活化煤矸石改性沥青胶浆粉胶比确定及粘温特性研究

煤矸石是我国目前排放量最大的工业固体废弃物之一,但鲜见其活化以改善沥青性能的研究成果.采用动态剪切流变仪(DSR)、弯曲梁流变仪(BBR)和布氏粘度仪(BV)对活化煤矸石改性沥青胶浆的流变特性进行测试,分析了重复蠕变劲度的粘性部分Eμ和蠕变劲度模量S与粉胶比之间的关系,通过流变学手段及双直线简化模型,得到活化煤矸石改性沥青胶浆的合理粉胶比范围及最佳粉胶比;借助扫描电镜(SEM)和红外光谱试验仪(IR)对其作用机理进行分析.研究结果表明,确定出的活化煤矸石改性沥青胶浆粉胶比能较好地平衡沥青胶浆的高低温性能;活化煤矸石可有效改善沥青胶浆的温度敏感性,其改性沥青胶浆粘温特性的效果较矿粉更为显著;平均粒径小、比表面积大及表面多孔层状结构是主要原因.研究成果为拓宽固体废弃物煤矸石在沥青路面工程中的资源化利用途径提供了依据.     

活化煤矸石改性沥青胶浆粉胶比确定及粘温特性研究

煤矸石是我国目前排放量最大的工业固体废弃物之一,但鲜见其活化以改善沥青性能的研究成果。采用动态剪切流变仪(DSR)、弯曲梁流变仪(BBR)和布氏粘度仪(BV)对活化煤矸石改性沥青胶浆的流变特性进行测试,分析了重复蠕变劲度的粘性部分Eμ和蠕变劲度模量S与粉胶比之间的关系,通过流变学手段及双直线简化模型,得到活化煤矸石改性沥青胶浆的合理粉胶比范围及最佳粉胶比;借助扫描电镜(SEM)和红外光谱试验仪(IR)对其作用机理进行分析。研究结果表明,确定出的活化煤矸石改性沥青胶浆粉胶比能较好地平衡沥青胶浆的高低温性能;活化煤矸石可有效改善沥青胶浆的温度敏感性,其改性沥青胶浆粘温特性的效果较矿粉更为显著;平均粒径小、比表面积大及表面多孔层状结构是主要原因。研究成果为拓宽固体废弃物煤矸石在沥青路面工程中的资源化利用途径提供了依据。     

填料对橡胶沥青胶浆高低温性能的影响

为研究填料对橡胶沥青胶浆高低温性能的影响,选取矿粉和水泥作为填料,制备不同粉胶比(矿粉为0.25,0.4,0.6和0.8;水泥为0.4,0.6)的橡胶沥青胶浆。通过蠕变恢复实验和弯曲梁流变实验对橡胶沥青胶浆的高温性能和低温性能进行研究。结果表明,随着粉胶比的增加,矿粉和水泥均能使橡胶沥青胶浆的高温性能得到提高,并且矿粉比水泥的改善效果好;随着粉胶比的增加,矿粉橡胶沥青胶浆和水泥橡胶沥青胶浆的低温性能均逐渐降低,在低温-12和-18℃时,矿粉使橡胶沥青胶浆的低温性能降幅更大。为了均衡橡胶沥青胶浆的高低温性能,矿粉橡胶沥青胶浆的最佳粉胶比范围宜为0.4~0.6。     

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。     

基于Palierne模型的TPU改性沥青-煤矸石交互评价研究

为了评价TPU改性沥青与煤矸石的交互作用能力,揭示其交互作用影响机理,并促进废弃煤矸石在公路工程领域的综合利用,本研究利用动态剪切流变仪(DSR)测试了TPU改性沥青胶浆的流变性能,采用广义sigmoidal函数和WLF方程构建了TPU改性沥青胶浆的动态剪切模量主曲线。利用Palierne模型对TPU改性沥青-煤矸石的交互作用能力进行评价,通过微观及物理化学试验对交互作用能力的影响机理进行了分析。结果表明：煤矸石与TPU改性沥青的交互作用能力优于石灰岩和花岗岩;TPU改性沥青与煤矸石混合后并未产生新的产物,两者之间主要发生物理吸附作用;矿粉的孔外比表面积是影响交互作用能力的关键指标,煤矸石的开口孔隙更容易与沥青紧密嵌锁,可提升其对TPU改性沥青的吸附能力,从而使煤矸石与TPU改性沥青具有更强的交互作用能力。     

