矿粉对沥青胶浆流变性能影响及微观分析

为探究矿粉对沥青胶浆流变特性的影响规律,采用动态剪切流变仪分别对四种矿粉组成的沥青胶浆进行了不同加载模式下的流变试验,采用低温弯曲梁流变仪对胶浆进行低温小梁弯曲试验,分析了粉胶比、温度、荷载频率对沥青胶浆高低温流变特征参数的影响。借助X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM),测试矿粉岩性特征和胶浆的微观形貌。结果表明:花岗岩矿粉对胶浆的增效行为最强,石灰岩胶浆的高低温性能最佳;矿粉的比表面积对胶浆的流变性能影响大于其矿料酸碱性组分对胶浆的流变性能影响;随着粉胶比的增加,沥青胶浆的复数剪切模量随之增加,但相位角变化微小;推荐四种胶浆的合理粉胶比为1.2;最佳粉胶比状态下,胶浆微观界面粘结状况最好。研究结果可为不同种类的填料在沥青路面的应用提供技术指导和理论支撑。     

矿粉性能及其对浇注式沥青胶浆高温性能的影响分析

浇注式沥青混合料的矿粉含量较高,0.075 mm筛孔通过率为20%～30%,为满足混合料施工流动性而确定矿粉用量后,可提高其高温稳定性的措施除了沥青结合料,主要取决于矿粉的质量。通过六种矿粉样本的性能测试,并与浇注式沥青混合料常用的聚合物复合改性沥青配制沥青胶浆,进行200℃旋转黏度及60～95℃的动态剪切流变试验。基于随机森林法,对与沥青胶浆性能相关的矿粉关键性能指标影响程度进行分析,并建立两者之间的相关性,最后采用遗传算法,确定了沥青胶浆性能在较优条件下的沥青和矿粉关键指标组合取值范围。结果表明,同为石灰岩磨制的矿粉,化学组成差异较大,其塑性指数、细度及比表面积有一定的相关性,并与SiO₂含量成为矿粉性能的四项关键指标,其中比表面积对沥青胶浆的车辙因子及黏度影响最大;当聚合物复合改性沥青的指标软化点为113～117℃、针入度为20.3～21(0.1 mm)、黏度为87 3.9～893.7 MPa·s时,矿粉的比表面积控制在1.7～1.8 m²/g、细度D50控制在10～12μm、塑性指数控制在2.6～5、SiO₂含量...     

盐分对橡胶沥青及橡胶沥青混合料高温性能的影响

为研究盐分对橡胶沥青胶结料及橡胶沥青混合料高温性能的影响,将橡胶沥青试件在不同浓度的盐水中浸泡不同的时间。通过软化点、fail temperature和蠕变劲度的粘性成分Gv3个不同指标来评价盐分对橡胶沥青高温性能的影响,通过车辙实验评价盐分对橡胶沥青混合料高温性能的影响。结果表明,3个指标均升高,说明经过盐水浸泡之后的橡胶沥青高温性能都有所提升,盐分条件的存在没有对橡胶沥青胶结料的高温性能造成不利影响。在相同浸泡时间7 d的条件下,随着盐分浓度的增加,软化点、fail temperature和Gv值总体上呈现先增大后减小趋势,升高最大值均出现在盐分浓度为3%时,说明橡胶沥青的高温性能先升高后降低,在3%盐分浓度时达到最佳;在相同浸泡盐分浓度3%的条件下,随着浸泡时间的增加,3个指标呈升高趋势,说明橡胶沥青胶结料的高温性能得到提升。在4种不同浓度的盐水中浸泡后,橡胶沥青混合料的动稳定度值出现了不同程度的降低,混合料高温抗车辙能力变差。     

