基于改进车辙因子的泡沫沥青高温性能评价

为研究泡沫沥青的高温性能,对老化前后的发泡70号基质沥青和SBS改性沥青进行动态剪切流变试验,得出车辙因子,并计算出改进车辙因子(G*/(sinδ)9),分别拟合出fail temperature值,据此评价泡沫沥青的高温性能。结果表明:改进车辙因子G*/(sinδ)9及其拟合出的fail temperature值更高,使两种泡沫沥青的高温性能明显改善;在发泡用水量为1%的条件下,70号基质沥青的G*/(sinδ)9及其fail temperature值增加较为明显,在发泡用水量为3%的条件下,SBS改性沥青的G*/(sinδ)9及其fail temperature值增加较为明显。     

TLA掺量对湖沥青改性沥青高、低温性能的影响

为研究不同TLA掺量对湖沥青改性沥青高温、低温性能的影响,对TLA掺量为15%、25%、35%的湖沥青改性沥青分别采用动态剪切流变试验、蠕变及蠕变恢复试验来研究其高温性能;采用延度试验和BBR试验研究其低温性能。试验结果表明:老化前的湖沥青改性沥青以及RTFO老化后的湖沥青改性沥青的车辙因子G*/Sinδ值和破坏温度(fail temperature)都得到较大的提高,TLA掺量为35%比掺量为15%的湖沥青改性沥青的PG分级至少提高一个高温等级;随着TLA掺量的增加,湖沥青改性沥青的零剪切粘度逐渐变大,高温性能得到显著改善;但是湖沥青改性沥青的延度值和蠕变速率m却在减小,蠕变劲度s值在不断增大,表明TLA的加入对其低温性能是不利的。综合考虑高温、低温性能,建议TLA的合理掺量控制在25%~35%之间。     

多聚磷酸改性沥青表面形态学与流变学特性

为了研究多聚磷酸(PPA)改性沥青的宏观和微观性能,基于表面形态学与流变学原理,利用原子力显微镜(AFM)与动态剪切流变仪(DSR)对基质沥青、4%苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)改性沥青(SBS与基质沥青的质量比)和2%PPA改性沥青(PPA与基质沥青的质量比)进行研究。利用AFM测出三种沥青的形貌图与相位图,发现:PPA改性沥青的蜜蜂结构尺寸略大于基质沥青与SBS改性沥青,PPA改性沥青的整体图像明亮度也大于基质沥青与SBS改性沥青。通过表面承载系数(Sbi)与峰密度(Sds)分析得出,PPA改性沥青硬度较高,且表面更为均一。利用DSR对上述三种沥青进行测试,通过复数剪切模量(G*)、相位角(δ)和车辙因子(G*/sinδ)三个参数分析得出,PPA改性沥青具有更好的高温抗变形能力。     

基于流变特性的复合相变调温沥青性能评估

为了研究相变调温沥青的性能,采用原位聚合法制备出十四烷-正辛酸复合相变微胶囊(T-OAPCMs),将其分别掺入基质沥青和SBS改性沥青中制备不同掺量的相变沥青及相变改性沥青。通过三大指标、布氏旋转黏度测试相变沥青基本物理性能,并采用动态剪切流变仪(DSR)进行温度扫描试验研究相变沥青高温流变性能。结果表明,掺入T-OAPCMs后相变沥青的延度显著增加,低温性能得到改善。当T-OAPCMs掺量增加,相变沥青的布氏黏度μ和复数剪切模量G*减小,车辙因子G*/sin δ降低82%～97%左右,临界温度T_HS降低6～19℃,高温抗车辙性能明显下降。相变沥青的疲劳因子G*·sin δ减小,抗疲劳性能得到改善。T-OAPCMs掺量超过10%后,温度变化对沥青抗疲劳性能影响不明显。     

