TerminalBlend废胶粉-纳米SiO_2改性沥青粘温关系及低温韧性

为评价废胶粉-纳米复合改性沥青的高温抗变形性、流变特性及低温韧性,制备了湿法Terminal Blend胶粉-纳米SiO_2复合改性沥青,并借助旋转粘度、针入度、软化点、5℃和15℃延度试验进行了性能表征,还基于实测表观粘度拟合了复合改性沥青粘度-温度关系。结果表明:掺加纳米SiO_2后,复合改性沥青针入度减小,软化点升高,高温抗变形性能得到改善,且纳米SiO_2掺量越大,改善越显著;纳米SiO_2掺量4%时5℃延度比未掺前提高约37.5%。此外,复合改性沥青高温粘度较基质沥青和未纳米改性时有所增加,但135℃粘度不超过1500cP,施工和易性良好;粘度数据拟合还表明在135~200℃温度域内,复合改性沥青粘温关系符合较好的指数关系。     

基于红外光谱的短期老化SBS改性沥青再生微观机理

为探究不同再生剂类型和掺量对短期老化SBS改性沥青再生微观组成的影响,通过旋转薄膜烘箱(RTFOT)对SBS改性沥青进行短期老化,对其添加普通(西卡再生剂)、改性(信拓-3再生剂)两种不同类型以及不同掺量(4%、8%、12%)的再生剂制得再生沥青,同时对不同再生剂进行扩散试验。对原样、短期老化及再生沥青进行了宏观指标(针入度、延度、软化点)和红外光谱(FTIR)分析。结果表明:SBS改性沥青在短期老化过程中软化点升高,亚砜基特征峰和官能团指数增大,丁二烯(CH2=CH2)基特征峰、丁二烯基指数、针入度、延度减小,添加再生剂亚砜基特征峰、官能团指数、软化点减小,针入度、延度增大;普通再生剂在再生SBS改性沥青制备过程中基质沥青的老化及SBS改性剂的降解程度大于改性再生剂;再生剂掺量为8%时,对短期老化SBS改性沥青改善效果明显;再生剂在短期老化SBS改性沥青扩散过程中,改性沥青性能有一定的改善,但未恢复到原来水平,直接搅拌制备的再生SBS改性沥青性能明显优于再生剂在短期老化SBS改性沥青扩散形成的再生SBS改性沥青。     

响应曲面法优化热解炭黑/鸡毛纤维复合改性沥青高低温性能研究

为提高热解炭黑改性沥青的低温性能，以熔融共混法工艺，制备了热解炭黑与鸡毛纤维复合改性沥青。基于响应曲面法的中心复合设计，以热解炭黑掺量、鸡毛纤维掺量、鸡毛剪切时间为自变量，对复合改性沥青进行针入度、延度、软化点实验。以针入度、延度、软化点综合最优为目标，确定了热解炭黑掺量、鸡毛纤维掺量、鸡毛剪切时间优化参数。模型优化结果显示，最佳水平组合参数为热解炭黑掺量10.6%、鸡毛纤维掺量1.8%、鸡毛剪切时间6.8min,对最佳水平组合参数复合改性沥青进行响应变量实验，验证结果在4.6%误差范围内。路用性能实验表明，与基质沥青相比，复合改性沥青混合料的动稳定度由2243次/mm增加到3120次/mm,最大弯拉应变由3089με增加到3299με,高温稳定性与低温抗裂性均得到提高。     

基于响应曲面法的ACVR改性沥青配比设计及流变性能研究

为研究活-硫共混橡胶(Activated-Vulcanized compound rubber, ACVR)复合改性沥青的效果，根据响应曲面设计原理，以活化橡胶(Activated Rubber, AR)、硫化胶粉(Vulcanized Rubber, VR)为改性剂，制备不同条件(活化程度、活-硫橡胶混配比、橡胶掺量)下的ACVR复合改性沥青，以针入度、软化点、延度、旋转粘度为响应指标，确定ACVR复合改性沥青的最佳优化方案，并进一步探讨了ACVR复合改性沥青的流变性能。结果表明，ACVR复合改性沥青的优化方案为：活化程度73.7%、活-硫橡胶比1.6、橡胶掺量40%。在此条件下ACVR复合改性沥青的高温抗车辙与低温抗变形能力得到极大改善。     

