路用改性沥青材料的研究进展

综述了目前路用改性沥青的研究进展,其中包括改性剂种类、改性机理和改性技术,指出路用沥青改性剂及其改性技术的发展趋势.     

包装废聚乙烯改性沥青路用性能研究

以回收的包装废弃聚乙烯作为改性剂,对普通道路沥青进行改性,并通过沥青混凝土马歇尔试验实验、车辙实验、抗弯强度试验等,对改性后沥青的路用性能进行了研究,结果表明:包装废聚乙烯改性沥青的稳定性、抗弯强度提高、抗车辙能力增强,沥青路用性能得到明显改善.     

岩沥青对沥青混合料路用性能的研究

文章针对国产岩沥青的特性,对不同掺量的岩沥青改性沥青混合料和复合改性沥青混合料SMA-10的水稳定性,高温稳定性和低温抗裂性分别进行室内对比试验研究。结果表明,随着岩沥青掺量的增加,岩沥青改性混合料和复合改性沥青混合料的水稳定性,高温稳定性和低温抗裂性等路用性能改善明显,其中,以岩沥青掺量为沥青混合料质量的4%时,综合路用性能改善效果最好。     

路面粘层复合改性沥青材料研发与性能评价

针对路面结构粘层沥青材料特点,以苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)、胶粉(CRM)为改性剂,采用高速剪切法在室内制备了一种粘层复合改性沥青材料。基于对粘层沥青高温性能及粘度的测定,优化了复合改性沥青室内制备工艺。通过常规指标测试、高温动态剪切试验、动态力学性能分析、粘度试验,对不同掺量复合改性沥青的路用性能进行评价,并确定改性剂最佳掺量。研究表明所研发的粘层复合改性沥青路用性能较优,更能满足粘层沥青材料的要求,研究结果可供同行参考。     

包装废EVA复合改性沥青的研究

以回收的包装废弃聚合物——西服包装袋(主要成分EVA)代替普通聚合物改性剂,通过添加废胶粉对普通道路沥青进行复合改性。结果表明,改性后,沥青的软化点、5℃延度提高,针入度降低,也就是说,复合改性提高了沥青的综合性能。FT-IR分析表明改性过程属于物理共混。通过改性沥青的微观结构分析,对复合改性沥青的高、低温性能进行了研究,表明复合改性剂形成的空间网络结构及其引发的应力剪切作用是产生改性效果的主要原因。     

SBS改性剂在沥青混合料中的工程应用

随着我国国民经济的发展，交通事业也在不断的发展，对路面的使用性能要求也越来越高。在很多情况下，传统的沥青不能满足越来越高的路面性能的要求。随着科技的发展，对聚合物的研究应用日趋完善，根据聚合物的特点，将聚合物应用于对沥青改性，使之具有更好的路用性能。本文从改性沥青的发展状况、加工工艺、路用性能、改性机理和工程应用的角度详细介绍了应用相对较多的sbs改性沥青。     

三种改性煤沥青的性能及其炭化行为对比(英文)

实验制备了三种改性煤沥青,分别是:用苯丙烯醛(CMA)改性的沥青,用对甲苯磺酸(PTS)改性的沥青,以及用上述这两种物质混合改性的沥青。通过红外光谱及热分析对原料沥青及改性沥青进行了表征。对这四种沥青在不同温度下进行炭化,并对其炭化产物进行红外光谱和偏光表征。结果表明,通过改性,煤沥青的性能和炭化行为发生较大变化。在这四种沥青中,用CMA和PTS混合物改性的沥青,炭化产率高于仅用其中一种物质改性的沥青的炭化产率。另外,100 g煤沥青用7 g PTS和10 mL CMA的混合物改性的产物在800oC的炭化产率比原料沥青增加5.08%。并且在相同条件下,与其他三种沥青相比,其能够得到更多的中间相碳微球。红外光谱结果表明,在改性沥青热解过程中,CMA在300℃以下挥发,并且甲基和亚甲基随着温度的升高逐渐消失。     

