SBS改性沥青性能影响因素研究

基于SBS改性沥青的三大指标及储存稳定性分析,采用理论与实验相结合的方法,分别从SBS改性机理、SBS型号、基质沥青标号、无机填料、改性沥青加工工艺及老化等方面对SBS改性沥青性能的影响进行深入分析。结果表明,在SBS与基质沥青充分溶胀的前提下,星型SBS改性沥青性能要优于线型SBS改性沥青;基质沥青的标号越高,SBS对基质沥青的改善效果就越明显,并且受到SBS掺量的限制;无机填料可以显著提高SBS改性沥青的硬度和高温稳定性;合理控制SBS改性沥青加工温度和加工时间,均有利于SBS对基质沥青改性作用的发挥;SBS能够显著提高改性沥青的耐老化性能。     

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。     

老化和再生对沥青流变性能及微观结构的影响

采用动态剪切流变试验和原子力显微镜(AFM)分别测试了原样沥青、老化沥青和三种添加不同再生剂的再生沥青。结果表明:沥青老化后复数模量和车辙因子增大,相位角降低,蜂状结构面积比例、平均面积降低,微观形貌高度减小;老化沥青中加入再生剂后复数模量和车辙因子降低,相位角增大,微观结构各参数均得到不同程度恢复;证明沥青微观形貌特性与流变性能密切相关。     

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。     

硅藻土与蒙脱土协同改善SBS改性沥青性能的研究

为探明硅藻土与蒙脱土协同使用对SBS改性沥青性能的影响,本文通过熔融共混法制备了不同配比的硅藻土/蒙脱土/SBS改性沥青。采用常规物理性能测试、动态剪切流变实验、压力老化和紫外老化实验对硅藻土/蒙脱土/SBS改性沥青的物理、流变和老化性能进行了评价,并利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析了老化过程中改性沥青化学结构的变化。研究表明,硅藻土与蒙脱土协同使用,不仅提高了SBS改性沥青的软化点与黏度,改善了SBS改性沥青的高温抗变形能力,而且有效降低了蒙脱土对SBS改性沥青低温抗裂性能的不利影响,并能够明显减小压力老化和紫外老化对SBS改性沥青软化点和黏度的负面影响,大幅度提高其延度保留率。蒙脱土掺量为1.5%时,硅藻土的适宜掺量为6%。FTIR分析表明,硅藻土与蒙脱土协同使用抑制了SBS改性沥青压力老化和紫外老化后羰基指数的增加与丁二烯指数的降低,增强了SBS改性沥青的抗老化能力。     

SBS改性沥青超热老化机理及疲劳特性

为了揭示不同超热温度对SBS改性沥青的微观机理及疲劳特性的影响,采用傅里叶变换红外光谱法和凝胶渗透色谱法(GPC)实时追踪扫描了细观尺度下SBS改性沥青在不同超热温度的分子基团的变化规律。通过红外光谱定量分析发现,SBS改性沥青在250℃的老化温度下,与163℃老化相比羰基峰高提高了17倍,峰面积提高了7倍;GPC分析结果表明,随着超热老化温度升高,SBS改性沥青的重均相对分子质量明显降低,GPC峰的扩展值逐渐增大,证明老化程度在增加,因此不同超热温度对SBS改性沥青老化影响显著;通过研究SBS改性沥青混合料组合结构疲劳特性发现,随着超热老化温度的升高,SBS改性沥青混合料的复合梁疲劳寿命逐渐减小,SBS改性沥青超热老化趋势明显,沥青胶结料明显硬化。因此,采取措施降低SBS改性沥青混合料的超热拌和温度,或开发新型抗氧能力强的改性剂替代传统SBS改性沥青的SBS改性剂,对提高SBS改性沥青混合料在钢桥面铺装中的使用寿命具有重要意义。     

老化沥青砂浆损伤愈合性能研究

为研究老化作用对基质沥青砂浆和SBS改性沥青砂浆损伤自愈性能的影响,从内部条件和外部环境两方面,选取不同的影响因素,进行四因素三水平的正交试验设计,采用UTM-100万能试验机对两种沥青砂浆进行损伤—愈合—再损伤试验,选取破坏应变和断裂韧性作为自愈合评价指标对其进行分析。试验结果表明:以破坏应变作为愈合指标评价基质沥青砂浆的愈合性能不够准确全面,而断裂韧性能更合理的呈现两种沥青砂浆在不同条件下的愈合规律和差异;在4个影响因素中,老化程度对两种沥青砂浆损伤愈合影响最大;在相同的试验条件下,SBS改性沥青砂浆有较好的抗疲劳和抗开裂的能力,而与基质沥青砂浆相比愈合效果不明显,愈合温度、愈合时间、老化程度、损伤程度四个影响因素下基质沥青砂浆拥有更好的愈合能力。     

