料的低温抗裂性能,并随着纤维掺量的增大而增强,但受拌合分散性影的响,存在最佳掺量;玄武岩纤维沥青胶浆弯曲梁流变试验与混合料低温弯曲试验结果具有较好的线性关系,可通过玄武岩纤维沥青胶浆预测沥青混合料的低温抗裂性能。     

最佳掺量下不同纤维沥青及其混合料路用性能对比分析

为探究不同纤维改性及其沥青混合料的路用性能,文中分别选取玄武岩纤维、聚酯纤维、陶瓷纤维制备改性沥青及沥青混合料。首先通过三大指标试验评价改性沥青的性能;其次通过车辙试验、低温小梁弯曲试验、冻融劈裂试验分别分析不同纤维沥青混合料的路用性能。研究结果表明,经过测试后,玄武岩纤维改性沥青性能居中,其沥青混合料的性能最佳。高温、低温以及水稳定性能比性能最差的聚酯纤维改性沥青混合料分别提升了77.8%,54.5%,11.3%。研究结果为不同纤维改性沥青在路面材料中的应用提供一定的理论指导价值。     

玄武岩纤维沥青胶浆及混合料的低温性能关联性

采用拉伸试验和低温弯曲试验,研究了玄武岩纤维沥青胶浆(BFAM)及混合料的低温性能,并对两者的关联性进行了分析;同时对BFAM相态变化及混合料的微观结构进行了测试与表征,深入分析了玄武岩纤维对沥青胶浆及混合料低温性能的改善机理.结果表明:BFAM与混合料的低温性能有良好的相关性,-20℃下BFAM的拉伸断裂能与混合料的弯拉应变关联性最大;基于低温性能推荐玄武岩纤维的最佳掺量为0.4%;-20℃下最佳玄武岩纤维掺量BFAM的拉伸断裂能是普通沥青胶浆的4.6倍,-10、-20℃下玄武岩纤维沥青混合料弯拉应变比普通沥青混合料分别提高了19.0%、25.0%;BFAM具有良好的低温性能和热稳定性,其玻璃化转变温度比普通沥青胶浆低3.75℃,从高弹态到黏流态转化过程中吸热量增加0.1525J/g;普通沥青混合料内部连接较薄弱,玄武岩纤维增强了沥青混合料的整体性,同时玄武岩纤维能承受和传递应力,约束裂纹的扩展,进而改善混合料的抗裂性.     

掺TPS添加剂排水性沥青混合料的低温性能研究

对掺Tafpack Super(TPS)高黏度沥青添加剂排水性沥青混合料的低温脆化温度点,弯拉强度-应变包络图和三点弯曲蠕变速率进行了测试,同时与SBS改性沥青排水混合料的低温性能对比.结果表明,TPS对排水性沥青混合料的脆化点温度影响较小,但随着TPS掺量的增加,混合料在低温脆化点的抗弯拉强度显著增强;TPS能显著提高排水性沥青混合料的低温抗裂性能.随着TPS掺量的增加,0℃时三点弯曲蠕变速率有所增加.综合分析表明,掺加TPS高黏度沥青添加剂排水性沥青混合料的低温性能可以得到一定改善,但SBS改性沥青混合料仍具有最佳的低温抗裂性能.     

不同纤维沥青混合料的路用性能研究

选择木质素、聚酯、玄武岩和聚丙烯腈4种不同的纤维,分别从高温抗车辙、低温抗开裂、抗水损和抗疲劳方面研究纤维的种类和掺量对沥青混合料性能的影响,并与未掺加纤维的混合料进行对比。结果表明：4种纤维均能不同程度地改善沥青混合料的路用性能,根据动稳定度指标确定木质素纤维、聚酯纤维、玄武岩纤维和聚丙烯腈纤维的最佳掺量分别为混合料质量的0.3%、0.2%、0.3%、0.3%;在几种纤维中,玄武岩纤维提高沥青混合料性能的幅度最大,建议采用掺量为0.3%的玄武岩纤维来提高沥青混合料的路用性能。     