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。     

聚合物复合改性沥青及其胶浆流变性能

采用动态剪切的流变试验、弯曲梁的流变试验和测力延度试验等流变力学实验方法,对未老化复合改性沥青及其胶浆性能开展试验研究。结果表明复合改性沥青的高温流变力学性能优于常规SBS改性沥青。兼顾高、低温性质的复合改性沥青胶浆适宜的粉胶比为1.4粉胶比上限范围为1.6。     

高粘沥青胶浆动态剪切流变特性

针对探索不同类型的高粘沥青胶浆动态剪切流变特性,有利于完善多孔沥青混合料配合比设计。分析材料组成、粉胶比、温度等对高粘沥青胶浆动态剪切流变特性的影响,结果表明,沥青粘度高、矿粉比表面积大,形成的高粘沥青胶浆相位角相对较小,抗车辙因子较大;与矿粉类型相比,沥青性质对胶浆抗车辙因子影响显著,对改善胶浆抗高温变形能力起主导作用;粉胶比增大,抗车辙因子随之增大,并随温度变化呈幂函数关系变化趋势。提高改性沥青粘度或增大矿粉比表面积,均可有效降低高粘沥青胶浆抗车辙因子的温度敏感性,改善高粘沥青胶浆高温抗变形性能。     

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...     

泡沫温拌沥青胶浆的流变特性及微观机制分析

为了全面探究泡沫温拌沥青(以下简称泡沫沥青)胶浆的流变特性,分别针对不同粉胶比的泡沫沥青胶浆进行温度和频率两种扫描模式下的动态剪切流变(DSR)和弯曲梁流变(BBR)试验,分析了粉胶比对泡沫沥青胶浆高、低温性能的影响,利用van Gurp Palmen(vGP)图分析了泡沫沥青胶浆时温等效原理的有效性,基于此建立了泡沫沥青胶浆在频率扫描模式下的主曲线,并运用此主曲线分析了其在较宽的温度和频域下的流变特性。此外,通过扫描电子显微镜(SEM)的微观结构识别和差示扫描量热(DSC)的热特性测试分析了泡沫沥青胶浆的微观机制。结果表明:矿粉的添加对泡沫沥青的高、低温性能均有显著影响,随着粉胶比的增大,泡沫沥青胶浆的高温性能逐渐增强,低温性能逐渐降低;泡沫沥青胶浆适用于时温等效原理,在较宽的温度域及频率域内,泡沫沥青胶浆较基质沥青胶浆具有更优的高温性能。此外,泡沫沥青胶浆与基质沥青胶浆的低温等级温度基本一致;泡沫沥青胶浆中矿粉的分散性优于基质沥青胶浆中矿粉的分散性,且泡沫沥青胶浆中含有更多的微孔洞;基质沥青较泡沫沥青具有更好的热稳定性,但在相同的粉胶比下,泡沫沥青胶浆较基质沥青胶浆具有更好的热稳定性;粉胶比不大于1.0时,泡沫沥青胶浆较基质沥青胶浆具有更高的玻璃化转变温度。综合流变特性及微观机制分析得到泡沫沥青胶浆的粉胶比不宜大于1.0。     

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。     

橡胶沥青性能测试技术的应用

本文通过调查研究国内外评价橡胶沥青的常规技术指标体系,室内采用8种不同基质沥青制备橡胶沥青,基于国内外规范中的针入度、锥入度、延度、软化点、弹性恢复、回弹恢复、Brookfield旋转黏度及剪切流变（DSR）试验等对橡胶沥青性能进行了评价,重点分析基质沥青四组分与各检测指标之间的相关性。研究表明：橡胶粉的溶胀作用不充分会导致针入度和延度的试验结果误差较大,针入度和延度指标评价橡胶沥青缺乏科学性;小锥小皿试验数据稳定性较强,能够有效评价橡胶沥青抗剪切流变性能;回弹恢复能够有效评价橡胶沥青在较小变形范围内的弹性恢复能力;橡胶沥青线弹性范围确定为20%~30%;基于DSR试验进行的应变扫描试验、温度扫描试验、频率扫描试验和滞回环试验等够显著区分橡胶粉与基质沥青的配伍性,由重复蠕变试验测得的零剪切黏度（ZSV）能够合理评价橡胶沥青高温性能;采用多变量回归分析和灰色关联分别评价基质沥青四组分与各项性能指标间的相关性,其中沥青质和饱和分关联程度较高; 60℃车辙因子与基质沥青四组分的相关系数达0.900,60℃复数弹性模量和ZSV与基质沥青四组分的相关系数高达0.9999和1.0。     