多聚磷酸改性沥青老化前后高温流变性能

基于动态剪切流变(DSR)试验,对老化前后三种改性沥青:多聚磷酸(PPA)改性沥青、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青及SBS-PPA复合改性沥青的高温性能进行分析。结果表明:在不同温度及老化作用下,与SBS改性沥青相比,PPA改性剂对沥青高温流变性能的改善更为突出,沥青中黏性成分减小,弹性成分增加。在SBS改性沥青中添加PPA可以明显增强改性沥青的弹性,降低其黏性,SBS-PPA复合改性沥青的高温性能优于SBS改性沥青。在长期老化下,PPA和SBS-PPA复合改性沥青中由储存模量G′占主导作用转变为损失模量G″占主导作用的温度转化点都较高,温度转化点:PPASBS-PPASBS。对于SBS改性沥青,温度和频率比老化作用对复数模量G*和相位角δ的影响更大,而PPA和SBS-PPA复合改性沥青受老化影响较大,随着老化程度的加深,可以在较宽的温度和频率范围内保持一定的弹性来抵抗变形。PPA改性沥青在老化前后,不同温度和频率下都具有较高的车辙因子G*/sinδ,且老化后G*/sinδ增加的最多,高温抗车辙能力更强,其次是SBS-PPA复合改性沥青。     

老化对改性沥青微观结构及疲劳性能的影响

为了研究老化对改性沥青微观结构及疲劳性能的影响,通过沥青常规指标测试试验、动态剪切流变（DSR）试验和AFM测试试验,从宏细观角度分析了老化前后苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物（SBS）改性沥青和胶粉改性沥青的针入度、延度和软化点及疲劳性能、微观结构的变化情况。结果表明：随着老化程度的加深,两种改性沥青的稠度、硬度增加,高温性能得到改善,而温度敏感性变低,低温抗裂性能变差。综合分析针入度比、延度比和软化点比得出胶粉改性沥青的抗老化性能优于SBS改性沥青;随温度的降低、频率的增大和老化程度的加深,两种改性沥青的抗疲劳性能变差;微观结构观测结果显示,SBS改性沥青具有"蜂型结构",老化后"蜂型结构"的体积增大、高度增加、数量减少;胶粉改性沥青没有"蜂型结构",胶粉颗粒与沥青在共混共融过程中发生溶胀、脱硫和降解等行为会影响沥青中"蜂型结构"的形成;老化前后胶粉改性沥青表面形貌粗糙度和高度变化不大;胶粉改性沥青的抗疲劳、抗老化和高温性能总体优于SBS改性沥青。     

SBS改性沥青超热老化模式下氧化与挥发的贡献机理

利用宏观和微观分析相结合的方法,定量分析了SBS改性沥青超热老化模式下氧化与挥发的贡献机理。通过研究不同老化温度下常规三大指标,DSR流变车辙因子分别在空气氛和高纯氮气氛下老化的衰变规律,并结合傅里叶变换红外光谱微观表征手段,定量计算出SBS改性沥青超热老化过程中氧化与挥发的贡献率,得出SBS改性沥青在超热老化模式下,其老化机理是以SBS分子中的双键被氧化为主要因素,但随着超热老化温度升高,小分子挥发等非氧化因素逐渐成为超热老化的又一主要因素。宏观分析中,从普通老化的163℃到超热老化的198℃,氧化与挥发对SBS改性沥青针入度衰减的贡献率比由6∶4变为1∶1;对延度衰减的贡献率比由7∶3变为1∶1;对车辙因子的贡献率比由24∶1变为2∶1;而红外光谱微观分析中,氧化与挥发对SBS改性沥青超热老化后不饱和双键的衰减贡献率比由7∶3变为1∶1。     

微波胶粉改性沥青的热老化性能

设计不同时间及温度条件对微波胶粉改性沥青进行老化试验,通过沥青三大指标及动态剪切流变试验,分析了微波胶粉改性沥青在热氧老化作用下性能的变化,并建立热老化动力学方程以揭示微波胶粉改性沥青在老化作用下的性能变化规律。研究结果表明:微波胶粉改性沥青在热氧老化作用下,其内部轻质组分大量逸出,同时部分转变为沥青质等重质组分,沥青变得脆硬,高温抗变形能力提高,而温度和时间的提高均会促进沥青老化程度的加深;微波胶粉改性沥青老化过程中仍存在强烈的胶粉溶胀与降解反应,两种作用共同促进了微波胶粉改性沥青180℃特殊的流变性;采用软化点作为老化参数建立的老化动力学方程能够准确模拟微波胶粉改性沥青的老化进程。     