纳米蒙脱土改性乳化沥青老化性能的研究

采用旋转薄膜老化烘箱(RTFOT)对蒙脱土(MMT)改性乳化沥青、MMT改性沥青与有机化蒙脱土(OMMT)改性沥青的短期老化性能进行了测试,使用FT-IR与XRD对其改性机理进行了探究。结果表明:MMT改性乳化沥青的抗老化性能要远好于MMT改性沥青,与OMMT改性沥青的性能相当。当MMT掺量为2%时,MMT的层间距由1.28nm增加至4.74nm,增加了270%,改性乳化沥青的抗老化性能最好。     

多聚磷酸改性沥青改性机制

为了研究多聚磷酸(PPA)对沥青的改性作用,分别制备了掺量为0.5%、1%、1.5%和2%(PPA与基体沥青的质量比)的PPA改性沥青。三大指标实验结果显示,随着PPA掺量的增加,针入度减小,软化点升高,延度减小,说明在沥青中掺入PPA使沥青高温性能得到改善而低温性能略有减弱。通过四组分分析(SARA)发现随着PPA掺量的增加,沥青中的胶质逐渐减少,沥青质逐渐增多,饱和分与芳香分基本不变。利用FTIR发现,相比基质沥青,PPA改性沥青的红外光谱整体图线发生了迁移,且出现了新的吸收峰,说明PPA改性机制为化学改性。利用AFM得到基质沥青与PPA改性沥青的形貌与相位图,分析发现掺入PPA后相位图中连续相(para-phase)面积明显减小,而分散相(peri-phase)面积明显增加,且蜜蜂结构(catana-phase)谷地尺寸变大,说明掺入PPA后沥青中沥青质含量将会增多,而低温抗裂性将有所减弱。     

橡胶粉/SBS与高黏剂复合改性沥青的制备及性能研究

为了给排水性沥青路面提供所需的高黏度改性沥青,并控制其制备成本,通过添加橡胶粉、SBS改性剂和高黏剂制备了高黏度复合改性沥青.根据针入度、延度、软化点、针入度指数和60℃动力黏度等指标,研究了各改性剂对复合改性沥青性能的影响,确定各自的合适掺量.采用软化点差值法评价高黏度复合改性沥青的热储存稳定性,采用动态剪切流变试验(DSR)研究高黏度复合改性沥青的高温流变性能,采用复数模量指数(GTS)法研究高黏度复合改性沥青的感温性能,借助傅里叶红外光谱(FTIR)和差示扫描量热法(DSC)对高黏度复合改性沥青的改性机理进行分析.试验结果表明:5％的SBS改性剂、13％橡胶粉和4％的高黏剂为合适的配比掺量,所制备的高黏度改性沥青具有较强的高温抗车辙能力和良好的感温性能,并满足储存稳定性要求.橡胶粉、SBS和高黏剂与基质沥青之间既存在物理共混,也有化学反应的发生.     

PPA/LSBR复合改性沥青及混合料性能研究

为研究多聚磷酸(PPA)和液体丁苯橡胶(LSBR)复合改性沥青与混合料路用性能，选用2.0%掺量的LSBR和0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%的PPA进行复配，采用针入度、软化点、延度、旋转黏度以及四组分试验，分析了改性沥青基本性能、感温性能以及组分变化；通过车辙试验、低温小梁弯曲试验、浸水马歇尔试验以及冻融循环试验，研究了复合改性后混合料的路用性能变化。结果表明，PPA可以有效改善LSBR改性沥青的温度敏感性，高温性能得到提升；随着PPA含量的增加，沥青质逐渐增加，胶质减小，导致沥青黏度增加；PPA/LSBR复合改性沥青混合料动稳定度较LSBR提高了77.2%,表现出良好的高温性能，破坏应变和冻融劈裂比较LSBR分别减小了6.1%与2.79%,但仍高出SBS改性沥青混合料2.0%与2.3%,其综合性能最佳。     

