天然岩沥青复合改性沥青性能评价与应用研究

提高沥青胶结料的高温粘度是增强路面沥青混合料抗车辙性能的重要措施,而在实际工程应用中沥青胶结料的选择应综合考虑其高低温性能。文章对所研发的天然岩沥青一SBS复合改性沥青进行了高低温性能评价,针对该复合改性沥青进行AC-16和SMA-13配合比设计,并应用到高速公路车辙维修工程。结果表明:该复合改性沥青性能分级为PG82-22,混合料TSR大于80%,低温破坏应变大于3000με,现场芯样浸水汉堡轮辙试验深度小于6mm,该复合改性沥青混合料在满足低温性能的同时提高了抗高温车辙性能。     

国产硬质沥青及混合料高温性能研究

硬质沥青混凝土具有较好的抗车辙性能和较高的回弹模量,近年来国际上道路沥青标号的应用也向偏稠的方向发展.利用常规指标和SHRP指标分析了国产2种50#道路硬质沥青结合料的性能,研究了硬质沥青混合料配合比设计方法,运用回弹模量、车辙动稳定度、高温蠕变劲度模量等指标评价其沥青混合料路用性能.研究结果表明国产硬质沥青混合料具有较高的回弹模量和劈裂强度,同标号硬质沥青混合料高温性能存在明显差异.相比于25℃针入度指标,硬质沥青60℃动力粘度与沥青混合料高温稳定性能相关性较好.     

两种流变仪在沥青性能评价方面的应用

高温车辙及低温开裂是沥青路面在使用过程中普遍存在的问题。其中沥青作为结合料,其性能的好坏是影响沥青路面使用寿命的重要因素。常规评价沥青性能的方法是利用针入度、软化点、延度、粘度等指标,及三点针入度回归后得到的当量软化点(T800)、当量脆点(T1.2)来评价沥青的使用性能。而SHRP新的评价沥青性能的方法模拟了沥青路面在使用过程中的实际情况,因而在许多方面得到了推广和应用。选用国内外有代表性的几种沥青,按照AASHTO标准方法,用动态剪切流变仪及弯曲梁流变仪对沥青的高、低温性能进行了评价,并与常规评价沥青的方法进行了对比。试验结果表明,利用这两种流变仪评价沥青的使用性能与常规评价指标有很好的相关性。此外,两种流变仪测定的指标能够反映沥青结合料的流变性随荷载、时间、温度的变化而发生的变化,是一种更为合理的评价手段。同时,探讨了影响沥青高温车辙及低温开裂的主要因素。     

温拌型抗车辙剂改性沥青流变性能

传统抗车辙剂主要是一类以聚烯烃类物质为主体的高分子添加剂,但其存在与沥青胶结料相容性不佳的技术问题.为了探索与沥青相容性好且具有高熔点特性的改性蜡类材料是否具备用于制备温拌型抗车辙剂的潜质,研究中将传统聚烯烃类抗车辙剂与高温蜡按不同比例混合,制备出系列温拌型抗车辙剂.将4种抗车辙剂分别按照3％、6％和9％的掺加比例加入基质沥青中制备出12种抗车辙剂改性沥青.对上述改性沥青进行动态剪切流变(dynamic shear rheometer,DSR)温度扫描、频率扫描和多应力蠕变恢复(multiple stress creep recovery,MSCR)等系列流变性能测试,旨在解析高温蜡组分对抗车辙剂熔体流动性影响的同时,筛选出适用于抗车辙剂改性沥青的高温性能评价指标.研究结果显示,抗车辙剂中高温蜡含量与抗车辙剂的熔体质量流动速率(melt mass-flow rate,MFR)具有线性相关性.在低于高温蜡熔点的测试温度下,MFR会随高温蜡比例的增加而降低;在高于高温蜡熔点的情况下,MFR会随高温蜡比例的增加而升高.鉴于高温蜡高熔点的特征,整体上高温蜡成分会有助于抗车辙剂改性沥青高温性能的提升.温拌型抗车辙剂中高温蜡比例越高,其对沥青高温性能的改善越好.研究中高温蜡质量分数为30％的温拌型抗车辙剂对沥青高温性能的改善最佳.综合比较不同流变评价参数,对于以高弹性特征为主体的抗车辙剂改性沥青,车辙因子和不可恢复蠕变柔量Jnr3.2更适合作为其高温性能的评价指标.     