纳米TiO2改性沥青的路用性能与抗老化效果研究

基于纳米材料的应用理念,采用纳米二氧化钛(TiO_2)粉体对2种标号的石油沥青进行了改性研究,采用常规路用检测方法、短期热老化(TFO)、紫外光老化方法和流变测试手段,对纳米TiO_2改性沥青进行了评价。研究结果表明,以纳米TiO_2为改性剂,以70号、90号沥青为基础沥青,制得纳米TiO_2改性沥青-70、纳米TiO_2改性沥青-90。在纳米TiO_2用量为3.5%(wt,质量分数)条件下,制得的纳米TiO_2改性沥青-70、纳米TiO_2改性沥青-90的针入度分别为60.0/0.1mm、79.0/0.1mm,软化点分别为48.1℃、45.7℃,60℃黏度分别为362Pa·s、208Pa·s,在紫外老化5h,疲劳时间分别达到620s、672s。从路用性能规定的常规指标来看,纳米TiO_2改性效果远比普通矿粉填料效果突出,提高了沥青的耐疲劳性能和耐热老化性能,提高了沥青的抗紫外老化能力;与聚合物改性沥青相比,纳米TiO_2对沥青高温性能提升幅度有限,对改性沥青的延展性有消极影响。     

纳米硫SBS复合改性沥青的流变性质与微表构造

纳米材料因其优异的技术特性逐渐应用于道路工程领域,尤其在道路沥青改性方面引起了研究者的普遍关注。为了进一步提升改性沥青的路用性能,采用多种材料对其进行复合改性是行之有效的技术手段。本文采用不同结构类型的SBS改性剂和纳米硫粉,制备纳米硫SBS复合改性沥青,分析纳米硫掺量对改性沥青的基本技术指标和流变性质的影响;并采用原子力显微镜观测纳米硫SBS改性沥青的表面形貌,探测其复合改性机理。研究结果表明:纳米硫可以通过交联作用改善SBS改性剂与沥青界面的稳定性,有助于沥青-改性剂新胶体体系的形成,提高两者之间的相容性;同时,纳米硫还可改善沥青中极性组分的分布,显著提升沥青的高温稳定性及粘聚性。研究结果为纳米硫SBS复合改性沥青的推广应用提供了重要参考。     

多聚磷酸复配SBS改性沥青微观结构特性评价

利用傅里叶红外光谱仪(IR)、原子力显微镜(AFM)与动态剪切流变仪(DSR)对多聚磷酸(PPA)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、PPASBS改性的三种沥青和基质沥青进行了表征测试。结果表明:PPA加入到基质沥青中会生成新的酯类化合物,PPA及PPASBS改性沥青均在800～1 000 cm~(-1)波段出现了新的混合吸收峰,说明PPA与基质沥青、SBS改性沥青均发生了新的化学反应;通过AFM观察PPA、SBS、PPASBS改性沥青的三维形貌图可以发现,三种改性沥青表面比基质沥青要粗糙、崎岖,其中PPASBS改性沥青表面最粗糙。同时PPA改性沥青与PPASBS改性沥青的峰区高于基质沥青与SBS改性沥青,三种改性沥青峰区数量均较基质沥青多。通过均方根粗糙度R_q、峰密度指数S_(ds)、表面承载系数S_(bi)三个指标对四种沥青的AFM三维形貌图观测结果进行了验证,验证结果表明PPASBS改性沥青具有最大硬度,DSR结果也表明其具有较好的高温抗变形能力;通过层次分析法(AHP)对评价四种沥青表面粗糙程度的三个指标进行了对比,发现表面承载系数S_(bi)具有最大权重0. 571 4,建议在利用AFM表征沥青表面粗糙程度时,使用Sbi更加真实、确切。     

Study on viscosity of conventional and polymer modified asphalt binders in steady and dynamic shear domain

This study focuses on evaluating the flow behavior of conventional and polymer modified asphalt binders in steady- and dynamic-shear domain, for a temperature range of 20–70 °C, using a Dynamic Shear Rheometer (DSR). Steady-shear viscosity and frequency sweep tests were carried out on two conventional (VG 10 and VG 30) and two polymer (SBS and EVA) modified asphalt binders. Applicability of the Cox–Merz principle was evaluated and complex viscosity master curves were analyzed at five different reference temperatures. Cross model was used to simulate the complex viscosity master curves at different temperatures.It was found that asphalt binders exhibited shear-thinning behavior at all the test temperatures. The critical shear rate increased with increase in temperature and was found to be lowest for plastomeric modified asphalt binder. The Cox–Merz principle was found to be valid in the zero-shear viscosity (ZSV) domain and deviated at higher frequency/shear rate for all the binders. Results from the study indicated that the ratio of ZSV can be successfully used as shift factors for construction of master curves at different reference temperatures. Cross model was found to be suitable in simulating the complex viscosity master curves at all the test temperatures. Analysis of model parameters indicated that a strong relationship exists between ZSV and the critical shear rate. ZSV and critical shear rate varied exponentially with temperature. This relationship was used to propose a simple equation for assessing the shift factors for construction of master curves.     