高模量温拌改性剂对沥青基本指标和疲劳性能影响研究

为评价高模量温拌改性剂对基质沥青基本指标和疲劳性能的影响,在70#基质沥青中掺入不同剂量改性剂,采用动态剪切流变仪(DSR)对试验沥青进行动态扫描试验研究。首先制备了不同掺量高模量温拌改性剂改性沥青,随后评价其基本性能,并通过布氏粘度试验分析不同沥青的拌和温度与压实温度;再采用DSR对不同掺量高模量温拌改性剂改性沥青进行线性振幅(LAS)扫描试验和时间扫描试验。通过LAS试验和粘弹性连续损伤(VECD)模型分析不同掺量(0%,2%,3%,4%)改性沥青和SBS改性沥青的疲劳特性;基于动态扫描试验,应用耗散能原理探究不同掺量改性剂对沥青疲劳性能,同时把不同掺量改性70#沥青与SBS改性沥青的试验结果进行比对,并分析了改性剂的作用机理。试验结果表明：随着高模量温拌改性剂掺量增加,软化点增加,针入度和延度减少,3%掺量改性沥青软化点稍优于SBS沥青;改性沥青粘度随着改性剂增加先减后增,改性后沥青的拌和、碾压温度与70#基质沥青相当,均远小于SBS改性沥青,即改性后的沥青有良好的温拌效果;高模量温拌改性剂可不同程度提高沥青的疲劳性能,合适掺量改性沥青疲劳性能可与SBS改性沥青相当,高模量温拌改...     

多聚磷酸改性沥青结合料高低温流变特性

通过沥青3大指标实验、动态剪切流变实验(DSR)和小梁弯曲蠕变劲度实验(BBR),研究不同掺量多聚磷酸(PPA)单独改性沥青的高低温流变性能,并与基质沥青和SBS改性沥青进行对比。结果表明,随PPA掺量的增加,PPA改性沥青软化点升高,针入度降低,PPA对沥青高温性能改善较为明显;DSR实验证明,可以用1%的PPA代替4%的SBS来改善沥青的高温性能,并且PPA掺量几乎每增加0.5%,高温PG等级就提高一个等级;对于PPA单独改性沥青低温性能,在正温区内得到的趋势不能外延到负温区内,延度实验表明,在正温区内,随PPA掺量增加,PPA改性沥青低温性能负面影响增大,SBS改性沥青的低温性能优于不同掺量的PPA改性沥青;BBR实验证明了在负温区内,不同掺量的PPA改性沥青和SBS改性沥青在不同温度区间内表现出的低温抵抗变形能力不同。     

纳米粘土/环氧树脂复合材料的制备及力学性能研究

借助超声分散,采用固化处理制备了不同纳米粘土掺量(0,1%,3%,5%和7%(质量分数))的纳米粘土/环氧树脂复合材料,研究了纳米粘土掺量对复合材料性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、力学性能测试、扫描电镜(SEM)等对复合材料进行了表征。结果表明,不同掺杂比例的纳米粘土和环氧树脂都均匀结合,纳米粘土掺量为7%(质量分数)的复合材料衍射峰强度最高,其结晶性能最佳;随着纳米粘土掺量的增加,复合材料的拉伸模量、极限抗压强度和断裂韧性KIC值整体均高于纯环氧树脂,而复合材料的破坏应变低于纯环氧树脂;当纳米粘土掺量为1%(质量分数)时,复合材料的极限抗拉强度略有提高,但随着纳米粘土掺量的继续增加,复合材料的极限抗拉强度逐渐降低;当纳米粘土掺量为5%(质量分数)时,复合材料的拉伸模量达到3 513 MPa,相比纯环氧树脂的3 300 MPa,增加了6.5%;当纳米粘土掺量为7%(质量分数)时,复合材料的断裂韧性KIC值达到1.97 MPa·m~(1/2),相比纯环氧树脂的1.60 MPa·m~(1/2),增加了23.1%;纯环氧树脂的断裂表面光滑无褶皱,断裂时裂纹没有产生无偏离的扩展,而复合材料的断裂表面随纳米粘土掺量的增加均趋于粗糙,裂纹在扩展过程中发生了偏移。     

