基于流变学的橡胶粉与基质沥青配伍性试验

基于流变学理论研究橡胶粉与不同来源基质沥青的配伍性,采用动态剪切流变仪（DSR）分别对不同基质沥青加工而成的橡胶沥青进行应变扫描、温度扫描、频率扫描等常规动态剪切流变试验,从相位角、复合模量和车辙因子等指标评价橡胶沥青黏弹特性,定性区分沥青四组分对橡胶沥青黏弹特性的影响,并对橡胶沥青进行滞回环试验,运用灰色关联数学分析方法定量给出沥青四组分对橡胶沥青的残余变形、弹性贮能、耗散能、弹性比例和复合弹性模量等指标的影响。结果表明：流变学理论是研究橡胶粉改性剂与基质沥青配伍性的有效方法;从能量角度评价沥青四组分对橡胶沥青黏弹特性指标的影响,沥青质对橡胶沥青残余应变影响较大;胶质组分对橡胶沥青弹性贮能和耗散能影响最大,而芳香分影响最小;沥青质组分对橡胶沥青弹性比例参数影响最大;芳香分含量可以提高橡胶沥青复合模量。     

沥青四组分与不同加载模式下橡胶沥青零剪切黏度相关性

采用Cross、Carreau流动模型及Matlab、Origin计算软件对8种不同基质沥青加工而成的橡胶沥青零剪切黏度（Zero shear-rate viscosity,ZSV）进行拟合,以灰色关联理论方法分析沥青四组分与橡胶沥青ZSV的相关性,并讨论不同加载模式下橡胶沥青ZSV的变异性,研究影响橡胶沥青ZSV的敏感因素。结果表明：Cross模型对橡胶沥青样本数据的拟合程度较Carreau模型高;静态加载模式和动态加载模式下所拟合的橡胶沥青ZSV存在差异,重复蠕变试验蠕变阶段拟合结果和恢复阶段拟合结果处于同一数量级内,Brookfield黏度计测定拟合的橡胶沥青ZSV随着试验温度增加而减小;沥青四组分与橡胶沥青频率扫描试验、重复蠕变试验和不同温度橡胶沥青旋转剪切黏度关联结果一致,即芳香分对橡胶沥青ZSV敏感性最强。     

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。     

基于流变学的复合改性橡胶沥青黏弹特性研究

基于流变学理论评价复合改性橡胶沥青的黏弹特性,采用动态剪切流变仪分别对基质沥青、改性沥青、不同添加剂下的复合改性橡胶沥青、干法橡胶颗粒及工厂化橡胶沥青进行滞回环试验,从残余变形、弹性贮能、耗散能、弹性比例和复合弹性模量等指标进行评价改性剂对橡胶沥青的复合改性作用及黏弹性能影响,并对试样进行应变扫描、温度扫描、频率扫描和时间扫描等常规动态剪切流变试验。结果表明:在高温条件下,复合改性橡胶沥青性能明显优于基质沥青和改性沥青;不同改性剂对橡胶沥青复合改性明显,其中PE改性剂可以提高橡胶沥青的抗永久变形能力,但是抗疲劳特性较差,岩沥青可以增加橡胶沥青的刚度、黏性流动和抗疲劳性能;脱硫胶粉与改性剂的溶胀作用明显;工厂化橡胶沥青和干法橡胶颗粒的抗疲劳特性明显,应根据不同应用场合的需求对橡胶沥青进行复合改性。