沥青老化及再生对自愈合性能的影响

通过动态剪切流变仪(DSR)进行“疲劳-愈合-疲劳”试验,分析原样沥青、老化沥青及再生沥青在不同间歇时间下的自愈合性能,并结合红外光谱分析沥青老化、再生过程中官能团与自愈合性能的相关性.结果表明:老化过程中沥青发生了氧化反应,羰基和亚砜基官能团指数增大,极性氧化物含量增加,最终导致自愈合性能降低;添加5%Y型再生剂后沥青自愈合性能明显恢复,经旋转薄膜烘箱老化85、170、340 min的70#基质沥青再生后平均愈合指数恢复至70#基质沥青的100.9%、96.4%、63.2%,愈合速率分别恢复至基质沥青的89.7%、94.7%、40.7%,3种再生剂中Y型再生剂效果最好;沥青自愈合参数与亚砜基、羰基官能团指数线性相关性良好.     

基于数值模拟的多次损伤愈合作用下沥青混合料抗裂性能的改变

沥青混合料愈合以后强度能够恢复至初始水平,但其内部抗裂性能会发生相应的改变,多次损伤愈合后,沥青混合料的强度损失速率会迅速增大。因此,通过构建沥青混合料多次损伤愈合的本构模型,探讨了多次损伤愈合后,沥青混合料数字试件内部裂缝演变机制以及组分性能的改变。研究结果表明:多次损伤愈合后,沥青混合料内部裂缝扩展的范围增大、裂缝数量增多,损伤部位的刚度有所降低。该结果可为类似研究提供参考。     

基于DSR的沥青胶结料自愈合评价指标分析

为充分认识沥青胶结料自愈合评价指标的适用性,通过动态剪切流变仪(DSR)进行"疲劳-愈合-疲劳"试验,对比分析5种常见沥青胶结料自愈合评价指标(HI_1～HI_5),得到不同自愈合时间、不同损伤程度下70~#基质沥青、SBS改性沥青和橡胶改性沥青的自愈合能力,并讨论了各指标的优缺点及适用性.结果表明:不同自愈合评价指标下,3种沥青胶结料自愈合能力排序不同;HI_1可区分不同条件下沥青胶结料的自愈合程度,自愈合时间较短时更敏感;HI_2仅适用于评价相同损伤程度的沥青胶结料自愈合性能;HI_3可反映自愈合后沥青胶结料疲劳损伤的恢复程度;HI_4不仅受沥青胶结料承受荷载作用能力的影响,还与其初始复数模量的恢复能力有关,不适用于评价沥青胶结料自愈合能力;HI_5同时考虑了沥青胶结料初始复数模量和疲劳损伤的恢复,可反映沥青胶结料综合性能的恢复能力,最适合作为沥青胶结料自愈合性能评价指标.     

沥青自愈合行为的影响因素及评价方法

利用加入间歇时间的动态剪切流变试验,研究了沥青自愈合行为的影响因素及其评价方法.通过试验得到70#基质沥青和SBS I-C改性沥青在4种间歇时间、3种应变水平下的疲劳寿命,并采用能量耗散理论分析了试验过程,得到了耗散能变化率的坪值PV.根据坪值PV与间歇时间的关系,定义了不受间歇时间影响的评价指标自愈合速率HR,并采用自愈合率HI及自愈合速率HR评价了2种沥青在不同条件下的自愈合性能.研究发现:2种沥青的HI值均随间歇时间的增大而提高;HI及HR值均随着应变水平的增大而减小;SBS I-C改性沥青的自愈合指标优于70#基质沥青.     

全气候沥青混合料中老化沥青的微观性能非线性模型

采用凝胶渗透色谱(GPC)和傅里叶红外光谱(FTIR)技术,分别从功能团和分子水平角度,探索了沥青混合料AC-13,SMA-13,SUP-13在全气候多因素综合加速老化条件下沥青的内在老化规律.阐述了沥青老化时的微观变化,同时建立了非线性模型.结果表明:建立的非线性模型可以很好地模拟沥青的老化速率和最终老化程度;随老化时间的增加,沥青中大粒径分子、中粒径分子和羰基含量变大,小粒径分子和丁二烯基含量变小;沥青混合料SMA-13的抗老化性能较SUP-13和AC-13更佳.     

