基于MSCR试验的SBS改性沥青高温性能评价与分级

采用多应力蠕变回复(MSCR)试验分别对不同SBS掺量(质量分数)的线型、星型SBS改性沥青在64,70℃下的不可回复蠕变柔量、蠕变回复率及其相应的应力敏感性进行了分析,依据AASHTO MP 19-10标准对不同SBS掺量的改性沥青进行高温性能分级.结果表明:随着SBS掺量的提高,改性沥青不可回复蠕变柔量呈减小趋势,蠕变回复率呈增大趋势,且当SBS掺量较低时,上述2种变化趋势更明显,即SBS掺量较低时,提高SBS掺量对改性沥青高温性能改善更为显著.SBS改性沥青不可回复蠕变柔量和蠕变回复率应力敏感性随SBS掺量的变化无明显规律可循.温度升高,SBS改性沥青不可回复蠕变柔量和蠕变回复率应力敏感性基本增大.以70℃作为SBS改性沥青高温性能分级的基准温度,可使各SBS掺量下改性沥青的高温性能区分更为明显.     

基于重复蠕变的改性沥青非线性黏弹响应分析

对4种改性沥青和1种基质沥青进行高温条件下较宽应力范围的重复蠕变试验,计算不同温度和应力水平下的不可恢复蠕变柔量Junr,分析改性沥青黏弹响应从线性到非线性的变化规律,再选择夏季沥青路面典型高温下沥青非线性响应区域内的Junr值,与沥青混合料车辙试验结果进行相关性分析.结果表明：随着温度升高,沥青的线性范围明显减小;进入非线性响应区域后,Junr值迅速增大,沥青抗永久变形能力明显降低;改性沥青的高温性能在不同温度和应力水平下存在差异,在较高温度和应力下,高强改性沥青的高温性能最优;有限样本条件下,沥青在非线性响应区域内的Junr值与沥青混合料车辙试验结果相关性较好,说明沥青混合料永久变形与沥青非线性黏弹响应关系密切.     

聚合物改性沥青细观结构和重复蠕变特性研究

针对内蒙古等西北部地区常用的3种聚合物改性沥青（SBS改性沥青、胶粉改性沥青和复合胶粉改性沥青）,利用扫描电子显微镜（SEM）观察它们的细观结构形貌,得到改性剂在沥青中的分布状态及其与沥青间的界面结合特性,发现3种改性沥青的改性剂与沥青间均具有良好的界面融合性.利用动态剪切流变仪（DSR）对3种改性沥青进行不同温度和荷载应力下的重复蠕变试验,通过对累积应变、蠕变劲度的黏性部分GV随荷载和温度变化规律的分析表明：3种改性沥青随加载次数、温度及应力大小变化的规律相同,但同样条件下胶粉改性沥青具有最低的温度敏感性、最小的累积应变和最大的GV值,说明其具有最好的抗高温变形性能,其次为复合胶粉改性沥青.     

TB胶粉复合SBS改性沥青及混合料的低温性能

通过小梁弯曲蠕变试验(BBR)以及半圆弯拉试验(SCB),对不同TB胶粉掺量和苯乙烯丁二烯苯乙烯嵌段共聚物(SBS)掺量的TB胶粉复合SBS改性沥青及其混合料的低温性能进行研究,并对其低温性能指标进行相关性分析.结果表明:与基质沥青相比,TB胶粉改性沥青具有优异的低温性能,且随着TB胶粉掺量的增加,其低温PG分级温度下降,沥青低温应力变小,混合料低温抗裂性增强;TB胶粉复合3%SBS改性沥青及其混合料的低温性能高于基质沥青,且随着TB胶粉掺量的增加,其低温性能改善效果较为显著,但低于相应掺量的TB胶粉改性沥青;随着SBS掺量的增加,10%TB胶粉复合SBS改性沥青的低温性能变化不明显,混合料的低温抗裂性变差;TB胶粉改性沥青的低温PG分级可以很好地反映沥青及其混合料的低温性能,而TB胶粉复合SBS改性沥青不能通过单一的PG分级来评价其低温性能,需要结合其他指标共同评价.     