温拌剂对橡胶沥青流变特性的影响研究

为了研究不同温拌剂对橡胶沥青(AR)性能的影响,在AR中分别加入Sasobit和ACMP-1制备两种温拌橡胶沥青,通过动态剪切流变试验、弯曲梁蠕变试验、多重应力蠕变恢复试验、布氏粘度试验等评价不同温拌剂对AR流变特性及施工和易性的影响。结果表明：两种温拌剂的加入进一步增强了AR的高温抗车辙性能,Sasobit改善效果优于ACMP-1;ACMP-1对AR的中温抗疲劳性能提升不大,Sasobit能显著提高AR中温抵抗疲劳开裂能力;两种温拌剂对AR的低温性能均有不利影响,Sasobit的不利影响更为显著;两种温拌剂都能降低AR粘度,改善AR胶结料的施工和易性。     

聚丙烯腈纤维沥青混合料抗车辙性能研究

本文通过TRLL、AAPA、CPN车辙试验和三轴剪切试验综合评价了聚丙烯腈纤维沥青混合料的高温抗车辙性能,结果表明无论采用何种方法,添加纤维对混合料抗车辙能力的提高要明显优于普通沥青混合料,且这些试验方法在评价抗车辙性能方面具有一定相关性。     

泡沫温拌再生沥青高低温性能研究

为研究回收沥青掺量对泡沫温拌沥青高低温性能的影响,分别对掺加0%、20%、40%、60%、80%回收沥青的泡沫温拌沥青进行软化点、DSR和BBR试验。试验表明:随着回收沥青掺量的增加,泡沫温拌再生沥青的软化点、车辙因子和破坏温度值逐渐升高;当回收沥青的掺量达到60%及以上时,泡沫温拌再生沥青胶结料的高温性能明显改善;胶结料试样的低温抗裂性能随着回收沥青掺量比例的增加而逐渐降低,当回收沥青的掺量大于40%时,泡沫温拌再生沥青的蠕变劲度S和蠕变速率m值不能满足规范要求,低温抗裂性能较差;建议回收沥青的掺量小于60%。     

添加抗车辙剂的沥青混合料性能试验研究

研究了添加抗车辙剂路孚8000(的沥青混合料的各项性能。对抗车辙剂不同掺量下的沥青胶结料进行了基本性能试验,包括高温车辙、低温弯曲和冻融劈裂。结果表明:改性沥青混合料掺入抗车辙剂掺量后,动稳定度提高显著;对沥青混合料的抗水损害性能变化不大;混合料的低温抗裂性能略有提高。     

Duroflex 抗车辙剂对沥青混合料材料性能的影响

研究Duroflex抗车辙剂对沥青混合料材料性能的影响．对不同抗车辙剂掺量下AC-20C沥青混合料的高温稳定性、低温稳定性及水稳定性进行试验,并与SBS改性沥青混合料材料性能进行对比分析,结果表明：掺加Duroflex抗车辙剂对沥青混合料高温稳定性、低温稳定性及水稳定性均有明显改善作用．     

超硬质沥青改性结合料流变性能分析

为研究超硬质沥青(super hard asphalt,SHA)对超硬质沥青结合料的高、低温流变的影响效果,采用SHA作为改性剂对AH-90道路石油沥青进行改性,制备了不同质量分数（5%、6%、7%和8%）的SHA改性结合料,并进行动态剪切流变试验、多应力蠕变恢复试验及小梁弯曲蠕变试验. 试验结果表明:其适用于时温等效原理;SHA的掺入会有效提高沥青结合料的车辙因子G^*/sin δ,沥青混合料的高温性能得到明显改善;随着SHA掺量的增加,沥青结合料的平均应变恢复率R逐渐升高,不可恢复蠕变柔量J_nr逐渐降低,掺加SHA有利于提高沥青结合料高温抗变形能力与变形恢复能力;随着SHA的掺入,沥青结合料的蠕变劲度S与蠕变劲度变化率m变化幅度不大,对沥青结合料的低温抗裂性能影响不大. SHA改性沥青结合料高温抗车辙性能优异,低温性能相对于基质沥青PG分级保持不变.     