多聚磷酸改性沥青老化前后高温流变性能

基于动态剪切流变(DSR)试验,对老化前后三种改性沥青:多聚磷酸(PPA)改性沥青、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青及SBS-PPA复合改性沥青的高温性能进行分析。结果表明:在不同温度及老化作用下,与SBS改性沥青相比,PPA改性剂对沥青高温流变性能的改善更为突出,沥青中黏性成分减小,弹性成分增加。在SBS改性沥青中添加PPA可以明显增强改性沥青的弹性,降低其黏性,SBS-PPA复合改性沥青的高温性能优于SBS改性沥青。在长期老化下,PPA和SBS-PPA复合改性沥青中由储存模量G′占主导作用转变为损失模量G″占主导作用的温度转化点都较高,温度转化点:PPASBS-PPASBS。对于SBS改性沥青,温度和频率比老化作用对复数模量G*和相位角δ的影响更大,而PPA和SBS-PPA复合改性沥青受老化影响较大,随着老化程度的加深,可以在较宽的温度和频率范围内保持一定的弹性来抵抗变形。PPA改性沥青在老化前后,不同温度和频率下都具有较高的车辙因子G*/sinδ,且老化后G*/sinδ增加的最多,高温抗车辙能力更强,其次是SBS-PPA复合改性沥青。     

老化作用下SDYK型温拌胶粉改性沥青高低温性能研究

通过动态剪切流变试验(DSR)和低温弯曲蠕变试验(BBR),对短期老化前后不同SYDK掺量(0.4%,0.6%,0.8%)的温拌胶粉改性沥青高低温性能进行研究。DSR试验结果表明,短期老化前后,掺入SDYK温拌剂的胶粉改性沥青的复数剪切模量G~*增大、相位角δ减小、改进车辙因子G~*/sin~9δ增大,说明SDYK温拌剂的掺入改善了胶粉改性沥青的高温性能,SDYK温拌剂掺量为0.6%时胶粉改性沥青高温性能最好;BBR试验结果表明,掺入SDYK温拌剂的胶粉改性沥青劲度模量S值增大,蠕变速率m值减小,优化指标m/S值减小,说明SDYK温拌剂的掺入降低了胶粉改性沥青低温抗开裂性能。综合考虑高低温性能,质量分数为0.6%SDYK温拌剂掺量为最佳掺入量。     

氧化石墨烯改性沥青结合料的性能

为了研究氧化石墨烯(GO)改性沥青结合料的性能,分别利用质量分数为0%、0.02%、0.05%和0.08%的GO掺加到AH-70#沥青和SBS改性沥青结合料中进行黏度实验,以及针入度、软化点和延度等3大指标实验和动态剪切流变(DSR)、多应力恢复蠕变(MSCR)、弯曲梁流变测试(BBR)等实验。结果表明:加入GO可显著提高沥青结合料的黏度、高温稳定性和抗车辙能力,但对低温抗裂性影响并不显著;明显降低沥青结合料的针入度,提高其软化点,但对延度的影响不大;不会明显改变沥青结合料的玻璃化转变温度,但可显著提高其交联密度;对基质沥青的改性效果优于SBS改性沥青,最佳掺量分别为0.05%和0.2%。     

反应性弹性体三元共聚物改性沥青及其混合料性能与机制

采用黏度试验和动态剪切流变试验研究了反应性弹性体三元共聚物（RET）对基质沥青与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）改性沥青性能的影响,通过原子力显微镜（AFM）分析了SBS改性沥青和RET-SBS改性沥青的表面形貌特征,并采用车辙试验、低温弯曲试验、弯曲疲劳试验及加速加载试验评价了RET改性沥青混合料的各项技术性能,最后通过Weibull分布,分析了不同RET改性沥青混合料在不同失效概率下的疲劳性能。结果表明：RET的掺入提高了沥青的黏度和抗车辙因子,对沥青的高温性能有较大改善;通过掺入RET-SBS,增加了改性沥青中的黏性成分;相较于SBS改性沥青,RET-SBS改性沥青的表面粗糙度显著增大;RET改性剂能够明显改善沥青混合料的高温稳定性;RET与SBS改性剂复配,可有效弥补RET对沥青混合料低温性能的不足,明显改善沥青混合料的疲劳性能和高温长期稳定性。     