丙烯酸酯改性EVA乳液胶黏剂的黏结性能研究

采用单一变量法,选择醋丙乳液、纯丙乳液、苯丙乳液、硅丙乳液分别改性EVA乳液胶黏剂,研究丙烯酸酯乳液与EVA乳液的共混效果,以及不同类型的丙烯酸酯乳液对EVA乳液胶黏剂黏结性能的增黏效果。热力学、差示量热扫描、红外光谱测试结果表明,丙烯酸酯乳液能够与EVA乳液互溶。剥离强度、高温黏结性能、低温黏结性能测试结果表明,经丙烯酸酯改性的EVA乳液胶黏剂的黏结性能整体得到提高,其中,经醋丙乳液改性的EVA乳液胶黏剂的综合性能最优,能够满足实际使用要求。     

老化SBS改性沥青二次改性再生工艺及机理研究

为研究老化SBS改性沥青的二次改性再生效果,比较不同工艺对再生效果的影响,首先通过常规试验、SHRP试验选择恰当的SBS改性沥青老化模拟方式,然后对添加SBS改性剂、新沥青进行再生的3种工艺展开研究,并借助红外光谱试验分析不同掺加顺序对老化SBS改性沥青再生效果的影响,确定了改性剂及新、旧沥青的最佳比例和最佳工艺。结果表明:采用RTFOT试验进行老化模拟更加方便、科学,RTFOT试验5h获得的改性沥青指标与服务年龄为7年的SBS改性沥青一致;SBS改性剂、新沥青添加顺序与老化沥青再生效果关系密切,先将SBS改性剂和新沥青混合制备改性沥青,再将改性沥青与老化沥青混合的工艺可使再生沥青性能最佳,其中SBS最佳掺量为4%,新、旧沥青质量比为2。     

Performance evaluation of WMA plant and field trial mixes

Warm mix asphalt (WMA) technology is still in its infancy, with significant scope for further exploration of the benefits of incorporation of higher percentages of recycled asphalt RA as well as modified binders for performance enhancement. The objective of this study was to evaluate three different WMA technologies, namely chemical and organic additives as well as foamed technology, within different mix compositions. The variables in mix composition included 10–20 % RA in surfacing mixes and 20–40 % RA in base layer mixes. The binder variables included two base binders, control mixes (no modifier) and ethylene vinyl acetate (EVA) or styrene butadiene styrene (SBS) with or without WMA technologies. A partial factorial experimental design based on the above variables was developed. Full-scale plant mixes and field (construction) mixes were produced and beams were prepared from compacted slabs and tested under 4 point loading to provide master curves and fatigue relations. Comparative results show inconsistent trends between different technologies. control mixes (HMA) can provide both higher and lower flexural stiffness than their WMA counterparts. EVA or SBS modification can provide either superior or inferior mixes to their WMA counterparts depending on the WMA technology. Generally the fatigue results of both the HMA surfacing and base layer mixes at both RA contents are superior to their equivalent WMA counterparts. The implications of these differences are explored in the publication.     

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。     

基于表面能理论的老化温拌SBS改性沥青结合料的粘附性

在SBS改性沥青中添加Sasobit与Evotherm温拌剂制备得到温拌沥青,对3种SBS改性沥青进行旋转薄膜烘箱老化(RTFOT)与压力老化(PAV),采用接触角法检测了老化前后温拌SBS改性沥青与蒸馏水、甘油和甲酰胺等3种液体的接触角,探讨了短期老化与长期老化对温拌SBS改性沥青接触角的影响。基于表面自由能理论,得到了温拌SBS改性沥青的表面能及其色散分量和极性分量,研究了老化对温拌SBS改性沥青表面能的影响。结果表明:随着老化程度的加强,温拌SBS改性沥青与水的接触角逐渐增大,疏水性变化明显;原样与Evotherm温拌SBS改性沥青的总表面自由能及其分量均随着老化程度的加强呈降低趋势,其在短期老化阶段的表面自由能下降较为严重;经长期老化,Sasobit温拌SBS改性沥青的极性分量有增大趋势。     