鞍山调和-氧化重交通道路沥青路用性能的研究

以鞍山减压渣油为原料,在氧化温度250℃,氧化时间5.5h,空气流量2.0L/(min·kg)时,当加入不同的调和剂,采用调和-氧化法制备出了符合GB/T15180-94的各个牌号标准的重交通道路沥青。对其中的AH-70、AH-90两个牌号的道路沥青路用性能进行了分析,并用粘度法对其抗老化性能进行了评价。这两种牌号的道路沥青性能分析的结果表明,采用半氧化调和法制备的重交通道路沥青具备良好的感温性能,高温稳定性,低温开裂性和抗老化性。     

基于流变学方法的沥青中高温性能及胶浆抗剪强度研究

为了探究不同改性剂对基质沥青各项性能指标的改性效果,选取三种不同的改性沥青,SBS改性沥青、TPE改性沥青和高黏高弹改性沥青,进行室内试验研究对比。通过改性沥青胶浆锥入度试验、PG高温分级试验、温度扫描试验和MSCR试验,从抗剪强度、中高温性能、抗永久变形及变形恢复等方面系统地评估三种改性沥青的路用效果。研究结果表明:改性沥青及胶浆的制备,需要将制备时间、剪切速率、温度等参数严格控制在合理的范围之内,保证材料满足要求;各种沥青胶浆抗剪强度与温度呈现良好的相关性,并且各个回归方程的相关系数R²非常高,TPE改性沥青胶浆有着较高的抗剪强度;三种改性沥青流变试验显示,TPE改性沥青的中高温抗变性能力和高温蠕变恢复能力最佳,高黏高弹改性沥青次之,SBS改性沥青低于前两种沥青。     

AH-90及PG70-28改性沥青老化性能研究

对AH-90基质沥青及PG70-28改性沥青分别进行了室内旋转薄膜烘箱老化、压力老化及室外光氧老化试验,采用针入度、针入度指数、延度、软化点等指标分析考察了室内热氧老化对沥青高温稳定性、低温开裂性及温度敏感性能的影响。结果表明:老化降低了沥青的低温抗裂性能,改善了沥青的抗高温变形性能和对温度的敏感性,改性沥青的抗老化性能明显优于基质沥青。采用粘温指数法、老化指数法分别考察了光氧老化及热氧老化沥青的感温性能和抗老化性能。结果表明,粘温指数法和针入度指数法具有较好的相关性,总辐射能为10.5 kJ/cm2的室外紫外光照射对沥青感温性能和路用性能的影响比PAV老化严重,在内蒙古强紫外线地区沥青路面设计时需充分考虑光老化带来的危害。     

KSH系列温拌沥青混合料性能研究

通过对添加不同温拌机理的KSH系列温拌剂的沥青混合料进行试验研究,对比分析了其在水稳定性、高温稳定性、低温抗裂性能等方面与相同级配热拌沥青混合料的差异,发现即使温拌沥青混合料60℃马歇尔稳定度达不到8kN,其残留稳定度、冻融劈裂强度比、动稳定度、低温弯曲破坏应变等亦可达到甚至超过同条件热拌沥青混合料的相应指标,说明在使用基质沥青时要求温拌沥青混合料的稳定度达到8kN是不合理的,添加KSH系列温拌剂的混合料可以满足热拌沥青混合料的路用性能要求。     

彩色沥青的路用性能

以辽河沥青(AH-70)为基质沥青,在一定的工艺条件下,加入各种添加剂,调和剂和颜料,采用调和法制备出了符合GB/T15180-94的4种牌号重交通道路标准的彩色道路沥青。对其中的70#、90#两个牌号的彩色沥青路用性能进行了分析,并用粘度法对其抗老化性能进行了评价。路用性能分析的结果表明,所研制的两种彩色道路沥青针入度指数PI在-1.2～+1.0之间,具备良好的感温性能;当量软化点T800,当量脆点T1.2和粘弹区间(T800-T1.2)均相近或优于相应的沥青标准,具有良好的高温稳定性和低温开裂性;70#彩色沥青老化指数低于90#彩色沥青,抗老化性较好。     

应力吸收层沥青混合料的低温抗裂性能

通过对自主研发的Sampave等3种改性沥青结合料和不同级配的应力吸收层沥青混合料进行低温弯曲和低温蠕变试验,分析沥青结合料和矿料级配对应力吸收层沥青混合料低温抗裂性能的影响.结果表明:自主研发的Sampave特种改性沥青混合料具有优良的低温抗裂性能,但单一改性剂SBR改性沥青并不能达到应力吸收层沥青结合料的性能要求;矿料4.75 mm、0.075 mm筛孔通过率对其低温抗裂性能影响较敏感.     