胶粉改性沥青混合料低温特性试验研究

为研究胶粉改性沥青混合料低温抗裂性能,采用沥青混合料小梁弯曲蠕变试验对胶粉改性沥青混合料的低温性能进行检验,并以SBS改性沥青混合料作为参照,结果表明,胶粉改性沥青混合料的感温性较弱,材料力学性能受温度影响较小,与SBS改性沥青混合料相比低温不易开裂。     

钢桥面铺装常用改性沥青高温性能关键指标分析

通过多应力蠕变恢复(MSCR)试验,分析了3种高性能改性沥青(A、B、C沥青)和SBS改性沥青(D沥青)的不可恢复蠕变柔量(Jnr)、蠕变恢复率(R)及相应的应力敏感性指标;通过室内车辙试验和动态蠕变试验,分析了4种改性沥青混合料的高温抗变形性能指标及其相关性.结果 表明:与B、D沥青相比,A、C沥青在不同应力条件下的Jnr值较小,R值较大,对应力的敏感程度较低;A、C沥青混合料的高温性能要明显优于B、D沥青混合料;相较于室内车辙试验,动态蠕变试验与改性沥青Jnr、R之间的相关性更好;使用高应力(3.2、6.4、12.8 kPa)条件下MSCR试验获取的Jnr及R值来评价改性沥青混合料的高温性能较为合理;A、C沥青的应用可以显著提升钢桥面铺装磨耗层的高温稳定性.     

溶解性胶粉改性沥青与SBS的交联反应研究

采用凝胶渗透色谱、红外光谱、荧光显微镜等从化学和微观角度对TB+SBS复合改性沥青进行观测,对其反应机理进行分析,并采用动态震荡和多应力蠕变恢复试验对其流变性能进行评价,最后采用汉堡车辙试验对其混合料高温稳定性进行验证,以期找到高温性能俱佳的掺配比例.结果表明:TB+SBS复合改性沥青的最佳配合比为:w(胶粉)为20.0%,w(SBS)为3.0%;SBS的掺加使TB沥青产生了交联反应,相对分子质量增大,弹性恢复能力增强,从而使其混合料的高温性能得到大幅提升.考虑TB沥青在经济和环保方面的优势,其具有一定的工程应用潜力.     

基于正交分析的改性沥青流变学性能试验研究

为了研究改性沥青的流变学性能,通过在不同的温度和加载频率下进行动态剪切流变试验(DSR),在正交试验的基础上,利用极差分析法深入分析改性剂种类、温度和频率对改性沥青流变性能的影响程度。结果表明:高温条件下,影响改性沥青流变性能的程度为:温度频率改性剂种类;SBS改性沥青、胶粉(CR)改性沥青和复合胶粉(CCR)改性沥青中,CCR改性沥青的抗变形能力和抗车辙能力最好,而SBS改性沥青的抗疲劳能力最好;随着温度的升高,改性沥青的抗变形抗车辙能力下降,抗疲劳能力上升;改性沥青的抗变形抗车辙能力随着加载频率的增大而增强,抗疲劳能力随着加载频率的增大而减小。     

胶粉复配RET改性沥青老化前后流变特性与老化机理

采用动态剪切流变和弯曲梁流变试验,研究了胶粉复配反应性弹性体三元共聚物(RET)改性沥青经历短期及长期老化前后的高低温流变特性,并与SBS复配RET改性沥青进行了对比;通过原子力显微镜对胶粉复配RET,SBS复配RET改性沥青老化前后的改性机理进行了初步分析.结果表明:胶粉、RET的掺入能改善沥青老化前后的高温性能;相比于SBS复配RET,胶粉复配RET对短期老化前后沥青的高温性能改善更显著,且长期老化后其劲度模量增长幅度更低;随着RET掺量的增加,胶粉复配RET,SBS复配RET改性沥青老化前后的高温抗变形能力随之增强,其低温性能变化不大;胶粉复配RET改性沥青的微观形态中出现明显的"黑白斑点"结构,相较于SBS复配RET改性沥青,胶粉复配RET改性沥青老化后的黏结力与耗散能提高,弹性模量降低,抗老化性能更好.     