SBS改性沥青低温流变性与原材料性能相关性研究

为揭示原材料与改性沥青劲度模量(S)、蠕变速率(m)的相关性,本实验选用五种基质沥青、五种SBS改性剂及五种改性剂掺量,设计L₂₅(5³)正交试验,测试改性沥青在-18 ℃下的S和m值,研究原材料对二者的影响程度与影响规律。并使用灰色关联系数分析改性沥青S和m值与原材料性能参数之间的相关性。结果表明:基质沥青对SBS改性沥青的低温性能影响最显著,改性剂类型次之,改性剂掺量对其影响最小。改性沥青劲度模量的排序与基质沥青完全相同,改性剂对沥青低温性能的改善效果差异较小。改性剂掺量为4.4%时,改性沥青的S较小、m最大。灰色关联度分析结果表明,基质沥青的S和m值、胶质与芳香分含量之和、改性剂的拉伸强度及拉伸应力等性能参数与改性沥青低温流变性能有较好的相关性。     

多聚磷酸改性沥青结合料高低温流变特性

通过沥青3大指标实验、动态剪切流变实验(DSR)和小梁弯曲蠕变劲度实验(BBR),研究不同掺量多聚磷酸(PPA)单独改性沥青的高低温流变性能,并与基质沥青和SBS改性沥青进行对比。结果表明,随PPA掺量的增加,PPA改性沥青软化点升高,针入度降低,PPA对沥青高温性能改善较为明显;DSR实验证明,可以用1%的PPA代替4%的SBS来改善沥青的高温性能,并且PPA掺量几乎每增加0.5%,高温PG等级就提高一个等级;对于PPA单独改性沥青低温性能,在正温区内得到的趋势不能外延到负温区内,延度实验表明,在正温区内,随PPA掺量增加,PPA改性沥青低温性能负面影响增大,SBS改性沥青的低温性能优于不同掺量的PPA改性沥青;BBR实验证明了在负温区内,不同掺量的PPA改性沥青和SBS改性沥青在不同温度区间内表现出的低温抵抗变形能力不同。     

基于流变学的CNTs/SBS复合改性沥青性能及储存稳定性研究

为了探究碳纳米管(CNTs)对苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青的高低温性能及储存稳定性的改善效果,采用动态剪切流变试验(DSR)与弯曲梁蠕变试验(BBR)对CNTs/SBS复合改性沥青的流变特性进行评价,并基于软化点差值、流变学指数和荧光显微镜图像分析胶结料中聚合物分散状态。结果表明：CNTs加入后进一步增强了SBS改性沥青的高温抗车辙性能,且随CNTs掺量增加,高温性能逐步提升。CNTs的加入对改性沥青低温蠕变性能有不利影响,1.0%CNTs掺量下复合改性沥青更具性能效益。CNTs可以显著地提升SBS在沥青中的分布状态,CNTs与SBS形成均匀网状结构,在提升储存稳定性的同时具备增强沥青抗变形的能力,且CNTs的最佳掺量为1.0%。     

短期老化对木质素改性沥青高温流变性能的影响

基于动态剪切流变仪(DSR)实验,对经过短期老化前后不同木质素掺量的改性沥青高温流变性能进行分析。对比老化前后流变参数发现:木质素的掺入可显著增加老化前后沥青的储存模量G′,而对损失模量G″的降低影响较小,使得沥青的复数剪切模量(G*)增加,相位角(δ)减小,有助于提高沥青的高温稳定性;老化前木质素改性沥青的损耗因子(tanδ)小于基质沥青,而经过短期老化后tanδ小于基质沥青,表明短期老化后木质素改性沥青较基质沥青仍具有良好的黏性,木质素提高了沥青的抗老化性能;老化前后木质素改性沥青均具有较高的车辙因子(G*/sinδ),抗变形能力增强。此外,对不同木质素掺量下老化前后各流变参数分析,认为存在最佳掺量,木质素掺量在12%(wt,质量分数)时改性沥青具有较高的高温稳定性和抗老化性。     

