不同种类改性剂对于基质沥青性能影响分析

通过掺加红油增塑剂、C9石油树脂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)改性剂制备不同类型改性沥青,采用沥青针入度、旋转黏度、动态剪切流变、多应力蠕变恢复、弯曲梁流变等实验对其高低温及感温性能进行研究,并与基质沥青进行对比。结果表明,3种改性剂均可改善沥青感温性能,黏流活化能指标有助于沥青混合料施工工艺控制与调整;SBS改性剂是提高沥青高温性能的主要因素;红油增塑剂和SBS改性剂可以改善沥青低温性能,树脂则对沥青低温性能产生不利影响。     

基于DSR的碳纳米管/SBS复合改性沥青抗老化性能分析

为研究碳纳米管(CNTs)对SBS改性沥青抗老化性能的影响,对不同CNTs掺量的CNTs/SBS复合改性沥青进行动态剪切流变实验;以CNTs掺量为自变量,对CNTs/SBS复合改性沥青与SBS改性沥青进行旋转薄膜加热试验及紫外老化试验,并对沥青残留物进行动态剪切流变试验以评价其老化性能。结果表明,CNTs的加入可有效提高SBS改性沥青的高温性能及老化性能。通过动态剪切流变试验结果来看,CNTs的加入降低了改性沥青的温度敏感性,并随着掺量的增加改善效果也越明显。     

短期老化对胶粉改性沥青高温性能的影响

为了研究短期老化对胶粉改性沥青高温性能的影响,采用薄膜烘箱试验(TFOT)对胶粉改性沥青进行老化,通过动态剪切流变试验(DSR)、重复蠕变恢复试验(RCRT),从流变性角度分析了不同老化因素对胶粉改性沥青性能的影响,并结合扫描电镜(SEM)从微观层面对沥青及胶粉老化前后的表观形貌进行分析。结果表明,老化作用使得胶粉改性沥青G*提高、tanδ减小、沥青的高温抗变形能力提高,而老化温度与老化时间的提高则促进了沥青老化程度的加深;老化过程中胶粉仍存在强烈的溶胀与降解反应,两种作用共同促进了胶粉改性沥青的180℃特殊流变性;老化作用使得胶粉改性沥青(εP/εL)减小、沥青变形恢复能力提高,相比于老化温度,老化时间对胶粉改性沥青变形恢复能力的影响更为显著;沥青中的胶粉受老化影响较小,从而使沥青保持较好的弹性。     

复合改性沥青性能研究

为研究C9石油树脂与红油增塑剂对苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)改性沥青的影响,采用5℃延度、针入度指数(PI)、车辙因子(G*/sinδ)指标来评价各沥青的高低温及感温性能,然后将其与基质沥青进行对比分析,并采用红外光谱分析沥青红外吸收峰与性能之间的关系。研究结果表明:加入C9石油树脂可降低SBS改性沥青的低温性能,树脂和增塑剂均可改善SBS改性沥青的温度敏感性及高温性能;SBS改性剂中的聚丁二烯含量是影响沥青低温性能的主要原因,增塑剂和树脂中芳香族化合物可提高沥青的高温性能。     

微藻油/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物复合再生沥青流变特性及疲劳特性

将微藻油（MO）和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）作为复合再生剂掺入老化沥青中,以制备MO/SBS复合再生沥青。对比了复合再生沥青的基本物理性能、高低温流变特性及疲劳特性,考察了MO与SBS的配比和用量对老化沥青再生效果的影响。结果表明,纯MO再生沥青的黏弹性变形能力可在一定程度上恢复至老化前水平,但仍有一定差距;MO/SBS复合再生则可在此基础上显著提升高温抗变形性能及弹性恢复性能,且其临界温度较老化前提高1.1~9.7 ℃,同时还降低了再生沥青对疲劳应变的敏感性以提高其抗疲劳性能。但MO/SBS复合再生沥青的低温蠕变变形能力相较于基质沥青有所降低。当MO和SBS的质量分数分别为8%和4%,复合再生沥青的高低温流变及疲劳特性较佳。     

热老化作用下废机油改性沥青高温流变性能研究

为探究热老化作用下废机油(WEO)改性沥青的高温流变性能,通过动态剪切流变(DSR)试验和多应力蠕变恢复(MSCR)试验,研究了长期老化后不同废机油掺量(5％,10％,15％)的改性沥青高温流变特性.流变性能测试表明:随着废机油掺量的提高,老化沥青的相位角δ逐渐增大,复数剪切模量G*和车辙因子G */sinδ逐渐减小;同时老化沥青的不可恢复蠕变柔量,Jnr增加,恢复百分比R下降,抵抗变形能力和变形恢复能力下降.三大指标测试表明:废机油改性剂可以提高沥青的低温性能和抗老化性能.质量分数为10％的废机油改性沥青在长期老化后其高温性能仍能达到基质沥青水平,但掺量过高,沥青的高温性能下降严重.     