回收粉对沥青胶浆主要性能的影响分析

从资源再生和环境保护的角度考虑,为了研究回收粉在沥青胶浆中的应用,采用动态剪切流变仪(DSR)及弯梁流变仪(BBR)对用回收粉取代部分矿粉的沥青胶浆进行高、低温性能及抗劳性能试验。结果表明,用回收粉取代部分矿粉可以提高沥青胶浆的高温性能,对沥青胶浆的抗劳性能和低温性能影响不明显。     

温拌胶粉改性沥青的流变和微观性能评价

以EM型降黏剂、SDYK型表面活性剂为温拌剂制备温拌胶粉改性沥青.通过动态剪切流变仪（DSR）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和原子力显微镜（AFM）对胶粉改性沥青（CR）、EM型温拌胶粉改性沥青（CR EM）和SDYK型温拌胶粉改性沥青（CR SDYK）的性能进行测试,研究2种温拌剂对沥青流变性能的影响,并探究其微观力学性能和宏观流变性能之间的关系.结果表明：CR EM和CR SDYK的抗变形能力均优于CR;温拌剂对胶粉改性沥青以物理改性为主;2种温拌剂的掺入使沥青微观均方根粗糙度Rq减小、微观杨氏模量增大;利用统计分析软件对3种沥青的微观力学指标（微观杨氏模量）与宏观流变性能（改进车辙因子G/sin9δ）进行相关性分析,两者具有良好的相关性.     

热老化下沥青胶浆微观结构及自愈合性能评价

为研究热老化作用下沥青胶浆的自愈合特性,针对3种沥青胶浆,利用原子力显微镜(AFM)、动态剪切流变仪(DSR)、弯曲梁流变仪(BBR)进行微观结构、疲劳—愈合—再疲劳、蠕变—愈合—再蠕变测试,通过2个愈合指数(H I1和H I2)研究了愈合温度、沥青种类、粉胶比、老化程度、破坏程度及愈合时间对沥青胶浆自愈合性能的影响.结果表明:老化后基质沥青胶浆中蜂形结构变化显著,而老化后SBS改性沥青胶浆和胶粉改性沥青胶浆的微观结构较为稳定,微观结构的改变潜在影响沥青胶浆的自愈合性能;基于累计耗散能建立的愈合指数H I1和基于时间轴与劲度模量主曲线在双对数坐标下所围面积SA而建立的愈合指数HI2能很好地反映沥青胶浆的自愈合性能;低粉胶比沥青胶浆的自愈合能力更好,老化程度的加深导致沥青胶浆的自愈合能力降低,经历低温后改性沥青胶浆的愈合能力较好.     

再生沥青自愈合影响因素及疲劳性能分析

为研究再生沥青自愈合影响因素及自愈恢复后的疲劳性能,试验选择指标HI_6表征材料自愈性能,选择指标N_(f50)表征材料疲劳性能,利用动态剪切流变(DSR)仪以时间扫描模式进行疲劳-愈合-疲劳循环加载测试,分析了愈合温度、愈合时间、老化程度、损伤程度、再生剂种类和再生剂掺量对再生沥青自愈合性能及疲劳寿命的影响,并通过灰关联理论进行了自愈合关键影响因素分析.结果表明:较长的愈合时间、较高的愈合温度和再生剂掺量对再生沥青自愈度有促进作用,原沥青的老化、再生沥青的损伤均不利于再生沥青的自愈恢复;同种再生沥青之间,自愈度越高则疲劳寿命越长,不同再生沥青之间,自愈度与疲劳寿命之间没有绝对关系;再生沥青自愈合关键的影响因素为愈合温度,其次分别是愈合时间、再生剂种类、原沥青老化程度、损伤程度和再生剂掺量.     

沥青混合料自愈合性能研究进展综述

结合沥青混合料自愈合行为理论,分析了影响沥青混合料损伤愈合性能的因素,并对损伤愈合性能的评价方法进行了研究,提出了提高沥青混合料损伤愈合性能的方法,为发展具有高抗疲劳开裂能力的路用沥青混合料奠定了基础。     

废胶粉改性沥青改性机理

采用高速剪切设备,以70~#沥青,0.60 mm(30目)废轮胎橡胶粉制备废胶粉改性沥青.利用红外光谱(IR)、热重(TG)、扫描电镜(SEM)和动态剪切(DSR)分析的方法,分析了废胶粉微观结构对改性沥青性能的影响,研究了两者之间相互作用的机理.结果表明:废胶粉与沥青能够均匀混合,既有物理共混又有化学反应,形成稳定的整体,具有良好的相容性;胶粉颗粒的表面网状结构可很好地吸附沥青,使沥青黏度增大,感温性降低;动态剪切试验证明,胶粉改性沥青呈非均相,具有复杂的相态结构;沥青的技术性能得到改善,为废胶粉改性沥青的进一步应用提供了微观理论上的依据.     

