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...     

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。     

聚氨酯预聚物改性沥青的制备及其流变行为

为了赋予基质沥青良好的物化性能,增强其在不同环境条件下的适应性,采用聚氨酯预聚物对基质沥青进行改性。基于选择的原材料,首先采用正交试验和直观分析法确定了聚氨酯预聚物改性沥青的最佳制备工艺参数,在此基础上,通过分析聚氨酯预聚物掺量对改性沥青3大指标、韧性、存储稳定性和粘度指标的影响,确定了聚氨酯预聚物改性剂的最佳掺量。其次,借助动态剪切流变试验(DSR)和弯曲梁流变试验(BBR),对比分析了聚氨酯预聚物改性沥青、SBS改性沥青、SBR改性沥青和基质沥青的流变行为。试验结果表明,聚氨酯预聚物改性沥青的最佳制备工艺参数为单位制备量400 g、剪切速率4 000 r/min、剪切温度150℃和剪切时间40 min;综合考虑改性沥青3大指标、韧性、存储稳定性、粘度指标和经济性,推荐聚氨酯预聚物改性剂最佳掺量为6%;较其它3种沥青,聚氨酯预聚物改性沥青在52～82℃温度区间内具有最优的高温性能,但其对温度的敏感性最强。同时,聚氨酯预聚物改性沥青在交变应力作用下的弹性性能略低于弹性性能最优的SBS改性沥青。此外,聚氨酯预聚物改性沥青的低温流变性能略低于低温性能最优的SBR改性沥青。     

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.     

SBS/SBR/HVA高黏度复合改性沥青的制备及性能研究

以基质沥青为原料，通过添加苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、丁苯橡胶(SBR)、国产高黏度添加剂HVA制备了适合排水路面使用的高黏度复合改性沥青，以60℃动力黏度为主要控制指标，通过正交试验确定了SBS、SBR、HVA的最佳掺量。采用因素水平法与极差分析相结合，研究了3种改性剂对沥青60℃动力黏度的影响规律；采用软化点差法评价高黏度复合改性沥青的热储存稳定性；采用动态剪切流变仪测定高黏度改性沥青的60℃零剪切黏度和高温下的车辙因子来评价沥青的高温稳定性能；采用弯曲梁流变仪测定高黏度改性沥青在低温下的蠕变速率来评价沥青的低温抗裂性能；通过傅里叶变换红外光谱分析高黏度复合改性沥青的改性机理；采用扫描电子显微镜观察改性剂的微观改性效果。结果表明，以质量分数5%的SBS、质量分数2%的SBR和质量分数10%的HVA复合而成的高黏度改性沥青黏度高、高低温稳定性能强，且满足热储存稳定性要求；SBS、SBR、HVA与基质沥青共混，既存在物理变化，又有化学反应的发生。     

基于流变学的CNTs/SBS复合改性沥青性能及储存稳定性研究

为了探究碳纳米管(CNTs)对苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青的高低温性能及储存稳定性的改善效果,采用动态剪切流变试验(DSR)与弯曲梁蠕变试验(BBR)对CNTs/SBS复合改性沥青的流变特性进行评价,并基于软化点差值、流变学指数和荧光显微镜图像分析胶结料中聚合物分散状态。结果表明：CNTs加入后进一步增强了SBS改性沥青的高温抗车辙性能,且随CNTs掺量增加,高温性能逐步提升。CNTs的加入对改性沥青低温蠕变性能有不利影响,1.0%CNTs掺量下复合改性沥青更具性能效益。CNTs可以显著地提升SBS在沥青中的分布状态,CNTs与SBS形成均匀网状结构,在提升储存稳定性的同时具备增强沥青抗变形的能力,且CNTs的最佳掺量为1.0%。     

石墨烯/SBS复合改性沥青性能研究

借助控制变量法研究工艺参数对复合改性沥青性能的影响,以确定复合改性沥青的最佳制备工艺。而后,研究了石墨烯对苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青物理性能、贮存稳定性、低温性能、抗老化性能及流变性能的影响。利用荧光显微镜对石墨烯/SBS复合改性沥青改性机理进行分析。结果表明：石墨烯/SBS复合改性沥青的最佳制备工艺为：剪切速率4000r/min、剪切温度180℃、剪切时间70min。石墨烯的掺入显著地改善了SBS改性沥青的高温性能、抗老化性能及贮存稳定性,但对低温性能略有不利影响;石墨烯/SBS复合改性沥青中石墨烯的最佳掺量为0.06%;石墨烯插入SBS网状结构之间,并与SBS小分子相互缠结,产生稳定的物理交联,使高温下沥青分子链段活动性受阻,从而改善沥青性能。     