橡胶种类及SiC填料对橡胶防滑性能的影响

以顺丁橡胶(BR)、丁腈橡胶(NBR)、天然橡胶(NR)和丁苯橡胶(SBR)为研究对象,在探究橡胶种类对防滑性能影响的基础上,向NBR中加入改性粗粒碳化硅(SiC),制备了NBR/SiC复合材料,研究SiC添加量对复合材料性能的影响。结果表明,干摩擦下橡胶与摩擦副的粘附性越大,摩擦系数越大,润滑状态和冰面上的摩擦系数明显减小;改性粗粒SiC的加入对材料的力学性能、硫化特性及防滑性能均有影响,干摩擦系数随着SiC的增加而减小;润滑状态和冰面上的静摩擦系数提高了106%和114%,动摩擦系数提高了60%和141%,可满足鞋底防滑要求。     

掺杂橡胶颗粒对沥青混合料性能影响研究

采用正交实验法验证了掺杂橡胶颗粒目数、掺杂比例、剪切温度与时间对橡胶沥青的粘度、针入度、软化点、延度、弹性恢复率的影响,并按最优方案混制了橡胶沥青混合料(RAM),并对其路用性能与普通沥青混合料(AM)进行了对比研究。结果表明,掺杂20%、40目的胶粉,在150~170℃的温度下拌和90min,所制备的橡胶沥青具有最优的性能,由其混制的RAM高温稳定性、低温抗裂性以及水稳定性都明显优于AM,其中动稳定度提高了52%,车辙深度降低了近26%,变形速率降低了近60%,抵抗破坏应变的能力较AM提升了15.6%。各方面性能都有明显提升,具有良好的应用前景。     

PEG/SiO_2相变颗粒对沥青胶浆性能实验研究

利用相变材料在相变过程中吸收或释放大量热量而保持温度不变的特性,用溶胶-凝胶法制备了聚乙二醇(PEG)/SiO_2相变颗粒,并分别以不同比例的PEG/SiO_2相变颗粒等体积代替矿粉,对沥青胶浆做针入度、软化点、动态剪切流变等实验,研究相变颗粒代替矿粉后对沥青胶浆常温及高温流变性能的影响。结果表明,以一定比例的相变材料替代矿粉可有效地改善沥青胶浆的高温性能,但对常温性能改善效果不明显。     

纳米填料对环氧树脂基底部填充胶性能的影响

以纳米SiO2,TiO2,Al2O3,ZnO做为填料制备环氧树脂基的底部填充胶,研究了纳米填料对底部填充胶的吸水性、耐热性以及剪切强度的影响。研究表明,添加少量纳米SiO2,Al2O3,ZnO颗粒可以改善填充胶的吸水性能,其中加入3%ZnO纳米颗粒填充胶的吸水率最低。纳米填料的加入可以提高填充胶的剪切强度和耐热性能。综合考虑吸水性、耐热性和剪切强度指标,添加3%的ZnO颗粒可以制备出综合性能良好的底部填充胶。     

不同防老剂对胶清橡胶性能影响的研究

分别采用乳液共混法与机械共混法,研究不同防老剂与胶清橡胶并用的力学性能、热性能、加工性能。结果表明:防老剂的加入能提高胶清橡胶的力学性能,其中加有防老剂264、防老剂SP-P的胶清橡胶老化性能提升较为显著;乳液法共混制得胶清橡胶的力学性能和老化性能优于机械共混法;防老剂的加入使热性能有所提升,但乳液共混法的热性能略微好于机械共混法。RPA加工分析表明,防老剂的加入使胶清橡胶加工性能下降,但机械共混法所制备的胶清橡胶加工性能优于乳液共混法。     

