改性沥青胶结料性能试验研究

采用目前较为常用的四种改性沥青胶结料：橡胶沥青、纤维改性沥青、SBS改性沥青和TPS改性沥青,通过沥青胶结料的主要性能试验对四种改性沥青胶结料及基质沥青的针入度、软化点、延度、粘度、中温疲劳性能和低温抗裂性能等主要性能进行比较与分析,为实际工程选取改性沥青胶结料提供参考。     

新型反应型活性橡胶沥青SHRP性能研究

活性橡胶是一种新型沥青改性材料,能有效消耗废旧橡胶和磷矿工业废弃物。道路沥青评价的常规指标并不能反映沥青随荷载、时间和温度变化时的流变学性质,而沥青的流变性直接影响沥青路面的使用性能。采用SHRP胶结料试验体系,选择应用较为广泛的70~#基质沥青、SBS改性沥青胶结料,对掺加活性橡胶前后的沥青胶结料性能进行对比研究。研究结果表明,活性橡胶改性技术可以提高70~#基质沥青与SBS改性沥青的高温性能、抗疲劳性能和低温性能,且对基质沥青的改善效果更加明显,但对沥青的施工和易性不利。     

新疆岩沥青改性沥青高温性能试验研究

测试了不同新疆岩沥青掺量的改性沥青针入度、软化点、复数模量、相位角等技术指标,分析了新疆岩沥青对基质沥青高温性能的影响。结果表明：随着新疆岩沥青掺量的增加,改性沥青的针入度减小、软化点提高、车辙因子变大,改性沥青的高温性能得到增强：新疆岩沥青可改善沥青结合料的粘弹性质,表现为复数剪切模量的增加和相位角的减小;根据Superpave沥青胶结料高温性能分级标准,研究了新疆岩沥青对高温等级的增强效果。     

基于层次分析法的沥青胶结料综合性能分析

沥青胶结料是影响沥青路面使用性能的重要因素。对国内常用的3种基质沥青与3种SBS改性沥青进行性能检测,考察了其高温、低温、温度敏感性以及抗老化等四方面性能,通过层次分析法对不同沥青的性能进行综合分析与评价,针对不同气候分区优选出综合性能突出的沥青。     

橡胶沥青高温性能对比研究

为了对比研究橡胶沥青的高温性能,通过动态剪切流变试验和重复蠕变试验测试了现场湿法橡胶沥青、资源集约型橡胶沥青和SBS改性沥青的高温流变性能。根据试验结果,分别采用车辙因子和重复蠕变试验中的Burgers模型黏性部分、累积变形增长率、累积变形、残留变形百分率评价沥青胶结料的高温性能。试验表明橡胶沥青的高温性能均优于SBS改性沥青;资源集约型橡胶沥青的高温性能优于现场湿拌橡胶沥青。此外,采用重复蠕变试验指标更能有效评价橡胶沥青的高温性能。     

沥青胶结料的抗疲劳性能

评价了基础沥青AH-90,天然湖沥青改性沥青,SBS改性沥青Superpave PG等级分别为PG70-22、PG70-28、PG76-28等胶结料的疲劳破坏性能.评价方法采用DSR在两种应变水平5%及10%进行时间扫描模式测试(Time-sweeping mode),评价结果采用复合剪切模量G*损失量及耗散能比(DER)两种方法进行评价,结果表明两种评价方法都可以定性地反应粘弹性材料的疲劳破坏性能,但DER则更加直接并可以定量地描述粘弹性材料的疲劳破坏趋势.     

温拌橡胶沥青胶结料高温性能研究

橡胶沥青混合料(HMA)的生产温度要高于普通混合料20~30℃,但引入温拌技术(WMA)后,会显著降低其生产温度,有利于保护环境和节约能源。本文采用五种不同来源的基质沥青按照橡胶粉掺量15%制备橡胶沥青,分别加入两种温拌添加剂Asphamin和Sasobit,并用旋转薄膜烘箱(RTRO)进行短期老化,采用DSR试验和布氏旋转黏度试验评价温拌橡胶沥青高温性能。结果显示:Sasobit温拌剂降低了橡胶沥青胶结料的黏度,而Aspha—min却增加了胶结料的黏度;温拌剂与橡胶沥青反应的时间延长会导致胶结料黏度发生变化,黏度增大或减小与基质沥青种类有关;Aspha—min和Sasobit的加入提高了胶结料的高温破坏温度,但两种温拌剂提高程度差异不大;温拌橡胶沥青胶结料的高温性能主要受基质沥青影响,与温拌剂种类关系不大;老化前与老化后的破坏温度存在线性关系,但相关系数较低。     