多聚磷酸SBS复合改性沥青混合料低温流变特性及本构关系研究

基于小梁弯曲蠕变试验和直接拉伸应力松弛试验,采用蠕变速率、松弛时间、松弛模量等流变学指标,对比分析了在不同低温条件下,多聚磷酸(PPA)-SBS复合改性沥青混合料和SBS改性沥青混合料的低温流变特性,同时结合损伤力学和黏弹性力学理论,建立了蠕变损伤模型与六单元广义Maxwell应力松弛模型.结果 表明:不同低温条件下,PPA-SBS复合改性沥青混合料进入蠕变稳定期的时间早于SBS改性沥青混合料,其累积变形量和蠕变速率均大于SBS改性沥青混合料;以Burgers模型为基础,结合损伤力学建立的蠕变损伤模型能够较好地反映蠕变损伤3阶段的变形特性;10℃时2种沥青混合料的应力松弛能力几乎相同,而0、-10、-20℃时PPA-SBS复合改性沥青混合料的应力松弛能力要优于SBS改性沥青混合料,且温度越低效果越明显;采用六单元广义Maxwell模型能够较好地描述低温条件下的沥青混合料应力松弛特性.     

基于MSCR试验的石墨烯复合橡胶改性沥青抗老化性能研究

为了评价石墨烯复合橡胶改性沥青(GRS)的高温抗变形能力随老化时间的变化规律,分别选取SBS改性沥青、橡胶复合改性沥青及石墨烯复合橡胶改性沥青,进行原样及热氧老化20h(TFOT5h+PAV20h)、40h(TFOT5h+PAV40h)和60h(TFOT5h+PAV60h)的多应力重复蠕变试验(MSCR).结果表明,在...     

多重应力蠕变恢复试验（MSCR）测定橡胶-SBS 复合改性沥青性能

通过采用剪切流变仪(DSR)对SBS改性沥青、橡胶沥青以及橡胶/SBS复合改性沥青进行多重应力蠕变恢复试验(MSCR),依据ASTM D7405-08对不同改性沥青的Jnr以及Jnr-diff进行了分析。试验结果表明:橡胶-SBS复合改性沥青具有较低的Jnr,具有优异的高温抗变形能力以及较低的应力敏感性,适用于甘肃省高温重载或长陡坡路面修建;MSCR试验也为此类地质气候条件下改性沥青的选择提供了合理的依据。     

非固化橡胶沥青防水涂料蠕变性能测试

采用静态蠕变和应力松弛试验对非固化橡胶沥青防水涂料的蠕变性能进行了测试,分析了静态蠕变行为,并对蠕变机理进行了初步的探讨.结果表明,温度越高,非固化橡胶沥青防水涂料蠕变变形越显著,其蠕变变形为普弹蠕变、高弹蠕变和黏流蠕变三者的总和.     

不同试验方法的老化沥青疲劳性能研究

通过旋转薄膜烘箱试验(RTFOT)和压力老化试验(PAV),对70~#基质沥青、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青、高黏沥青(HV)和基于化学改性原理的SBS/橡胶复合改性沥青(SRC)进行短期老化和长期老化,采用温度扫描试验、时间扫描试验、多重应力蠕变恢复(MSCR)试验和线性振幅扫描(LAS)试验对4种沥青的疲劳性能进行了研究.结果表明:SRC沥青的疲劳性能和抗老化能力最佳;温度扫描试验不能很好地区分不同沥青的疲劳性能差异;时间扫描试验可有效表征4种沥青的疲劳性能,但其耗时较长;MSCR试验中出现了平均弹性恢复率(R_(0.1)和R_(3.2))在长期老化之后大于短期老化之后的情况,其指标规律性和适用的沥青范围尚不明确;LAS试验可以表征沥青在重复荷载作用下的累积损伤发展过程,得到的损伤特征曲线和疲劳方程可有效评价各种沥青的疲劳性能.     