老化作用下SDYK型温拌胶粉改性沥青高低温性能研究

通过动态剪切流变试验(DSR)和低温弯曲蠕变试验(BBR),对短期老化前后不同SYDK掺量(0.4%,0.6%,0.8%)的温拌胶粉改性沥青高低温性能进行研究。DSR试验结果表明,短期老化前后,掺入SDYK温拌剂的胶粉改性沥青的复数剪切模量G~*增大、相位角δ减小、改进车辙因子G~*/sin~9δ增大,说明SDYK温拌剂的掺入改善了胶粉改性沥青的高温性能,SDYK温拌剂掺量为0.6%时胶粉改性沥青高温性能最好;BBR试验结果表明,掺入SDYK温拌剂的胶粉改性沥青劲度模量S值增大,蠕变速率m值减小,优化指标m/S值减小,说明SDYK温拌剂的掺入降低了胶粉改性沥青低温抗开裂性能。综合考虑高低温性能,质量分数为0.6%SDYK温拌剂掺量为最佳掺入量。     

硫酸钙晶须改性沥青的感温性及黏度特性研究

采用机械搅拌法制备硫酸钙晶须(CSW)改性沥青,对掺加不同比例的CSW改性沥青从温度敏感性角度分析了CSW掺加量对沥青高温稳定性的影响。还利用布氏黏度实验分析了CSW掺加量对沥青黏度的影响,进一步采用摄氏温标下黏温指数(VTS)的算法评价了CSW掺加量对沥青温度敏感性的影响。结果表明:当CSW掺加量为4%~6%(wt,质量分数,下同)时,可较好的改善沥青的基本指标。在CSW掺加量为0%~8%时,随着CSW掺量的增加,沥青温度敏感性系数降低、针入度指数增加、高温稳定性变好、沥青黏度增大、VTS增大和温度敏感性降低。     

基于凝胶渗透色谱分析的天然沥青高温性能机理

为明确理解天然沥青改性沥青分子量分布特征与沥青宏观技术性能之间的联系,采用凝胶色谱方法分析不同掺量天然沥青改性沥青的重均分子量、数均分子量、峰值分子量和分散系数等分子量分布特征。开展室内针入度、软化点,粘度和旋转薄膜烘箱老化等实验评价天然沥青改性沥青的路用性能特性。实验结果表明,天然沥青的掺入使改性沥青的分子量在较小分子量M1 000范围内减小;在中等分子量范围内(1 000~6 000)增加明显。重均分子量与M4 000的小分子量组分含量与针入度、软化点和粘度具有良好的线性关系。随着天然沥青掺量的增加,改性沥青的重均分子量和数均分子量逐渐增大,宏观上体现为沥青的高温稳定性得到改善。     

TLA掺量对湖沥青改性沥青高、低温性能的影响

为研究不同TLA掺量对湖沥青改性沥青高温、低温性能的影响,对TLA掺量为15%、25%、35%的湖沥青改性沥青分别采用动态剪切流变试验、蠕变及蠕变恢复试验来研究其高温性能;采用延度试验和BBR试验研究其低温性能。试验结果表明:老化前的湖沥青改性沥青以及RTFO老化后的湖沥青改性沥青的车辙因子G*/Sinδ值和破坏温度(fail temperature)都得到较大的提高,TLA掺量为35%比掺量为15%的湖沥青改性沥青的PG分级至少提高一个高温等级;随着TLA掺量的增加,湖沥青改性沥青的零剪切粘度逐渐变大,高温性能得到显著改善;但是湖沥青改性沥青的延度值和蠕变速率m却在减小,蠕变劲度s值在不断增大,表明TLA的加入对其低温性能是不利的。综合考虑高温、低温性能,建议TLA的合理掺量控制在25%~35%之间。     