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。     

水性环氧树脂乳化沥青在高温、低温和浸水条件下的粘结性能

以水性环氧树脂(WER)为改性剂,通过其与固化剂的物理-化学交联反应对乳化沥青进行改性,制备成一种理想的路面粘层材料——水性环氧树脂乳化沥青(WEREA)。采用剪切和拉拔试验,在不同温度、层间纹理和浸水时间条件下,将不同WER掺量的WEREA与普通乳化沥青和SBS改性乳化沥青进行对比试验,研究了WEREA的高温、低温和浸水粘结性能。结果显示,在试验研究范围内,随着WER掺量的增加,WEREA的层间性能显著改善;温度越高,粘层材料粘结性越差,但高温、低温条件下,WEREA的抗剪、抗拉强度均大于对照试验组。可以认为,WER通过交联作用有效改善了粘层材料的强度和层间粘附性,减缓了WEREA粘结性随浸水时间延长而降低的速率,显著提高了粘层材料的浸水粘结性。     

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。     

PEG/TiO2/石墨烯复合相变材料的制备及其在沥青改性中的应用探究

通过溶胶-凝胶法制备出聚乙二醇/TiO_2/石墨烯复合相变材料,对其进行FT-IR、XRD、DSC、TG等测试表征,并将其作为改性剂添加到沥青中,研究不同掺量的改性剂对改性沥青常规指标、高温流变性能及耐老化性能的影响。实验结果表明:复合相变材料的结晶性能良好,各组分间只是物理作用,并未产生化学反应;复合相变材料的相变潜热较高,热稳定性好,适用于沥青工程;随着改性剂掺量的增加,改性沥青的软化点上升,针入度与延度均出现了下降;改性沥青的车辙因子增大,相位角降低,表明改性剂中的聚乙二醇起到了显著的储热作用,明显地改善了沥青的高温稳定性能;通过旋转薄膜烘箱老化实验发现,老化后的改性沥青的低温残留延度及残留针入度比均高于老化后的基质沥青,表明改性剂的掺入能有效改善沥青的耐老化性能。     

基于流变特性的复合相变调温沥青性能评估

为了研究相变调温沥青的性能,采用原位聚合法制备出十四烷-正辛酸复合相变微胶囊(T-OAPCMs),将其分别掺入基质沥青和SBS改性沥青中制备不同掺量的相变沥青及相变改性沥青。通过三大指标、布氏旋转黏度测试相变沥青基本物理性能,并采用动态剪切流变仪(DSR)进行温度扫描试验研究相变沥青高温流变性能。结果表明,掺入T-OAPCMs后相变沥青的延度显著增加,低温性能得到改善。当T-OAPCMs掺量增加,相变沥青的布氏黏度μ和复数剪切模量G*减小,车辙因子G*/sin δ降低82%～97%左右,临界温度T_HS降低6～19℃,高温抗车辙性能明显下降。相变沥青的疲劳因子G*·sin δ减小,抗疲劳性能得到改善。T-OAPCMs掺量超过10%后,温度变化对沥青抗疲劳性能影响不明显。     

基于DSR直接拉伸试验的沥青高温粘聚性分析

采用动态剪切流变仪(DSR)直接拉伸试验研究了60℃时改性沥青老化(RTFOT)前、后的粘聚性。绘制了σ-ε关系曲线,并对曲线进行双指数拟合;采用应力峰值σmax、峰值对应位移ε0、拉力功W以及指数方程拟合参数A1、A2作为沥青高温粘聚性的评价指标。研究结果表明:老化前TPS高粘沥青粘聚性各项指标最优;改性剂来源不同、掺量相同的SBS改性沥青粘聚性差异较大,其中以791改性沥青粘聚性最好,1301次之,4303最差。橡胶粉/791SBS复合改性沥青的σmax、ε0、W以及拟合参数A1、A2均远小于791改性沥青;RTFOT老化后,改性沥青粘聚性发生了较大变化,1301改性沥青各项指标最优、其次为4303,TPS高粘沥青和791改性沥青的粘聚性较差,橡胶沥青的粘聚性远小于其它类型改性沥青。     

纳米粘土/聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物复合改性沥青短期老化前后性能研究

为探究纳米粘土与聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)复合改性沥青的流变特性和抗老化性能,采用物理试验、动态剪切流变(DSR)、多应力蠕变回复试验(MSCR)和弯曲梁流变试验(BBR),对旋转薄膜烘箱加热老化试验(RTFOT)前后的不同纳米粘土掺量的纳米粘土/SBS复合改性沥青进行对比,探讨短期老化前后不同纳米粘土掺量下纳米粘土/SBS复合改性沥青的抗老化性能。结果表明:添加纳米粘土能明显地提高SBS改性沥青的高温、低温性能和抗老化性能;随着纳米粘土掺量的增加,纳米粘土/SBS复合改性沥青短期老化后的抗车辙因子、不可恢复蠕变柔量等性能指标不同程度改善;十六烷基三甲基溴化铵活化的纳米粘土表现出较好的化学活化效果和抗老化性能。     

