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。     

不同温拌剂对高黏沥青流变及微观特性影响研究

高黏沥青已在我国取得广泛应用,向高黏沥青中添加温拌剂可改善其施工和易性,但目前系统性分析不同温拌剂对高黏沥青流变性能和微观特性影响的研究较少。本工作先用布氏黏温曲线确定不同温拌剂(ACMP、Sasobit、WCO、Evotherm)对高黏沥青降黏效果相同时对应的掺量,并利用红外光谱试验从分子层面分析不同温拌剂对高黏沥青微观特性的影响,再利用温度扫描、蠕变试验、线性振幅扫描试验(LAS)研究不同温拌剂对高黏沥青流变性能的影响。研究结果表明：Sasobit为蜡质温拌剂,在温度低于熔点时以晶体状态存在,使得高黏沥青的高温性能和蠕变恢复性能得到提升,但低温性能和抗疲劳性能下降。温拌剂Evotherm为季铵盐表面活性剂,加入其可改变沥青质分子间的表面张力,不利于高黏沥青的高温性能和抗疲劳性能。温拌剂ACMP、WCO具有润滑作用,加入它们可提高高黏沥青的抗疲劳性能。综合不同温拌剂对高黏沥青物理性能、流变性能及微观特性影响分析,推荐采用ACMP温拌剂。     

植物茎秆纤维结构及其沥青胶浆流变特性

本研究将棉秸秆、玉米秸秆、废竹、蔗渣制备出植物纤维。采用相关分析和试验评价各植物纤维沥青胶浆的物化特性。结果表明：在微米级结构层面上,棉秸秆纤维、玉米秸秆纤维和蔗渣纤维呈现出空腔管状结构,竹纤维、木质素纤维为实心结构;各纤维的化学成分存在差异,且影响其热解速率。掺入纤维后,沥青胶浆高温稳定性改善明显,在初始试验温度下各纤维沥青胶浆车辙因子提升了23.8%～75.7%,弹性恢复率提高了9.4%～18.5%。掺加纤维后,沥青胶浆低温抗裂性能略有下降,但植物纤维类型对其影响并不显著。     

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。     

温拌沥青低温性能及其微观特性机理研究

为探究沥青的低温性能与其微观特性的关系,对分别掺入Evo和USP温拌剂的基质沥青进行延度试验、弯曲梁流变试验、微观试验和红外光谱试验.结果表明:在低温试验中,从性能和经济层面考虑,温拌剂的掺量Evo在0.6％和USP在8％时沥青的低温性能最好;双因素方差分析说明老化对延度影响显著;弯曲梁流变试验表明老化使沥青低温性能变差,通过数据拟合可知,沥青的劲度模量S和蠕变速率m与时间h均符合线性关系,且温拌剂的加入能够提高拟合系数;从微观试验可见,不同沥青微观形貌图和三维图差异较大,老化后蜂形结构形状、数量也发生了改变,这主要是温拌剂的加入改变了沥青分子的离散程度,老化又使沥青组分发生改变,红外光谱试验也可证明表征低温性能的脂肪支链指数IB,a和脂肪族官能团指数IB减小,长链烷烃类指数增加表明老化导致沥青轻组分向重组分迁移,而宏观表现为延度降低、劲度模量S增大、蠕变速率m变差,拟合线性关系加强;相关性分析中相关系数的绝对值都在0.87以上,且表征沥青微观分子结构的脂肪族官能团指数IB的变化规律与其表征宏观低温性能改变的趋势呈正(负)相关.     

老化对泡沫温拌沥青混合料性能的影响

为研究老化对泡沫温拌沥青混合料性能的影响,采用体积指标法确定泡沫温拌Sup-20混合料的适宜成型温度,分别对不同老化时间下的泡沫温拌沥青混合料的体积指标以及原样混合料、短期老化后和长期老化后的热拌沥青混合料和泡沫温拌沥青混合料的高温性能、低温性能和水稳定性能进行研究。结果表明:泡沫温拌Sup-20混合料适宜的压实温度为110℃左右,拌和温度为125℃左右。泡沫温拌Sup-20混合料的高温抗车辙性能、低温抗裂性能和水稳定性能均稍弱于相应的热拌沥青混合料,并且泡沫温拌Sup-20混合料的路用性能衰减程度大于热拌混合料,其抗老化性能弱于热拌混合料。     

温拌沥青制备研究

当前,节源、环保已成为全社会关注的热点问题,同时也成为衡量一种应用技术成熟与否的关键指标因素。温拌沥青混合料技术在公路建设中的应用,不仅实现了资源成本的节约,环境也不受污染,是一项很有前景的新兴技术,值得研究。     

温拌剂种类及掺量对不同沥青流变性能的影响

为了研究温拌剂种类及掺量对沥青流变性能的影响,通过动态剪切流变仪对分别掺加RH和Evotherm温拌剂的SBS改性沥青和基质沥青进行温度扫描试验,分析了它们的复数剪切模量、相位角和车辙因子。结果表明,Evotherm温拌剂在28~52℃能够提升两种沥青抗车辙性能,52℃后效果减弱;并且在28~40℃间可以提高两种沥青弹性恢复性能,40℃后会使SBS改性沥青弹性恢复性能减弱,对基质沥青无影响。增加Evotherm温拌剂掺量,在28~52℃会使温拌SBS改性沥青抗车辙性能提高,使温拌基质沥青抗车辙性能有所减弱,52℃后影响不明显。RH温拌剂在28~46℃对两种沥青抗车辙性能略有不利,但负面作用随温度升高逐渐减弱甚至消失;RH温拌剂能够显著增大两种沥青高温时弹性恢复性能。RH温拌剂掺量增大会使两种沥青抗车辙性能降低,但会使弹性恢复性能增强。     