多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)型聚氨酯改性沥青的流变性能

为了更好地推广聚氨酯(PU)改性沥青在工程中的应用,选择毒性较低,储存稳定性好的多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)分别与聚己二酸乙二醇酯二元醇(PEA)、聚四氢呋喃(PTMEG)合成两种PU预聚体并制备PU改性沥青。通过测定软化点差值分析改性剂与沥青的相容性,并通过动态剪切流变(DSR)试验、多应力重复蠕变(MSCR)试验、弯曲蠕变劲度(BBR)试验对其流变性能进行分析。结果表明,PAPI型PU改性剂与沥青具有良好的相容性。相较于基质沥青,改性沥青的高温抗车辙性能、低温抗开裂性能均有所提升。PAPI-PEA型PU偏重于对沥青高温性能的改善,PAPI-PTMEG型PU对沥青的低温性能改善更好。     

盐冻循环条件下沥青高低温性能的灰关联熵分析

利用动态剪切流变仪(DSR)和弯曲梁流变仪(BBR)对冻融循环前后的三种沥青(沥青、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青、胶粉改性沥青)进行测试,比较分析不同冰冻温度、融雪盐浓度、冻融循环次数下三种沥青的高低温性能变化规律,并对环境因素进行灰熵分析。结果表明:在盐冻循环条件下对沥青复合模量G*影响最大的因素是融雪盐溶液浓度,其次是10℃延度;对沥青相位角δ影响最大的因素是软化点,其次是25℃针入度;对沥青蠕变劲度模量S影响最大的因素是融雪盐溶液浓度,其次是10℃延度;对沥青蠕变速率m影响最大的因素是试验温度,其次是冰冻温度。     

复合多聚磷酸改性沥青混合料疲劳性能

采用四点小梁弯曲疲劳试验方法,考虑不同试验温度和不同应变水平等因素的影响,研究多聚磷酸（PPA）-苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）复合改性沥青混合料疲劳性能的变化规律,并与SBS改性沥青混合料进行对比。结果表明：相同条件下,PPA-SBS改性沥青混合料比SBS改性沥青混合料残留劲度模量比大,损伤因子小,稳定阶段耗散能变化率的平均值小,疲劳损伤演变小,抗疲劳性能好;同一温度下,应变水平越大,残留劲度模量比越小,损伤因子越大,耗散能变化率维持稳定阶段的平均值越大,疲劳损伤演变越剧烈,抗疲劳性能越差;同一应变水平下,15℃时沥青混合料试件的抗疲劳性能优于10℃时。     

降黏型温拌胶粉改性沥青高低温性能试验

通过动态剪切流变试验(DSR)和小梁弯曲蠕变劲度试验(BBR),对添加不同掺量(1%、2%、3%)有机降黏剂(LP)的胶粉改性沥青(CR)高低温性能进行研究。结果表明:LP的添加使胶粉改性沥青的高温性能得到改善,复数剪切模量G*增大,相位角δ减小,且随着LP掺量的增加,其高温抗变形能力逐渐增强。对于低温性能,LP的添加可以提高胶粉改性沥青的低温性能,但不同温度下,随着降黏剂LP掺量的增加,其低温抗裂性能呈减小趋势,对改善胶粉改性沥青低温性能有一定的负面影响,且随着温度的降低,LP对胶粉改性沥青的低温性能改善效果减小,不同掺量对其影响相差不大。     