DIBCH增塑剂改性沥青高温流变特性

以环己烷二甲酸二异丁酯(DIBCH增塑剂)作为沥青改性剂,制备不同掺量的DIBCH增塑剂改性沥青,利用动态剪切流变仪及通过频率扫描实验、温度扫描实验及多应力重复蠕变恢复实验,研究DIBCH改性沥青的高温流变特性。结果表明,DIBCH增塑剂掺入后,沥青中黏性成分占比增多,沥青的高温抗车辙能力降低,但PG等级不发生改变,改性前后沥青的高温等级均为PG58;DIBCH增塑剂对沥青的温度敏感性有一定改善效果;相较于基质沥青,DIBCH改性沥青的高温抗变形能力和蠕变恢复能力较弱。     

微藻油改性沥青耐老化性能研究

为缓解石油沥青短缺局势,探索微藻油用于沥青改性可行性及改性沥青长期性能,将微藻液经降解、离心、萃取得到微藻油并制备改性沥青。通过不同微藻油掺量下改性沥青延度、软化点和黏度确定微藻油最佳掺量,通过高低温流变试验、混合料路用性能试验分析微藻油改性沥青经旋转薄膜烘箱(RTFOT)短期老化、压力老化容器(PAV)长期老化和紫外老化后性能变化并与SBS改性沥青对比,借助红外光谱分析微藻油改性沥青分子结构组成。结果表明:微藻油掺量为30%(外掺质量分数)时,改性沥青延度达到最大值,软化点和黏度满足改性沥青要求;微藻油改性沥青和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青经RTFOT短期老化后性能差异不显著,微藻油改性沥青耐PAV长期老化和耐紫外老化性能优于SBS改性沥青,尤其是耐紫外老化性能更优。红外分析表明两种改性沥青均含有乙烯基双键、芳香族C—H、甲基和亚甲基等类似成分,但芳香族C—H、伸缩C—C成分含量存在差异。微藻油改性沥青比SBS改性沥青增加的酰胺不饱和基团和羧基利于改性沥青形成网络分子结构。     

多种类沥青及复合改性材料常规-流变性能相关性分析

通过试验研究胶粉改性沥青、SBS改性沥青及混合改性沥青微观组织结构、高温环境与低温环境对其流变性能影响。测试结果表明:胶粉改性沥青、SBS改性剂与沥青相容性较好,但橡胶粉改性沥青与石材之间界面附着力高于SBS改性沥青。DSR试验表明:橡胶粉改性沥青温度具备低温耐裂性及高温耐变形性。综上对混合改性沥青流变性能研究,旨在为我国研发新型高性能沥青提供有效技术支持。     

活化胶粉对改性沥青性能的影响及作用机理

为探究活化胶粉(ACR)改性沥青在施工阶段的抗老化属性，采用次氯酸钠(NaClO)和过氧化氢(H₂O₂)溶液对废胶粉进行化学活化并制备ACR改性沥青，借助物理实验和沥青流变实验对不同沥青的性能进行分析，并用傅里叶红外光谱(FTIR)实验对比活化前后胶粉改性沥青的官能团变化。结果表明，废胶粉通过化学活化后能够明显改善沥青的高温、低温性能、抗老化性能和储存稳定性；相比于未活化胶粉沥青，化学活化胶粉能显著降低胶结料的黏度；同时随着活化剂用量的增加，ACR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有不同程度改善，储存稳定性提高，其中NaClO对胶粉活化表现出更好的活化效果；用NaClO和H₂O₂活化后胶粉改性沥青的改性过程为物理改性，通过增强胶粉与沥青的相容性达到提升沥青性能的效果。     

基于正交试验的多聚磷酸复配SBS改性沥青粘弹性研究

为了探究多聚磷酸(PPA)复配SBS改性沥青组成材料对其粘弹性的影响,本文以SK90#基质沥青、SBS改性剂、抽出油、稳定剂、PPA、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)为原材料,在正交试验设计的基础上,用高速剪切机制备了PPA复配SBS改性沥青,利用动态剪切流变仪分析了其粘弹特性.结果表明:(1)随着温度的升高,PPA复配SBS改性沥青的抗车辙因子随之降低、弹性减弱、抗永久变形能力降低,而其相位角增大、粘性增强、不可恢复变形能力提高.(2)当多聚磷酸的掺量为0.5％,复配改性沥青的其他组分选择最大掺量(均为3号水平)时提高了其粘弹性能,达到最优流变性能.(3)当PPA掺量为0.5％,SBS掺量为4％,抽出油掺量为2％,DBP为2％时,其复配改性沥青的性能最佳.     