BRA复配纤维改性沥青混合料的技术性能与机理研究

基于改进后的车辙试验、低温弯曲试验、低温预切口SCB试验、四点弯曲疲劳试验,研究了布顿岩沥青(BRA)复合木质素纤维、聚酯纤维、玄武岩纤维改性沥青混合料的路用性能和耐久性。结果表明,BRA改性沥青混合料具有优良的高温性能和抗疲劳耐久性能;掺加木质素纤维、聚酯纤维和玄武岩纤维均可一定程度提高BRA改性沥青混合料的弯拉强度,显著增加弯拉应变和破坏应变能,BRA复配纤维改性沥青混合料具有优良的低温抗裂性能;掺加纤维可显著延长BRA改性混合料的疲劳寿命,同时降低了BRA改性沥青混合料的疲劳性能对应变水平的敏感性,聚酯纤维对BRA改性沥青混合料低温性能改善效果最佳,玄武岩纤维对BRA改性沥青混合料高温性能和疲劳性能改善效果最佳。     

硅藻土/玄武岩纤维复合改性沥青与沥青混合料性能研究

针对我国南方湿热高温多雨对重载沥青路面高温稳定性、水稳定性和抗疲劳耐久性能的要求,同时兼顾沥青混合料的低温抗裂性能需求,选用硅藻土和玄武岩纤维对沥青混合料进行复合改性,研究了复合改性沥青胶浆的抗剪切性能和高低温流变特性及其混合料的高低温性能和水温稳定性。结果表明:掺加硅藻土与玄武岩纤维能显著改善沥青的高温抗变形能力,有效提高沥青的低温延展性与应力松弛性能;硅藻土与玄武岩纤维复合改性沥青混合料的低温性能、水稳定性优于5%SBS沥青混合料。     

抗车辙剂与玄武岩纤维复合改性沥青混合料及性能研究

将玄武岩纤维与抗车辙剂RA进行复配,对沥青混合料进行改性。分析了抗车辙剂和玄武岩纤维掺量对复合改性沥青混合料高低温性能、水稳定性和抗疲劳性能的影响,并与5%SBS改性沥青混合料进行对比。结果表明,掺加抗车辙剂RA能显著改善沥青混合料的高温稳定性和水稳定性,掺加玄武岩纤维能大幅度提高抗车辙剂RA改性沥青混合料的低温抗裂性能和抗疲劳耐久性能。推荐采用0.4%RA与0.35%玄武岩纤维复配方案,该复合改性沥青混合料的力学性能、路用性能与抗疲劳耐久性能优于5%SBS改性沥青混合料。     

硫酸钙晶须-聚酯纤维复合改性沥青混合料的路用性能

以路用性能试验为依据,对比研究不同掺量的硫酸钙晶须和聚酯纤维在沥青混合料中的作用效果。结果表明硫酸钙晶须-聚酯纤维复合改性沥青混合料的高温稳定性、水稳定性和低温性能均较未改性沥青混合料有较大的改善,在兼顾高温性能和低温性能的原则下,硫酸钙晶须的最佳掺量为2‰～2.5‰,聚酯纤维的最佳掺量为2‰～3‰。     

纤维与BRA岩沥青复合改性剂组成优化及混合料性能评价

为了优化木质素纤维、聚酯纤维、BRA岩沥青复合添加剂材料组成,以峰值剪切强度为评价指标,通过极差、方差分析了木质素纤维、聚酯纤维、BRA岩沥青对基质沥青抗剪切强度的影响,优选了纤维的最佳掺配比例及BRA岩沥青的最佳掺量。通过车辙试验、低温弯曲试验、浸水马歇尔和冻融劈裂强度试验研究了纤维与BRA岩沥青复合改性沥青混合料的路用性能。结果表明,当复合添加剂中m(木质素纤维)∶m(聚酯纤维)=1∶2,纤维总掺量为基质沥青质量的7%,BRA掺量为沥青质量的15%时,复合改性沥青具有最优的抗剪切性能。复合改性剂可以同时发挥BRA岩沥青的高温改性优势以及聚酯纤维的低温性能。     