短纤维增强发泡橡胶复合材料高低温拉伸性能

为开发新型耐高温和耐低温材料提供理论依据,对同一发泡率、不同纤维体积分数和同一纤维体积分数、不同发泡率的锦纶短纤维增强发泡橡胶复合材料(以下简称 SFRFRC)在213～398 K温度下的拉伸性能进行测试。结果表明：常温下,增大短纤维体积分数和减小发泡率均能提高材料的拉伸性能;在不同温度下,短纤维增强发泡橡胶复合材料的初始模量、断裂强度均随着温度的升高而减小,而断裂伸长率随着温度的升高先增大后减小,玻璃化转变温度在213～233 K之间。同时,短纤维的添加虽未改变SFRFRC的玻璃化转变温度,但使玻璃化转变温度范围变宽。温度为398 K时,SFRFRC的初始模量、断裂强度、断裂伸长率均达到最低值,这与橡胶的硫化温度有关,橡胶的硫化温度为423 K,越接近硫化温度,SFRFRC的拉伸性能就越差。     

两种沥青胶浆的疲劳及自愈合性能试验

为了研究沥青胶浆的疲劳及自愈合特性,利用动态剪切流变仪（DSR）进行时间扫描及疲劳-愈合-再疲劳测试,并通过原子力显微镜（AFM）对细观结构进行观测,比较分析了不同粉胶比下基质沥青胶浆和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）改性沥青胶浆的疲劳性能,以及在常温（25℃）下3个不同间歇期的自愈合性能。试验发现：SBS沥青胶浆具有更好的疲劳和自愈合性能,两种沥青胶浆疲劳寿命均随粉胶比的增大而增加,同一粉胶比条件下,更长的间歇期有利于其自愈合,过大或者过小的粉胶比都会降低沥青胶浆的自愈合性能;AFM观测结果表明：基质沥青胶浆出现明显的"蜂状结构",粉胶比增加,矿粉吸附更多的沥青质,"蜂状结构"变多,与沥青界面内聚力作用增强,提高了抗疲劳性能,SBS改性剂与沥青相容性良好,改性沥青胶浆没有出现"蜂状结构",改性剂的加入增强了分子间内聚力,有助于提高抗疲劳性能,因此建议路面材料选用改性沥青胶浆。     

Mechanism and behavior of fiber-reinforced asphalt mastic at high temperature

Abstract

The rheological behaviour and reinforcement mechanism of asphalt mastic mixed with fibres at high temperature were investigated in this study. Fibres, including basalt, polyester and glass, were added to asphalt mastic. Repeated creep and multi-stress creep tests were conducted to characterise the high-temperature properties of the mastic, and numerical simulation was performed with ABAQUS software to analyse the reinforcement effect of fibres. Test results indicate that the fibres have excellent reinforced performance; for example, the accumulated strain and its change rate decrease, and its creep stiffness modulus increases after the fibres are mixed into the mastic. The creep recovery rate increases, and its creep residual value decreases at a high stress level. The creep stiffness modulus under different loading cycles can be expressed by a power function. Numerical simulation shows that the fibres effectively absorb mastic stress; hence, creep strain in the mastics decreases. The Burgers model was utilised to present the rheological behaviours of mastics with fibres; the model parameters were estimated.     

高压低温制备硅材料的性能研究

研究了用高压低温法制备的硅材料的性能。进行了不同的温度条件下制备陶瓷硅材料的实验研究．获得了最佳的制备条件。用XRD分析了材料的物相；阿基米德法测量了制备材料的密度；对材料的电阻率和硬度进行了测量。结果表明：用高压低温方法可以制备出无氧化相存在的陶瓷硅材料，其最佳的烧结温度为600℃；样品具有较好的机械强度和硬度，获得了适于制备多晶硅薄膜的衬底材料。     

高导热低填量聚合物基复合材料研究进展

高导热低填量聚合物基复合材料在电子封装和大功率电子设备等领域有着巨大需求。通常高导热聚合物是通过在高分子基体中均匀分散高含量的导热填料来实现的,然而较高填料含量会极大地恶化复合材料力学性能和提升材料经济成本,因此高填量复合材料很难满足当前工业应用上的需求。综述了近年来高导热低填量聚合物基复合材料制备研究进展,简要介绍了导热机制和影响低填量聚合物基复合材料导热性能的主要因素,按照不同填料类型介绍了一些热导率高于1.0 W/（m·K）且填充量低于10vol%的高导热低填量聚合物基复合材料的制备方法和研究进展,展望了高导热低填量聚合物基复合材料的发展方向。     

包装废PE改性沥青高低温性能研究

利用包装废弃物(PE)对沥青进行改性,同时解决了"白色污染"和沥青性能达不到实际应用要求的问题,通过改性沥青的高低温性能进行测试以及试验结果分析,对包装废PE改性沥青的高低温性能的机理进行了研究,表明包装废PE改性沥青具有良好的高低温性能.     