氧化和硫化聚合物改性沥青流变性能研究

在基质沥青中加入一定量的SBR、XSBR、SBS,观察对沥青材料常规性能以及-30～100℃下动态力学流变性能的影响。结果表明,加入粉末SBR1500后改性沥青材料薄膜前后的延度和流变性能都有明显的改进,而硫化共混改性可显著提高低温下改性沥青的粘弹性能,低温性能明显改善;同时高温性能得到提高,改性沥青的车辙温度（G＊/sinδ=1kPa）比基质沥青提高约10℃;粘度增大,复合模量提高,在高温区的相位角和损耗因子变小,从而改善了沥青高温粘弹性能。硫化共混改性沥青对使用环境的温度敏感性变小,使改性沥青的高低稳定性能均得到改善,可在高温环境下使用,拓宽了SBR改性沥青的使用范围。     

Research on UV Aging Characteristics of Inorganic Powder Modified Asphalt Binders

Asphalt binders tend to age when exposed to ultraviolet radiation (UV) and high temperature. Asphalt modification is an effective method to improve the performances of asphalt materials,in which inorganic powders modified asphalts are useful and lowly cost. In this study Organic montmorillonite(OMMT),Magnesium hydroxide(Mg(OH)2) ,mineral filler are used as nano-powder modifiers while these three modified asphalts as well as matrix asphalt are used in the UV-based aging experiments. Aging performances are appraised by means of dynamic rheometer tests. In the simulation experiments,these two kinds of asphalt membrane,while different dosages of the modifier(0%,2%,4%),would be put into the UV aging box for 24 h.In additional different UV-aging times while the same dosage of the modifier are also researched. By exploring some new measures to evaluate UV-aging,the OMMT modified asphalt binder and Mg(OH)2,which has the layered structure,were found to have a certain ability to restraint ultraviolet radiation. The results show that longer aging time performed more serious UV-aging,more contents of modifier performed a better resistance to UV-aging while the OMMT exhibited a better resistance to aging than Mg(OH)2 modified asphalts.     

Road performances of mesoporous nano-silica modified asphalt binders

The objective of this paper was to find new modifier to improve the aging resistance and low temperature cracking resistance of asphalt. To investigate the aging resistance of modified asphalt binders, mesoporous nano-silica(doping Ti~(4+)) was used as a asphalt modifier. Some physical properties including penetration, ductility, and softening point of asphalt were analyzed with RTFO(Rotating thin film oven) aging and ultraviolet aging. Moreover, the performances of high and low temperature of modified asphalt binders with pressure aging were tested by dynamic shear rheometer(DSR) test and bending beam rheometer(BBR) test. These results showed that the penetration decreased, low temperature ductility, and softening point increased when adding mesoporous nano-silica to base asphalt. After ultraviolet radiation aging, the penetration loss and ductility loss of modified asphalt decreased than that of original asphalt, the increase of softening point was also significantly reduced than that of base asphalt. Furthermore, The test results of DSR and BBR showed that the G*sinδ and creep modulus‘s' of pressure aged asphalt decreased, but the creep rate ‘m' increased. It can be concluded that the aging resistance and cracking resistance of modified asphalt are improved by adding mesoporous nano-silica, especially the doping of Ti~(4+) could improve the aging resistance obviously.     

硫磺改性沥青混合料基本性能的研究

为考察硫磺改性沥青混合料的路用性能,选取AC-13和AC-20两种混合料类型、4种不同的硫磺掺量（硫磺占硫磺改性沥青胶结料的质量百分比分别为0%、30%、35%、40%）作为对比,采用浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、汉堡车辙试验测试了其水稳定性能,采用车辙试验、三点小梁弯曲试验和Overlay Tester试验分别测试了其高温性能、低温性能与疲劳性能,采用动态模量试验获得了其力学参数. 结果表明: 添加质量分数为30%硫磺后,AC-13和AC-20沥青混合料动稳定度分别提高了18%和26%,疲劳开裂性能有所提高, 低温性能没有明显改变. 添加不同质量分数的硫磺,沥青混合料的水稳定性能明显降低,其中AC-13沥青混合料在添加40%硫磺时冻融劈裂强度比下降达22%. 动态模量测试表明硫磺改性沥青混合料与普通沥青混合料动态模量变化趋势相同,但-10 ℃~54 ℃温度区间较普通沥青混合料动态模量要高.