一种用于碎石封层的改性乳化沥青的性能

制备了Sasobit改性乳化沥青,碳链长度为C45-C100的Sasobit使改性乳化沥青残留物具有很好的高温性能:其软化点提高可到20℃,车辙因子增幅超过45%,60℃粘度可达3倍以上;与一般沥青中蜡的粗晶质结构相比,Sasobit的微晶结构则可减弱沥青路面低温下的脆裂性.Sasobit的链状结构和微晶结构保证了Sasobit改性乳化沥青路用性能优良,各项技术指标均明显优于普通的乳化沥青;用于碎石封层时可以明显提高路面强度及其抗变形能力.     

不同养护条件下聚合物对水泥砂浆与瓷砖粘结强度的影响

分析了聚醋酸乙烯酯与乙烯共聚物掺入水泥砂浆中的减水作用。比较了聚醋酸乙烯酯与乙烯共聚物乳液和乳胶粉对水泥砂浆与瓷砖的粘结强度；研究了聚醋酸乙烯酯与乙烯共聚物改性水泥砂浆与瓷砖粘结在不同养护条件下的粘结抗拉强度。试验结果表明，在乳液和乳胶粉掺量达8%和4%时，其减水效果分别提高36.12%和21.55%。聚合物存在形态、掺量以及养护条件对水泥砂浆与瓷砖的粘结抗拉强度有显著的影响。聚合物乳液和乳胶粉的掺入能改善砂浆与瓷砖粘结标养、高温养护和冻融循环养护时的粘结抗拉强度。比较掺乳液和乳胶粉的实验结果得知，前者除提高标养和高温养护时的粘结抗拉强度值外，还能大大改善砂浆与瓷砖粘结的耐水性。     

考虑水-温循环的SBS改性沥青复数剪切模量预估模型

为探寻季节性冻土区多次水-温循环后沥青胶结料特征官能团变化与复数剪切模量之间的关系,联合FTIR和动态剪切流变（DSR）试验,对经0、3、6、9、12、15和18次水-温循环后的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）改性沥青进行测试,探明了多次水-温循环下SBS改性沥青复数剪切模量和特征官能团的变化规律;采用灰色关联熵分析理论数学模型,明确了复数剪切模量与特征官能团含量变化的关联程度;基于麦夸特法和通用全局优化算法对不同温度和频率下DSR测试的SBS改性沥青复数剪切模量G*及FTIR测试官能团变化指数进行多元统计回归分析,提出了SBS改性沥青复数剪切模量的预估模型。结果表明:多次水-温循环使沥青发生了水-温老化,但SBS改性剂对沥青水-温老化具有抑制作用;随着水-温循环次数的增加,沥青FTIR图谱中亚砜基与羰基呈现出明显的增大趋势;SBS改性沥青特征官能团变化对复数剪切模量影响程度由大到小的排序为脂肪族化物 > 非对称脂肪族化物 > 芳香族化合物 > SBS含量（苯乙烯+丁二烯） > 亚砜基 > 羰基;多次水-温循环后SBS改性沥青复数剪切模量随着特征官能团含量变化呈现出多元线性关系。      

多聚磷酸及多聚磷酸-SBS改性沥青低温性能

基于弯曲流变试验(BBR)并结合DSC试验测得的玻璃化转移温度,对不同掺量的多聚磷酸(PPA)改性沥青和乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)-PPA复合改性沥青的低温性能进行了研究。用单因素方差法分析了不同温度下,PPA掺量对沥青低温性能的影响。利用荧光显微镜观察并分析了SBS-PPA复合改性沥青的相态结构特征。结果表明:PPA的加入对基质及复合改性沥青的低温性能有所提高,且随着PPA掺量的增加,对低温抗裂性能的改善越好,但随着温度的降低,低温改善效果逐渐减小。不同温度下,PPA对基质沥青低温性能的影响程度不同,在-18~-12℃时,对基质沥青低温性能的改善较显著,而在-30~-24℃时,对基质沥青低温性能的改善不显著;对于SBS-PPA改性沥青,不同温度下,PPA对其低温性能的改善均不显著。SBS-PPA改性沥青的低温抗裂性能优于PPA改性沥青,PPA的添加可以有效促使SBS分散为细小颗粒,并在沥青中的分布变得更加均匀,使SBS改性沥青的储存稳定性和空间网状结构得到有效改善。