The effect of styrene–butadiene–rubber/montmorillonite modification on the characteristics and properties of asphalt

In order to study the effect of styrene–butadiene–rubber/montmorillonite (SBR/MMT) modification on the characteristics and properties of asphalt, modified asphalts were prepared by incorporating MMT into SBR and mixing this into asphalt. The X-ray diffraction (XRD) results show that SBR/MMT composites may form an intercalated structure and SBR/MMT modified asphalts may form an exfoliated structure. The morphologies of the samples have been characterized by fluorescent microscopy. The results indicate that SBR/MMT modified asphalts formed an ideal fine network structure. The addition of SBR/MMT to asphalt increased both the softening point and viscosity and decreased the penetration of the modified asphalts at high temperatures. High-temperature storage stability tests indicated that the modified asphalts are very stable in some SRB/MMT, SBR/MMT content range. Especially, the modified asphalts exhibited higher complex modulus (G¹) and lower damping factor (tan δ). It implies that SBR/MMT displays improved viscoelastic properties, resulting in enhancing its resistance to rutting at high temperature.     

高模量沥青混合料温度粘弹性能研究

采用多应力蠕变恢复试验(MSCR)和车辙试验表征高模量沥青的粘弹性与高温稳定性,通过微观测试分析了改性剂在沥青中的分散程度。通过动态模量试验,研究了高低温条件下高模量沥青混合料模量与相位角的变化规律,采用疲劳试验研究了材料在动态荷载作用下的服役寿命。试验结果表明:高模量改性沥青在高温下的不可恢复蠕变量仅为基质沥青的17%,约为抗车辙剂改性沥青的27%,高模量改性剂的分散性较抗车辙剂更佳;沥青混合料的动稳定度与沥青的蠕变柔量(Jnr3.2)成反比,高模量沥青混合料具有较好的温度稳定性,可延长道路的使用寿命,适用于温度跨度大的重载地区。     

沥青混合料高温蠕变变形行为及机理

采用3种级配沥青混合料,在不同温度条件和应力水平下进行静态蠕变试验,根据应力应变关系得到了稳态蠕变速率,讨论了温度和荷载应力对沥青混合料稳态蠕变速率的影响,并通过稳态蠕变速率与温度、应力水平的量化关系获得了应力指数和蠕变激活能,并分析了沥青混合料的蠕变行为与机理.研究表明:虽然3种沥青混合料的稳态蠕变速率均随温度和应力水平的提高而逐渐增大,但它们的应力指数相差不大,均小于3,属于矿料界面位错机理控制的扩散蠕变;沥青混合料蠕变激活能与车辙动稳定度相关性较好,可以反映该混合料的高温稳定性,其中中型级配AC-16沥青混合料的蠕变激活能最高;公称粒径大小不是影响沥青混合料高温性能的决定性因素.     

Evaluating permanent deformation in asphalt rubber mixtures

Permanent deformation or rutting, one of the most important distresses in flexible pavements, has long been a problem in asphalt mixtures, mainly in countries with high temperatures such as Brazil. Throughout the years, researchers have used different test methods to estimate the rutting performance of asphalt mixtures. One of the alternatives to reduce permanent deformation in asphalt pavement layers is through the use of mixtures produced with asphalt rubber. Crumb rubber from waste tires introduced into the asphalt is one of suitable application to dispose the tires and used as an additive to enhance the properties of the conventional asphalts. This work aims at comparing the rutting performance of asphalt rubber mixtures (with dense and gap-graded aggregate gradation) with the conventional dense graded mixture most used in Brazil. The asphalt rubber mixtures were produced by the wet process using continuous blend and terminal blend asphalt rubber. To study their performance, two laboratory tests, the Repeated Simple Shear Test at Constant Height (RSST-CH) and the Accelerated Pavement Testing Simulator Test (wheel tracking) were carried out. The testing results confirmed that the use of asphalt rubber binder improves significantly the resistance to rutting. The highest resistance is presented by the mixtures produced with continuous blend binders and gap-graded aggregate gradation. The results of both testing apparatus can be correlated by a linear relationship. The testing results allowed concluding that the characteristics of the asphalt rubber binders cannot be used to predict the permanent deformation resistance of the asphalt rubber mixtures.