橡胶沥青的动态剪切流变试验分析

通过动态剪切流变试验,对路用橡胶沥青结合料的流变性能进行了分析。试验采用2种不同类型的基质沥青以及4种不同含量的胶粉制备成5种不同类型的橡胶改性沥青,使用动态剪切流变仪分别对原样、短期老化以及长期老化三种状态的试样进行了测试,分析了各粘弹性参数随橡胶沥青类型变化的规律。同时也对比分析了各种类型的胶粉改性沥青的高温抗车辙性能和抗疲劳性能。试验结果表明,橡胶胶粉含量在15%～21%范围内时,橡胶沥青的高温和中等温度下疲劳性能均随橡胶胶粉含量的增加而提高。     

知识园地

1　改性沥青常用术语解释1 .1　基质沥青用于生产改性沥青 ,掺加改性剂进行改性的基础沥青。1 .2　改性剂在沥青或沥青混合料中加入天然或人工的有机或无机材料 ,可熔融或分散在沥青中 ,以改善或提高沥青的路用性能的材料称为改性剂。1 .3　改性剂量改性剂在改性沥青 (包括基质沥青与改性沥青 )中的质量百分数。1 .4　改性沥青基质沥青与一种或数种改性剂通过适宜的加工工艺形成的混合物。1 .5　结合料在沥青混合料中 ,把集料粘合在一起的胶结料 ,包括各类沥青和改性沥青。1 .6　改性沥青混合料由改性沥青 (或由改性剂、基质沥青 )与矿料按…     

道路沥青零剪切粘度与毛细管粘度的比较研究

粘度是评价道路沥青粘结特性的重要技术指标,也是条件性指标,不同测试方法得出粘度指标差异极大。基于沥青在路面结构中受力状态,对基质沥青、SBS、高强度、高粘度改性沥青等12种道路沥青60℃零剪切粘度、毛细管粘度进行比较研究,并对零剪切粘度测试方法进行简化。试验与分析表明：高粘度改性沥青在第一牛顿区共同区域范围内与沥青在路面结构中所受的剪切速率水平一致,零剪切粘度可以较为合理地表征沥青在路面结构中的粘结特性;高粘度改性沥青毛细管粘度存在虚高现象,无法有效表征高粘度沥青路用粘度特性,而基质沥青毛细管粘度对应的剪切速率在第一牛顿区域范围内,可作为零剪切粘度的替代指标,对基质沥青粘度性能进行评价。此外,建议利用剪切速率扫描试验进行零剪切粘度测试,取10-3～10-2s-1范围内测量粘度均值为零剪切粘度。     

纳米黏土改性沥青抗车辙及疲劳性能研究

对基质沥青和纳米黏土改性沥青的流变性能进行了比较研究。结果表明,纳米黏土改性使基质沥青的劲度增加,相位角减少;同时降低了沥青老化程度。此外,从车辙因子G~*/sinδ的比较可以看出,纳米黏土改性能够使沥青的抗车辙性能提高,而提高的程度取决于纳米黏土的类型及掺量。低温到中温下的疲劳因子G~*sinδ表明,纳米黏土改性降低了沥青的疲劳寿命,但经老化后,改性沥青与基质沥青相比疲劳寿命几乎相同。     

废旧橡胶粉掺量对橡胶沥青高低温及疲劳性能影响研究

为分析橡胶粉掺量对橡胶改性沥青高低温及疲劳性能的影响,选取三种橡胶粉掺量(16%、20%及24%)对基质沥青分别改性。对不同掺量下的橡胶沥青进行动态剪切流变(DSR)及弯曲梁流变(BBR)试验,并与基质沥青及SBS改性沥青对比。试验结果表明,橡胶沥青的高温性能优于基质沥青及SBS改性沥青,低温性能虽不如SBS改性沥青,但强于基质沥青。至于疲劳性能,试验表明当橡胶粉掺量为20%时,其疲劳因子最低,疲劳性能最优。     

新疆地区沥青高温疲劳性能指标评价

以新疆地区常用的四种沥青为例,运用动态剪切流变试验分析沥青短期老化前后车辙因子随温度的变化规律,用以评价沥青的高温性能及疲劳性能。试验结果表明:SBS(I-C)改性沥青的高温性能优于其他品种沥青,但它的疲劳性能需关注,橡胶沥青的高温性能及疲劳性能均较优。     