基于衰减全反射红外光谱技术的水在沥青中扩散过程研究

采用衰减全反射傅里叶红外光谱技术,以羟基伸缩振动峰面积为量化指标,研究了水在沥青中的扩散过程,并探讨了温度、压力和沥青老化等因素对水在沥青中扩散系数的影响.结果表明:扩散入沥青中的水的总量与羟基伸缩振动峰面积之间存在对应关系;水在沥青中的扩散过程可分为2个阶段,第一阶段以吸收自由水为主,扩散系数较高,第二阶段以水分子与沥青分子或极性基团的结合为主,扩散系数较低;温度和压力的提高均会增强水在沥青中的扩散能力;老化会降低沥青对水扩散的抵抗能力,使水在沥青中扩散的第一阶段显著加快.     

PVP修饰石墨烯对SBS改性沥青流变性能的影响

为研究经聚乙烯吡咯烷酮(PVP)处理后的石墨烯对SBS改性沥青流变性能的影响,通过高速剪切机在SBS改性沥青中掺入PVP修饰石墨烯,制备了石墨烯-SBS复合改性沥青,并采用动态剪切流变仪、温度扫描和线性振幅扫描试验,对复合改性沥青流变性能及抗疲劳性能变化规律进行研究,同时结合弯曲梁流变仪试验探索了复合改性沥青低温抗裂性...     

温拌沥青高温流变性能研究

为了研究温拌剂对沥青高温流变性能的影响,将温拌剂Evotherm3G和EC120掺加到基质沥青和SBS改性沥青中以配制温拌沥青,采用动态剪切流变(DSR)试验和多应力蠕变恢复(MSCR)试验对短期老化前后温拌沥青的高温流变性能进行了分析.结果表明:Evotherm3G增加了沥青的相位角,降低了复数模量和车辙因子;EC120降低了沥青的相位角,增大了复数模量和车辙因子;Evotherm3G增加了沥青的应变,降低了蠕变恢复率,提高了不可恢复蠕变柔量;EC120降低了沥青的应变,提高了蠕变恢复率,降低了不可恢复蠕变柔量.通过灰色关联分析可知,不可恢复蠕变柔量与车辙因子的灰色关联度为0.995,在一定程度上可以反映沥青的高温性能.     

基于动态剪切流变仪的沥青砂浆力学性能研究

采用动态剪切流变仪对不同老化条件沥青砂浆进行性能测试,分析其路用性能。结果表明：紫外和热氧老化会改善沥青砂浆的高温稳定性,水损害则会弱化沥青砂浆的稳定性;同时,紫外和热氧老化还会在一定程度上对砂浆的低温应力松弛性能造成损害,加快沥青路面的低温开裂,但是水损害却能够提高沥青砂浆的低温应力松弛性能。     

基于MSCR试验的改性沥青高温性能评价

应用多应力蠕变恢复(MSCR)试验,对SBS改性沥青、胶粉改性沥青和高强沥青在不同温度下的不可恢复蠕变柔量Jnr与应力敏感性指标Jnr-diff进行了分析,依据AASHTO MP19-10标准对3种改性沥青进行了交通分级,并采用改性沥青混合料三轴动态蠕变试验进行了验证.结果表明:在非线性范围内应力和温度对改性沥青抗永久变形能力的影响具有等效性;随着温度的升高,改性沥青流变性能的线性范围逐渐变窄,应力敏感性更为显著;胶粉改性沥青在低应力区间的高温性能优秀,但是其线性范围很小,当应力或温度提高时胶粉改性沥青的流变性能迅速进入非线性范围,高温性能急剧衰减;不同应力和温度下改性沥青高温性能的排序发生改变,基于AASHTO MP19-10标准的交通分级能够反映改性沥青的这一特性.