多级配下纤维掺量对沥青混合料性能影响研究

为探究多种级配下纤维掺量对提升沥青混合料路用性能影响,研究了AC-13、AC-25密级配下掺入两种路用聚酯纤维和玄武岩纤维的沥青混合料的抗水损坏性、高低温性能;通过两种纤维试验结果的对比,研究在相同性能条件下纤维掺量的经济效益。结果表明：聚酯纤维和玄武岩纤维增强沥青混合料性能呈先增大后减小趋势,与不掺纤维相比,纤维对沥青混合料的抗车辙性和抗开裂性能改善最为明显,车辙动稳定度和最大弯拉应变最多可提高89.4%和50.3%。AC-13和AC-25级配中,当聚酯纤维和玄武岩纤维的掺量分别为0.2%、0.25%和0.3%、0.35%时,其沥青混合料各项性能指标与经济效益关系最好。     

玄武岩纤维沥青胶浆优化设计及机理分析

采用正交试验设计方法,探讨了玄武岩纤维长度、纤维掺量和沥青标号对玄武岩纤维吸附沥青能力、玄武岩纤维沥青胶浆低温性能及冻融抗剪性能的影响规律,并基于模糊理论对玄武岩纤维沥青胶浆组成进行了优选;同时借助扫描电镜(SEM)揭示了玄武岩纤维的作用机理.结果表明:玄武岩纤维长度和纤维掺量是影响纤维吸附沥青能力、纤维胶浆低温极限拉力和低温拉伸断裂能的主要因素,而沥青标号对纤维胶浆冻融抗剪强度的影响最为显著;选用90#沥青和9mm玄武岩纤维,且纤维掺量(质量分数)为7%时,纤维胶浆模糊决策综合性能最优;玄武岩纤维与沥青浸润较好,纤维形成的网状结构可增强纤维胶浆的抗裂性,并能延缓内部微裂缝的扩展.     

玄武岩纤维沥青胶浆性能试验研究

通过改变玄武岩纤维规格与掺量,研究了玄武岩纤维沥青胶浆抗剪性能、抗裂性能及高温流变性能的变化规律,并借助扫描电镜(SEM)对其微观机理进行了分析.结果表明:玄武岩纤维的掺加大幅提高了沥青胶浆的极限拉力(最高约为原沥青胶浆的4.5倍);高温流变性能显著提高,PG分级由PG70提升至PG76;在玄武岩纤维端部,沥青呈突起状,有利于纤维相互桥接形成网状结构,使其应力分散,从而提高了沥青混合料的稳定性.     

高掺量胶粉/SBS改性沥青及其混合料的路用性能

为了提高废旧轮胎利用率,降低沥青生产成本,发挥胶粉和SBS两种改性沥青的优势,通过优化制备工艺和材料掺量,研究沥青的三大指标、黏度、弹性恢复、储存稳定性,确定了胶粉/SBS复合改性沥青的胶粉最佳掺量为42%,裂解剂的最佳掺量为1.5%。以制备的高掺量复合改性沥青混合料为主要研究对象,其他5种沥青混合料为对照组,包括基质沥青混合料、3%SBS改性沥青混合料、21%普通掺量的胶粉改性沥青混合料、42%高掺量胶粉改性沥青混合料以及21%胶粉+3%SBS普通掺量复合改性沥青混合料,通过车辙试验、低温小梁弯曲试验等分析各个改性沥青混合料的性能。结果表明,比起其他5种沥青混合料,高掺量胶粉/SBS复合改性沥青混合料有优异的高温抗车辙、低温抗开裂和水稳定性,为进一步研究胶粉/SBS改性沥青的应用起到了推广作用。     

玄武岩高强纤维沥青混合料路用性能试验研究

对掺入玄武岩高强纤维的AC-13C级配的基质沥青和SBS改性沥青混合料进行了路用性能研究,并将其与未掺入玄武岩高强纤维的沥青混合料进行对比。采用车辙、低温弯曲、浸水马歇尔、冻融劈裂以及四点弯曲疲劳等一系列室内试验,分析了其高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性和抗疲劳性能。试验数据表明,玄武岩高强纤维能明显提升沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性和抗疲劳性能,但对水稳定性的影响需要进一步研究。在AC-13C级配沥青混合料中掺加玄武岩高强纤维能有效改善混合料的路面性能,并且在SBS改性沥青混合料中效果更好。     