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。     

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。     

纳米粘土/聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物复合改性沥青短期老化前后性能研究

为探究纳米粘土与聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)复合改性沥青的流变特性和抗老化性能,采用物理试验、动态剪切流变(DSR)、多应力蠕变回复试验(MSCR)和弯曲梁流变试验(BBR),对旋转薄膜烘箱加热老化试验(RTFOT)前后的不同纳米粘土掺量的纳米粘土/SBS复合改性沥青进行对比,探讨短期老化前后不同纳米粘土掺量下纳米粘土/SBS复合改性沥青的抗老化性能。结果表明:添加纳米粘土能明显地提高SBS改性沥青的高温、低温性能和抗老化性能;随着纳米粘土掺量的增加,纳米粘土/SBS复合改性沥青短期老化后的抗车辙因子、不可恢复蠕变柔量等性能指标不同程度改善;十六烷基三甲基溴化铵活化的纳米粘土表现出较好的化学活化效果和抗老化性能。     

活化煤矸石制备路基充填材料的探讨

为解决路基采空区塌陷治理,以及煤矸石资源化利用的难题,分析了物理活化对煤矸石胶凝活性的作用规律,利用煤矸石协同矿粉制备路基充填材料,并对其流变特性、凝结时间、抗压强度、吸水率等工作性能进行测试.实验结果表明:随煤矸石掺量的增加,浆液流动度增大,凝结时间延长,结石体强度逐渐降低.当煤矸石掺量为30％～40％时,煤矸石-矿...     

苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物与废橡胶粉复合改性高黏沥青及混合料性能研究

为了评价高黏改性剂对沥青性能的影响,采用高速剪切法制备了苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青、废橡胶粉改性沥青和两种SBS/橡胶粉复合改性高黏沥青。通过三大指标试验、黏度试验、高温车辙试验和低温小梁弯曲试验,研究了高黏沥青的高低温性能、感温性能及沥青混合料路用性能。结果表明:4种改性沥青的高低温性能随各自改性剂掺量的增加逐渐提高,掺加10%北美岩沥青或2.5%多聚磷酸(PPA)的高黏沥青感温性能更稳定,较大幅度提升了黏度值,高温性能改善明显;掺加2.5%PPA的高黏沥青及其混合料能够更好地抵抗高温条件下的性能衰减,保证了使用效果,更适用于温度较高地区;掺加10%北美岩沥青的高黏沥青及其混合料在低温条件下性能良好,推荐在低温地区使用。     

植物油再生沥青流变特性及机理分析

针对传统石化油基再生剂价格高昂且性能不稳定等问题,本文以棕榈油为基础油分,添加增塑剂、抗老化剂制备了一种新型再生剂,分别采用动态剪切流变实验、小梁弯曲流变实验和傅里叶红外光谱实验,分析了该再生剂对老化沥青流变特性的影响以及对老化沥青的再生机理,并进一步利用再生混合料综合路用性能实验验证了该再生剂在工程应用的可行性。研究表明：随着再生剂掺量的增加,沥青高温性能减弱而低温抗裂性提升,建议根据再生混合料应用层位、交通荷载、气候条件等因素,综合考虑混合料性能需求,确定适宜的再生剂掺量。CA函数可以用于构建再生沥青复数模量与相位角主曲线,随着再生剂掺量的增加,再生沥青复数模量及位移因子降低而相位角增大,再生剂的掺入改善了沥青的感温性。Burgers模型能够定量分析再生沥青粘弹性变化,随着再生剂含量的增大,沥青的松弛时间缩短而延迟时间延长,再生剂提高了沥青的黏性比例。该植物油再生剂与老化沥青混合未发生化学反应,主要通过补充轻质油分并调节组分比例以恢复老化沥青的流变性能,且再生沥青混合料具有良好的高温抗车辙、低温抗开裂及抗水损坏能力,工程应用前景广阔。     

复合胶粉改性沥青的微观结构与流变特性

在基质沥青中加入18%的废胎橡胶粉和2%的SBS,通过湿法得到复合胶粉改性沥青（CCRMA）。采用扫描电镜（SEM）和动态力学的方法（DSR）研究了改性沥青的微观结构和较宽温度范围的流变性能;通过对复数模量主曲线的拟合,在更宽频率范围内研究该沥青的流变特性。结果表明,胶粉颗粒的表面网状结构可很好地吸附沥青,改性后的沥青...