Effects of gap filler and brazing temperature on fracture and fatigue of wide-gap brazed joints

The influence of gap filler content on the fracture, fatigue crack initiation and propagation of AISI 316 stainless steel wide-gap brazed with nickel-based filler metal has been investigated. The brazed joints were found to consist of eutectic, intermetallic compound and solid solution. The volume of solid solution was observed to depend on the gap filler content and brazing temperature. Tensile tests with extra small strain gauge bonded at the centre of the joints showed that the strength and elongation of the brazed joints increased with brazing temperature, and the addition of gap filler was able to improve the load-carrying capacity of the brazed joints only when the brazing temperature was high enough. Fatigue crack initiation and growth under displacement amplitude control were also carried out. Crack closure in the brazed joints was determined by means of back face strain on the compact tension specimen used. The introduction of gap filler was able to increase the fatigue and fracture resistance of the brazed joints when a suitable brazing temperature was used. Crack deflection, branching and uncracked ligament bridging behind the crack tip were observable along the crack paths. Experimental results showed that gap filler was able to enhance the crack closure caused by roughness and ligament bridging.     

高导热率低膨胀复合型硅橡胶及导热填料研究进展

主要综述了高导热率低膨胀加成型硅橡胶及导热填料的研究进展。首先介绍了常见的导热填料及其基本性能,主要包括金属类、氧化物类、氮化物类、碳化物类等;详细描述了各类填料的性能特点,并指出了填料基本性能对导热系数的影响,主要包括填料的比例、尺寸、尺寸分布、形状及填料的表面性质等。其次详细介绍了提高导热系数的基本途径,主要包括导热机理介绍;基体材料研究;研发新型高性能导热填料;进行导热填料表面改性;对硅橡胶成型工艺进行优化等;然后介绍了降低热膨胀系数的一些基本途径,主要包括无机纳米粒子改性等。最后指出了目前该研究领域存在的一些基本问题及解决思路,并对未来的发展方向进行了展望。     

非真空条件下柔性多层材料高低温绝热性能实验测量

制作了柔性绝热被,设计和搭建了高温、低温环境测试系统,通过测量多层绝热被内外两侧及外侧附近空气的温度变化,衡量不同配置下多个多层绝热被样品的综合绝热性能。考察了厚度、多层配置方式、气密性等对柔性多层材料在常压下的高低温隔热作用和符合-100℃至+135℃高低温环境应用的柔性多层绝热被的最佳厚度及配置方式。     

Microstructure and performance of energetically modified cement (EMC) with high filler content

Energetically modified cement (EMC) has been produced by high intensive grinding/activation of normal portland cement (NPC) together with 20% and 50% quartz sand. EMC concretes were compared to NPC based concrete using the k-factor concept. The k-factor for concrete with w/c = 0.60–0.45 was 0.7–0.9 for 1 d and 1.1–1.3 for 28 d compressive strength. k > 1 for both capillary suction, porosity, vapor diffusion and chloride permeability. For carbonation resistance k was ≈0.55.Microstructure of EMC paste with 50% quartz sand and w/c = 0.40 showed that the quartz was extensively ground and formed agglomerates with cement having a high inner surface. The degree of hydration of the cement in EMC was as high as 71% after 1 d compared to 45% for untreated blend. Refined pore size distribution of EMC versus the blend means that even for equal hydration at higher ages EMC will perform better.