温拌沥青混合料的应用

温拌沥青混合料是一种新的路面材料，他具有节能、环保的特点。温拌沥青混合料不仅材料力学性能不比传统的热拌沥青差，而且生产施工温度能够降低30℃～50℃，其经济效应和环保作用是显而易见的了，这也使得它得到了广泛的应用，但是在应用的过程中也不可避免的出现了一些不足的地方。     

基于温拌沥青性能的不同温拌剂效能评价

为研究不同温拌剂对沥青性能的影响,促进温拌沥青技术的推广应用,选择Sasobit、Aspha-min、ZYF三种温拌剂和SK90#沥青、SBS改性沥青,通过针入度、软化点、延度试验、旋转黏度试验、动态剪切流变试验和弯曲梁流变试验系统地研究不同温拌剂对沥青性能的影响,并根据沥青指标的变化确定ZYF温拌剂的合理掺量。结果表明:Sasobit和Aspha-min可以改善沥青的高温性能,但对低温性能不利;ZYF温拌剂略微降低沥青的高温性能,但能显著改善其低温性能;Sasobit和ZYF温拌剂可显著降低沥青的高温粘度,Aspha-min温拌沥青的粘度略微增大;ZYF温拌剂的合理掺量为沥青用量的4%。     

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.     

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。     

基于测力-延度曲线分析的沥青胶浆低温流变性能评价指标

研究沥青胶浆低温性能对于优化沥青混合料抗裂设计具有重要意义。本研究定性分析了两种基质沥青及其改性沥青的测力延度试验的力-延度曲线特征;在此基础上,开展在固定粉胶比条件下不同温度和不同拉伸速率下的力-延度曲线特征研究,进而探索不同粉胶比下沥青胶浆低温性能评价指标演化规律;运用离差最大化法计算沥青胶浆低温性能评价指标权重,借助弯曲梁流变仪验证低温性能评价指标的合理性。研究结果表明,10℃、5 cm/min可作为沥青胶浆测力延度试验测试条件,其峰值力演化符合指数函数模型;基于沥青与填料交互作用,确定填料在沥青胶浆中的临界体积分数为33.07%～37.07%,该条件下混合料断后伸长率与弯曲梁试验低温性能评价指标存在较好的相关性且权重最大,可作为沥青胶浆低温性能评价指标。     

温拌沥青混合料高温及水稳定性能

本文采用Evothem法,成型温拌沥青混合料试件AC-13C,同时进行马歇尔、车辙、冻融等室内试验,对其高温稳定性及抗水损害性能进行全面评价,结果表明温拌沥青混合料的高温稳定性及水稳定性等性能指标均差于热拌沥青混合料,但仍符合规范要求,从经济效果看,施工温度降低30℃,可以节省大量的能源及燃料。     

温拌沥青混合料施工关键技术研究

该文以北京市某温拌沥青混凝土路面为研究对象,采用现场实测的方法对摊铺阶段和碾轧阶段的温度场进行了分析,并对其关键施工工艺进行了研究,选取低温抗裂性指标和动稳定度指标评价其施工效果。结果表明,温拌沥青混合料温度从表面开始向上不断降低,在温拌沥青混合料表面上部5cm内温度下降剧烈。在摊铺阶段,混合料上面层和中面层的内部温度和表面温度呈现较为明显的线性关系;在碾轧阶段,混合料上面层和中面层的内部温度和表面温度与时间且呈现较为明显的指数关系。对温拌沥青混合料上面层的低温抗裂指标和动稳定度指标测试表明施工效果良好。     

浅谈温拌沥青混合料研究现状

本文对温拌沥青混合料（WMA）的形成背景与研究现状作了分析,对其发展历程及存在问题进行阐述,目的是为其能够紧密地与我国实际相结合,从而更好地服务于公路交通事业。     

温拌沥青混合料的应用技术研究

早期修建的沥青路面多采用热拌沥青混合料,因热拌沥青施工温度要求高,在生产环节沥青、集料需高温加热,将会消耗大量能源,且排放废气等污染物,危害环境质量。为了克服热拌沥青缺陷,更好地保护生态环境,节约能源,温拌沥青得到了广泛应用。此类材料可以降低沥青黏度,改善沥青材料高温性能。该文结合具体工程案例,对温拌沥青混合料配合比设计、应用技术要点进行了分析与探讨,以期全面提升工程质量,延长路面使用寿命。     

基于分数阶导数的沥青胶浆动态力学特性

通过对粉胶比为0.62、0.82、1.02、1.22和1.42的沥青胶浆在20℃、30℃、40℃和50℃条件下进行动态频率扫描试验,研究了不同粉胶比及试验温度条件下沥青胶浆复模量、抗车辙因子和相位角的变化规律。基于分数阶导数理论,建立了Nutting蠕变方程与经典分数阶导数Abel黏壶蠕变模型之间的关系,从而明确了Nutting蠕变方程各参数的物理意义。对分数阶Riemann-Liouville算子黏弹性蠕变本构模型的动态力学响应进行分析,提出了利用沥青胶浆动态频率扫描试验结果确定蠕变本构模型中参数A值和γ值的新方法。