冷冻干燥法制备有机蒙脱土及其改性沥青性能研究

采用冷冻干燥法制备了有机化蒙脱土(OMMT),利用X射线衍射(XRD)仪和扫描电子显微镜(SEM)研究了冷冻干燥对OMMT层间距和表面形态的影响;使用OMMT制备了改性沥青,研究了它对改性沥青物理和高低温流变性能以及抗老化性能的影响。结果表明,冷冻干燥能够进一步扩大OMMT的层间距并细化OMMT颗粒的尺寸;OMMT的引入增加了改性沥青的软化点和车辙因子,显著提高了改性沥青的高温性能。对OMMT改性沥青进行薄膜烘箱老化(TFOT)和压力容器老化(PAV),分别模拟沥青的短期(ST)和长期(LT)老化。与原始沥青相比,OMMT改性沥青TFOT后的车辙因子和软化点变化较小,PAV后的蠕变刚度和疲劳因子较低,改性沥青的老化指数明显低于原始沥青。OMMT的引入增强了改性沥青的高温性能并有效抑制了改性沥青的热氧老化,当OMMT含量为3%(质量分数)时改性沥青具有最佳的性能。     

多聚磷酸与SBS复合改性沥青的改性机制

为研究多聚磷酸(PPA)与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)复合改性沥青的微观结构和改性机制,对不同掺量(质量分数)的PPA和SBS复合改性沥青样品分别进行了四组分试验、红外光谱试验、荧光显微试验和差示扫描量热试验。结果表明:随着PPA掺量的增加,沥青质含量增多,胶团之间的作用力增强,促使沥青由溶胶结构转变为溶-凝胶结构,提高沥青的黏度;在SBS改性沥青中加入PPA,可增强SBS之间的交联作用及SBS与沥青之间的接枝作用,加强SBS改性沥青的空间网状结构,促使SBS更好地相容于沥青中,改善其高温储存稳定性,并促使SBS分散为细小颗粒,增强溶胀作用,利于SBS发挥改性效果;在低SBS掺量改性沥青中加入PPA,形成的网络结构要优于高SBS掺量单独改性;加入PPA对沥青的玻璃化转变温度没有明显影响,表明PPA对SBS改性沥青的低温性能影响较小。     

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。     

介孔硅藻改性沥青机制与改性沥青性能

以介孔硅藻为改性剂改性制备了不同掺量的介孔硅改性沥青,通过IR、SEM、OM对其改性过程及其改性机制进行了微观分析,并根据IR、SEM以及沥青四组分的分析结果绘制出改性过程模型图,利用TG及针入度、软化点、延度等测试方法对不同掺量介孔硅改性沥青与原质沥青的相关性能进行了比较。结果表明:介孔硅改性沥青的过程没有明显的化学变化,主要为介孔硅物理吸附沥青的过程,介孔硅由于多孔、比表面积大的特性更易吸收沥青中流动性强、分子量小的溶剂组分(饱和组分及芳香组分)到其内部孔隙和周围,它们在温度降低时冷凝硬化与介孔硅相互固定形成均匀稳定的整体,这是介孔硅改性沥青高温性能提高的主要原因;介孔硅藻的掺量与改性沥青性能并不呈正相关,改性沥青的温度敏感性和低温性能会随着掺量的增加而变差,介孔硅质量分数为13%时,介孔硅改性沥青的综合性能相对较好。     

氧化石墨烯改性沥青结合料的性能

为了研究氧化石墨烯(GO)改性沥青结合料的性能,分别利用质量分数为0%、0.02%、0.05%和0.08%的GO掺加到AH-70#沥青和SBS改性沥青结合料中进行黏度实验,以及针入度、软化点和延度等3大指标实验和动态剪切流变(DSR)、多应力恢复蠕变(MSCR)、弯曲梁流变测试(BBR)等实验。结果表明:加入GO可显著提高沥青结合料的黏度、高温稳定性和抗车辙能力,但对低温抗裂性影响并不显著;明显降低沥青结合料的针入度,提高其软化点,但对延度的影响不大;不会明显改变沥青结合料的玻璃化转变温度,但可显著提高其交联密度;对基质沥青的改性效果优于SBS改性沥青,最佳掺量分别为0.05%和0.2%。