基于MSCR试验评价SBS改性沥青的老化特征

为研究SBS改性沥青在不同老化程度时的性质,该文制备了5种不同SBS含量的改性沥青,利用薄膜烘箱试验(TFOT)、压力老化试验(PAV)进行模拟老化,通过多应力重复蠕变恢复试验(MSCR)等方法分析不同老化程度时的流变学特征。研究结果表明：MSCR可以反映改性沥青与基质沥青在流变学性质上的不同;改性沥青的老化程度与老化温度并非严格正相关,当拌和温度大于163℃时,老化程度明显加快,R对改性剂的老化敏感性强于J_nr;高SBS含量的改性沥青具有更优的整体性能,但是随着老化程度的加深,改性剂带来的性能优势逐渐弱化。     

煤直接液化沥青基道路改性沥青老化性能研究

煤直接液化沥青(DCLA)是煤直接液化过程的副产品,由约50%的沥青类物质和约50%的固体颗粒组成,以DCLA为基础改性剂复合SBS高分子聚合物,制备了道路改性沥青即DCLA-改性沥青。沥青组分对沥青的各项性能有直接影响,并最终体现为改性沥青路面使用性能的改变,因此,研究改性沥青老化后的性能更重要。通过沥青旋转薄膜加热试验(简称RTFOT)模拟DCLA改性沥青老化试验,并对DCLA-改性沥青的老化特性进行研究,建立其微观组分特性和宏观性能的联系。通过分析DCLA改性沥青原料及改性沥青老化前后的分子质量、红外光谱(FTIR)、氧含量等,发现DCLA-改性沥青的老化不是单一反应,是活性物质氧化、轻质组分挥发、沥青分子团聚、SBS分子断裂等多种反应的综合结果,表现为DCLA改性沥青平均分子质量由13 865 g/mol降到11 983 g/mol,氧含量由0.9%升至1.3%,SK90的平均分子质量由1 906 g/mol团聚增长到2 068 g/mol,SBS发生断裂平均分子质量由41 482 g/mol降至20 647 g/mol。DCLA-改性沥青老化性能的变化由体系中沥青质和胶质的变化量决定。沥青质能提高改性沥青的抗老化性,但同时会降低改性沥青本身的延度。为达到JTG F40—2017的I-D改性沥青延度标准,即5℃的延度不小于20 cm,则改性沥青体系中沥青质含量不能超过12.9%,其残留针入度比为72%。胶质能改善改性沥青的低温延度,但胶质是一个不稳定的物质,易被空气氧化生成沥青质,从而造成老化后残留延度降低,这体现在红外谱图中出现的羰基■与亚砜基■。当体系中胶质含量为28%时老化后延度降低率达到70%。控制原料沥青质含量并降低原料中胶质的反应活性是提高改性沥青老化后性能的有效途径。     

基于多应力蠕变恢复评价木质素改性沥青高温性能

基于多应力重复蠕变恢复试验,对短期热氧老化前后不同质量比的木质素改性沥青进行高温蠕变性能研究,根据温度和应力影响的蠕变恢复能力评价指标进行分析。结果表明,木质素改性沥青在高温环境中,其特定的空间结构分子间作用力显著降低,导致沥青黏弹性减弱。在温度和应力加载过程中,沥青的不可恢复弹性变形性能上升,逐渐由弹塑性损伤过渡到蠕变损伤,抵抗永久变形能力开始下降,沥青逐步向非线性流变演变,表现出结构内部出现部分蠕变破坏现象。鉴于沥青线性/非线性流变行为,参考不可恢复蠕变模量的应力敏感性指标判定标准,得到短期老化前后试样的交通等级及非线性流变范围,对道路工程沥青路面建设具有理论和实践价值。     