高模量温拌改性剂对沥青基本指标和疲劳性能影响研究

为评价高模量温拌改性剂对基质沥青基本指标和疲劳性能的影响,在70#基质沥青中掺入不同剂量改性剂,采用动态剪切流变仪(DSR)对试验沥青进行动态扫描试验研究。首先制备了不同掺量高模量温拌改性剂改性沥青,随后评价其基本性能,并通过布氏粘度试验分析不同沥青的拌和温度与压实温度;再采用DSR对不同掺量高模量温拌改性剂改性沥青进行线性振幅(LAS)扫描试验和时间扫描试验。通过LAS试验和粘弹性连续损伤(VECD)模型分析不同掺量(0%,2%,3%,4%)改性沥青和SBS改性沥青的疲劳特性;基于动态扫描试验,应用耗散能原理探究不同掺量改性剂对沥青疲劳性能,同时把不同掺量改性70#沥青与SBS改性沥青的试验结果进行比对,并分析了改性剂的作用机理。试验结果表明：随着高模量温拌改性剂掺量增加,软化点增加,针入度和延度减少,3%掺量改性沥青软化点稍优于SBS沥青;改性沥青粘度随着改性剂增加先减后增,改性后沥青的拌和、碾压温度与70#基质沥青相当,均远小于SBS改性沥青,即改性后的沥青有良好的温拌效果;高模量温拌改性剂可不同程度提高沥青的疲劳性能,合适掺量改性沥青疲劳性能可与SBS改性沥青相当,高模量温拌改...     

盐冻循环条件下改性沥青的细观结构及低温流变性能

冬季由于低温路面经常会被冰雪覆盖,融雪盐是对路面进行融雪化冰的主要方式之一。为了研究盐冻循环前后的基质沥青、SBS（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物）改性沥青和胶粉改性沥青的细观结构和低温流变性能变化,利用SEM和弯曲梁流变仪（BBR）对其测试。结果表明:改性剂以特定的结构形态存在于沥青中,二者具有良好的相容性,这种形态可以更好地吸附沥青,提高沥青的低温弹性或韧性,进而改善了沥青的低温性能。盐冻循环破坏了沥青的结构,影响了沥青的低温抗裂性能。经历盐冻循环后沥青的蠕变劲度模量增大、蠕变速率减小,低温抗裂和应力松弛能力降低,但改性沥青低温性能总体上优于基质沥青。因此建议北方等寒冷地区尽量选用改性沥青作为路面材料。      

柔性基层沥青路面车辙性能的影响因素

为解决柔性基层沥青路面车辙问题,采用室内试验和数值模拟对柔性基层沥青路面车辙性能的影响因素进行了研究。结果表明,空隙率是影响柔性基层沥青混合料抗车辙能力最关键的因素,宜为4%左右;级配形成骨架嵌挤结构能明显提高柔性基层混和料的抗车辙能力,但级配不宜太粗;对SBS改性沥青,可根据基质沥青的高温性能指标来选择改性沥青;温度、荷载、行车速度对柔性基层沥青路面车辙性能有显著影响。     

盐冻循环条件下两种沥青的微观结构及高低温性能

利用原子力显微镜(AFM)、动态剪切流变仪(DSR)和弯曲梁流变仪(BBR)对冻融循环前后的基质沥青和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)改性沥青进行了微观结构观测和高低温性能测试。试验结果表明:经冻融循环后,沥青"蜂形"结构的数量和尺寸出现不同变化,基质沥青中沥青质含量增加且分散状况变差,SBS改性剂三维网状结构遭到破坏;基质沥青的高温性能有所提升,抗疲劳性能降低,SBS改性沥青的高温性能降低,抗疲劳能力提升;融雪盐浓度增大在一定程度上降低了基质沥青的低温抗裂能力,融雪盐浓度为4wt%时,SBS改性沥青的低温抗裂能力得到提高。SBS改性沥青高低温性能总体上优于基质沥青,建议北方等寒冷地区尽量选用SBS改性沥青作为路面材料。