深度降解橡胶改性沥青的流变性能

针对传统橡胶沥青混溶速度慢、黏度大、加工难度高和掺量低等问题,采用螺杆反应挤出法对橡胶粉进行深度降解(溶胶质量分数大于50%),使其能在低温下快速混溶于沥青改性.结合常规测试和动态流变学分析研究了橡胶粉来源、掺量对使用温度下沥青流变性能和加工流变性能的影响.结果表明:深度降解橡胶粉能较快分散于沥青中;橡胶粉来源、掺量可影响改性沥青的高低温流变性能及加工流变性能;在不显著增加改性沥青黏度的情况下,深度降解橡胶粉的掺量(质量分数)可达50%以上.     

橡胶粉与TPS复合改性沥青及排水性沥青混合料性能研究

将废旧轮胎橡胶粉(CR)与TPS(Tafpack Super)改性剂进行复配,基于针入度评价体系、高黏改性沥青黏度、粘韧性评价体系和PG分级体系研究橡胶粉和TPS改性剂掺量对CR/TPS复合改性沥青高低温性能、流变特性和粘韧性能的影响,并分析了CR/TPS复合改性沥青混合料的路用性能。结果表明,CR/TPS复合改性沥青具有高黏、高弹、高软化点、优良的低温延展性和恢复性能;(16%～20%)CR+(8%～10%)TPS复合改性排水性沥青混合料比14%TPS改性排水性沥青混合料具有更好的水稳定性和低温抗裂性能。     

添加阻燃剂的沥青及其混合料性能研究

通过对掺加阻燃剂的SBS改性沥青混合料基本技术指标及LOI值的测定,得出阻燃剂的最佳掺量为7%。在阻燃剂最佳掺量条件下对沥青混合料的路用性能进行测试,通过测试沥青混合料的高温性能、低温性能以及水稳定性能得出,阻燃剂的掺加有利于沥青混合料高温性能的改善,对低温性能以及水稳定性能有一定的削弱作用,但影响不大。通过对沥青混合料的直观燃烧试验分析得知,阻燃剂可以显著减少燃烧时间,阻燃效果显著。     

玄武岩纤维掺量对可卷曲沥青路面路用性能的影响研究

以SBS改性沥青加10%岩沥青和15%橡胶粉为基料,分别掺加0、0.1%、0.3%、0.5%玄武岩纤维和适量玄武岩级配碎石配制成可卷曲沥青路面混合料,研究了玄武岩纤维掺量对沥青路面混合料路用性能的影响。结果表明,随着玄武岩纤维掺量由0、0.1%、0.3%、0.5%依次增加,沥青路面混合料的车辙试验动稳定度、低温弯曲破坏应变和浸水马歇尔残留稳定度先提高后降低,常温弯曲破坏应变逐渐增大。掺加适量玄武岩纤维能有效改善预制可卷曲沥青混合料的路用性能。     

湿热地区高黏度改性沥青路用性能研究

文中针对南方湿热地区的特点,研究该区域透水沥青路面用高黏度改性沥青制备,分析其路用性能,着重关注不同改性剂对湿热地区高黏度改性沥青性能的影响。以60℃动力黏度、多应力重复蠕变试验获得不可恢复柔量和恢复率分析高黏度改性沥青高温性能;以弯曲梁流变仪测定其低温劲度模量;以拉拔强度分析其抗水损害能力,同时以沥青混合料的冻融劈裂强度比TSR进行验证。结果表明:高黏度改性沥青高温性能随废胶粉掺量增大而增大,但拉拔强度则降低,且其掺量超过10%后对沥青低温性能有损伤;SBS掺量越大,沥青高低温性能均有所提高,但超过6%,沥青拉拔强度降低,不利于黏结。因此,应用于湿热地区的高黏度改性沥青,其聚合物改性剂存在最佳范围。