SBS改性沥青老化特性研究

为研究SBS改性沥青的老化特性,首先对SBS改性剂在热氧和真空加热条件下分别进行模拟老化,分析不同老化条件下SBS的宏观和微观结构变化,然后通过三大指标、多重应力蠕变恢复试验(MSCR)和红外光谱分析SBS改性沥青的老化特性。结果表明:相较于真空加热,热氧老化后的SBS发生严重的交联反应,失去了其原有的弹性和韧性;同时由其制备的改性沥青也出现改性剂颗粒凝聚现象,且高低温性能均有所下降;从官能团的变化可以看出,热氧老化使沥青中的碳元素以及SBS改性剂中丁二烯的■键与氧气反应生成含有羰基的酮、醛类物质。综上可得,热氧老化会引起SBS改性剂的降解和特性损失,同时使基质沥青发生氧化硬化,进而对SBS改性沥青的性能产生影响。     

热氧老化对机场沥青黏附性影响规律研究

针对机场需求制备了SG-1机场抗脱落沥青及作为对比的SBS改性沥青。通过薄膜加热试验(TFOT)和压力老化试验(PAV)模拟沥青老化过程。通过拉拔试验、红外光谱、接触角测试分析沥青黏附性能,结果表明SG-1沥青黏附强度明显优于SBSMA,同时具有更加优异的抗热氧老化能力。     

纳米TiO2协同纳米ZnO/SBS复合改性沥青耐紫外光老化性能评价

高海拔地区强烈紫外光辐照易使沥青路面老化,特殊环境因素要求沥青路面中黏结料须具有良好耐老化性,纳米材料以其独特优点已成为改性沥青研究的重要方向,而纳米材料在沥青中易发生团聚是制约该发展的重要瓶颈.以纳米ZnO、纳米TiO2、聚合物SBS为改性剂,运用硅烷偶联剂(KH-560)对纳米材料表面进行修饰,在此基础上研究基质沥青、SBS改性沥青、纳米ZnO/SBS改性沥青、纳米ZnO/纳米TiO2/SBS复合改性沥青紫外光老化前后物理性能演变规律,利用场发射扫描电镜结合能谱分析(SEM/EDS)研究老化前后纳米ZnO/纳米TiO2/SBS复合改性沥青中Zn、Ti特征元素含量变化及纳米材料分布形态,揭示耐光老化机理.结果显示:经过修饰后的纳米材料在沥青中分散均匀,纳米材料和沥青相容性得到明显改善,在制备过程中两者发生化学反应;紫外光老化后,纳米ZnO/纳米TiO2/SBS复合改性沥青延度保留率为87.72％,软化点增量降幅61.32％,耐老化性能最佳,其老化机理是纳米TiO2对波长为365 nm紫外光波具有良好吸收作用,而纳米ZnO在该波长辐照下易发生光分解,活性降低.     

动态硫化EVA/SBS复合改性沥青动态力学性能的研究

研究动态硫化乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)复合改性沥青的动态力学性能,并与基质沥青和SBS改性沥青进行对比.结果表明,与基质沥青和SBS改性沥青相比,EVA/SBS复合改性沥青的复数模量和抗车辙因子明显增大、损耗因子明显减小,说明其高温弹性和高温抗车辙变形能力增强、温敏性显著下降;动态硫化EVA/SBS复合改性沥青的高温弹性、高温抗车辙变形能力和温敏性进一步改善.     

超声辅助制备SBS改性沥青空化泡数值模拟与性能研究

超声空化效应可以促进沥青的改性,利用Fluent流体仿真软件,对熔融SBS改性沥青流体中超声空化泡进行数值模拟,分析了单个空化泡在膨胀-压缩一个周期内的形态变化以及整个流体域的压强变化,从而计算出单个泡压缩或溃灭时产生的瞬时的高温高压环境以及释放的能量。同时结合超声辅助制备SBS改性沥青实验,通过常规性能的测试,说明超声能提高其高低温性能;离析实验以及荧光显微图像说明超声能细化SBS颗粒,改善SBS颗粒在沥青体系的分散效果;老化后的黏度变化和老化前后的FTIR说明了超声工艺可以提升改性沥青的抗老化性能。     

有机化纳米蒙脱土复合SBS改性沥青的流变与黏弹特性

采用硬脂基三甲基氯化铵(STAC)对纳米蒙脱土(MMT)进行接枝并制备了有机化改性纳米蒙脱土(S-MMT),随后将不同掺量的S-MMT添加到苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青以制备复合改性沥青。借助动态剪切流变仪和弯曲梁流变仪，对S-MMT复合SBS改性沥青进行了高中低温度流变性能和蠕变松弛性能测试，结果表明，S-MMT增强了与SBS改性沥青分子的亲和性、改善了其高温车辙抗性和低温开裂抗性、降低了其累积剪切蠕变变形和永久变形；S-MMT的加入显著提升了SBS改性沥青的流变性能和黏弹变形能力。