盐冻循环条件下两种沥青的微观结构及高低温性能

利用原子力显微镜(AFM)、动态剪切流变仪(DSR)和弯曲梁流变仪(BBR)对冻融循环前后的基质沥青和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)改性沥青进行了微观结构观测和高低温性能测试。试验结果表明:经冻融循环后,沥青"蜂形"结构的数量和尺寸出现不同变化,基质沥青中沥青质含量增加且分散状况变差,SBS改性剂三维网状结构遭到破坏;基质沥青的高温性能有所提升,抗疲劳性能降低,SBS改性沥青的高温性能降低,抗疲劳能力提升;融雪盐浓度增大在一定程度上降低了基质沥青的低温抗裂能力,融雪盐浓度为4wt%时,SBS改性沥青的低温抗裂能力得到提高。SBS改性沥青高低温性能总体上优于基质沥青,建议北方等寒冷地区尽量选用SBS改性沥青作为路面材料。     

反应性弹性体三元共聚物改性沥青及其混合料性能与机制

采用黏度试验和动态剪切流变试验研究了反应性弹性体三元共聚物（RET）对基质沥青与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）改性沥青性能的影响,通过原子力显微镜（AFM）分析了SBS改性沥青和RET-SBS改性沥青的表面形貌特征,并采用车辙试验、低温弯曲试验、弯曲疲劳试验及加速加载试验评价了RET改性沥青混合料的各项技术性能,最后通过Weibull分布,分析了不同RET改性沥青混合料在不同失效概率下的疲劳性能。结果表明：RET的掺入提高了沥青的黏度和抗车辙因子,对沥青的高温性能有较大改善;通过掺入RET-SBS,增加了改性沥青中的黏性成分;相较于SBS改性沥青,RET-SBS改性沥青的表面粗糙度显著增大;RET改性剂能够明显改善沥青混合料的高温稳定性;RET与SBS改性剂复配,可有效弥补RET对沥青混合料低温性能的不足,明显改善沥青混合料的疲劳性能和高温长期稳定性。     

高黏改性沥青结合料的流变特性

为探讨国内外高黏改性沥青的流变特性,采用动态剪切流变仪和弯曲梁流变仪对3种高粘改性剂(国产S型、意大利I型和日本T PS)掺量分别为6％ 和12％ 的高黏改性沥青进行应变扫描试验、温度扫描试验、频率扫描试验及弯曲梁流变仪试验,采用复数模量、相位角、相位角正切值、劲度模量及其变化率等指标进行了不同高黏改性沥青的流变特性研究.试验结果表明,3种高黏改性剂的掺入均可不同程度地提高沥青的线黏弹性区间、高温性能及低温性能,但对沥青的抗疲劳性能影响效果不同,其中国产S型高黏改性剂会显著提高沥青的高温性能,但抗老化能力较弱,同时降低沥青的抗疲劳性能;意大利I型高黏剂改性沥青性能较为综合,低温性能更显著;日本T PS高黏剂改性沥青高温性能较弱,但抗疲劳性能突出,更适合于在车速变化大的地区使用.不同高黏改性剂改性效果不同,应根据实际工程需要作合理选择.     

基于DSR试验的硅藻土/玄武岩纤维复合改性沥青性能研究

为探究硅藻土和玄武岩纤维复合改性对沥青性能的影响,通过动态剪切流变(DSR)试验,以硅藻土和玄武岩纤维掺量为自变量,深入分析玄武岩纤维和硅藻土复合改性对沥青高温和疲劳性能的影响;并根据CAM模型拟合分析了不同复合掺量硅藻土和玄武岩纤维对沥青流变特性的作用;通过双因素方差分析方法,研究玄武岩纤维和硅藻土之间的交互作用,并分析玄武岩纤维、硅藻土以及两者之间的交互作用对复合改性沥青各项性能影响的显著性。研究结果表明:复掺硅藻土和玄武岩纤维可以显著改善沥青的高温性能,降低沥青材料的温度敏感性,但玄武岩纤维掺量过多时,会对沥青性能产生不利影响。     

脱油沥青复合改性沥青混合料性能评价研究

利用脱油沥青(DOA)生产道路沥青是行之有效的技术方案。考察了制备方式对DOA/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)复合改性沥青混合料性能的影响,评价了复合改性沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性及疲劳性能,并分析了其经济性。结果表明,掺入DOA能提高沥青混合料的高温性能,但对混合料的低温抗裂性、疲劳性能和水稳定性有消极影响;DOA改性沥青与SBS复合后,混合料的低温性能、水稳定性及疲劳性能均有所改善,高温性能更为优异。综合考虑混合料的路用性能,确定合理的DOA掺量为20%(质量分数)。DOA/SBS复合改性沥青不但保证了路用性能要求,而且还能有效地降低成本,经济效益显著,可以应用于公路工程。     

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。