沥青胶结料基本高温性能指标相关性研究

高温稳定性是沥青胶结料重要技术要求之一。针入度、软化点、60℃动力黏度和针入度指数是工程中最为常用的高温性能评价指标。为探究这些高温性能指标的区分度和关联性,对34种源于不同工程的沥青胶结料进行检测,基于聚类分析法和灰色关联分析法对试验数据进行分析。结果表明,60℃动力黏度指标相比针入度和软化点指标能够更有效地区分不同沥青胶结料的高温性能;70号基质沥青和高黏度改性沥青的60℃动力黏度与软化点关联度高,但SBS改性沥青60℃动力黏度与其他高温性能指标的关联度低;考虑到动力黏度能够客观表征流变特性,建议在实际工程中可将60℃动力黏度列为强制性指标。     

高模量沥青混合料与SMA路用性能对比

以SBS改性沥青A以及以其为基质沥青进行岩沥青复合改性的沥青B作为胶结料,通过试验比对应用于桥面铺装层时SMA-13与EME-10这两种混合料的路用性能。结果表明,以岩沥青复合改性SBS沥青作为胶结料的EME-10与SMA-13结构相比结构在水稳定性、高温稳定性及低温性能等路用性能方面的有着更优异的性能。     

三种改性沥青动粘弹性能的研究

运用动态剪切流变仪分别评价了橡胶沥青、SBS改性沥青、SBS／橡胶粉复合改性沥青的高温性能。通过应变扫描,确定了三种改性沥青的线粘弹性范围。通过频率扫描,评价了三种改性沥青的粘弹性能。结果表明,橡胶沥青具有优良的高温性能,SBS改性沥青具有良好的疲劳性能。     

岩沥青改性沥青及沥青混合料路用性能研究

为了了解新疆岩沥青的路用性能,在沥青胶结料中掺入不同量的岩沥青,进行针入度、延度扣软化点试验,对加入岩沥青后的沥青混合料进行了车辙试验、低温弯曲试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、疲劳试验,并与SBS改性沥青及沥青混合料的试验结果进行了比较。结果发现掺入岩沥青后,沥青胶结料的的高温稳定性和抗老化性得到了较大程度的提高,掺入量为15%的岩沥青改性沥青混合料动稳定度、冻融劈裂强度比、劲度模量较基质沥青分别提高了3.5倍、0.34倍、2.89倍,说明其高温稳定性、水稳定性、抗疲劳性有了较大的提高,而低温弯曲破坏强度提高了0.18倍,反映出其低温抗裂性也得到了一定程度的改善,表明掺入岩沥青的沥青混凝土具有良好的路用性能。     

运用DMA方法研究基质沥青组成对SBS改性沥青黏弹性能的影响

选取4种组成不同的基质沥青制备SBS改性沥青,运用动态力学分析（DMA）方法分析改性沥青黏弹性能。结果表明,采用温度扫描、频率扫描和稳态流动试验得到的改性沥青高温性能具有一致性,基质沥青中芳香分含量是影响改性沥青黏弹性能的主要因素,芳香分含量越高,制备的改性沥青高温黏弹性能越好,饱和分含量过高,会减弱改性沥青内聚力,降低高温黏性。低温弯曲梁流变试验结果表明,胶质和沥青质主要影响改性沥青低温性能,基质沥青沥青质含量过高,改性沥青低温延伸性能越差。     

抗扭转型高黏度改性沥青的研发与性能评价

排水沥青铺装的抗扭转飞散能力不足,从提升沥青胶结料性能的角度改善排水沥青混合料的抗扭转飞散能力。首先研究了影响排水沥青混合料抗扭转性能的关键胶结料技术指标,并结合日本相关公司标准,开发出了抗扭转型高黏度改性沥青。采用旋回式车辙试验、静扭试验和车辙试验评价了抗扭转型高黏度改性沥青的性能。研究表明,剪切应力是影响排水沥青混合料抗扭转性能的关键胶结料技术指标。采用开发的抗扭转型高黏改性沥青的排水沥青混合料的动稳定度是普通高黏度改性沥青混合料的2.5倍;变形量达到相同8 mm时需要约300 min,是普通高粘沥青混合料6倍。试验结果表明,抗扭转型高黏度改性沥青混合料具有很强的抗扭转飞散能力和高温稳定性。     

基于线性振幅扫描试验评价沥青疲劳性能研究

针对LAS试验疲劳失效判定等问题,采用13种沥青,对疲劳失效点、沥青老化、应变速率、应变扫描范围进行了研究。结果表明,适用于基质沥青疲劳试验失效判定的相位角、虚应变能并不适用改性沥青,应采用PAV老化后的试验进行试验;应力峰值失效点反应沥青真实疲劳现象,可减小样品间的误差;沥青疲劳试验结果依赖于应变速率,AASHTO TP 101采用的标准速率缺乏合理依据;应变扫描范围对试验结果影响较小,评价改性沥青应采用0.1%～70%应变扫描范围。