SBS改性沥青高温流变性能与相态结构的关系

为量化表征SBS改性沥青网络化程度,确定控制其高温性能的形态学参数,采用荧光形态学方法、多重应力蠕变回复试验、频率扫描试验分别对5种掺量、6个剪切时间的线型SBS改性沥青在64℃下的荧光数字图像、不可恢复蠕变柔量、频率敏感性进行了定量分析。结果表明:通过增大改性剂掺量、延长剪切时间,SBS改性沥青高温流变性能得到改善。SBS掺量低于5%时,仅靠延长剪切时间无法形成网络结构;相同剪切时间下,增大SBS掺量即可形成网络结构。本文选取图像连通域和面积比率共同描述SBS改性沥青的相态变化特征,并建立了流变指标与形态学参数间的关系模型,为直接利用形态学方法预估、评价改性沥青高温性能提供理论依据。     

复合微胶囊填充型环氧树脂自修复复合材料的老化性能

采用浇注成型法制备新型环氧树脂-脲醛树脂@2-甲基咪唑复合微胶囊(E-51-UF@2-MI复合微胶囊)/环氧树脂自修复复合材料,研究湿热老化(65℃去离子水)、化学腐蚀(40%硫酸溶液、40%氢氧化钠溶液)、395 nm紫外线老化对新型自修复复合材料拉伸强度、弯曲强度和自修复性能的影响。结果表明,新型自修复复合材料在65℃去离子水中浸泡8 h后,吸湿率达到稳定状态,最大吸湿率为0.15%;在40%硫酸溶液中浸泡4 d,拉伸强度和弯曲强度最小损失率分别为25.7%和21.6%;在40%氢氧化钠溶液中浸泡5 d,拉伸强度和弯曲强度最小损失率分别为22.5%和19.8%;经紫外线老化4 d,拉伸强度和弯曲强度最小损失率分别为26.1%和46.1%;在40%硫酸溶液和395 nm紫外线老化条件下,修复率呈现下降趋势,而在40%氢氧化钠溶液腐蚀条件下,其修复率先略有上升后不断下降。自修复性能下降原因在于:基体老化、微胶囊老化,以及微胶囊与基体的脱离。     

热老化后SBS改性沥青的微观结构及自愈合性能EI北大核心CSCD

采用动态剪切流变仪(DSR)和原子力显微镜(AFM),分别对原样沥青、经旋转薄膜烘箱(RTFO)老化后和压力老化(PAV)后的SBS改性沥青进行测试,分析SBS改性沥青在不同老化程度、损伤程度、自愈时间和自愈温度等因素的影响下,其自愈合性能的变化规律。通过四因素三水平的正交实验,得到影响SBS沥青自愈合能力的最大因素;利用原子力显微镜观测不同老化程度下SBS改性沥青的微观结构。结果表明,影响沥青自愈合性能的最大因素是老化程度,其后依次是损伤程度、愈合温度和愈合时间;综合原子力显微镜的观测结果,沥青经老化作用后表面越粗糙,其自愈性也就越差。     

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。     

改性再生剂在老化沥青中的扩散规律研究

采用模拟扩散试验,对比了3种不同组成的再生剂在老化沥青中的扩散规律,通过原子力显微镜(AFM)、凝胶渗透色谱(GPC)对不同扩散位置的沥青微观结构及分子量分布进行测定,分析了不同种类再生剂的扩散机理。结果表明,随着扩散深度的增加,再生剂的作用效果逐渐减弱,老化沥青中相互吸附的沥青质团阻碍大分子量的改性组分在沥青中扩散,通过对沥青质分散可使改性再生剂与低粘度再生剂的扩散水平接近,研究成果对再生路面的性能提升提供技术参考。     

煅烧高岭土对沥青老化性能影响的试验研究

为改善沥青路面路用性能,延长使用寿命,研究煅烧高岭土(CK)改性沥青的抗老化性能。通过旋转薄膜烘箱(RTFOT)、压力老化容器(PAV)、动态剪切流变仪(DSR)和傅里叶红外光谱(FT-IR)分析CK对沥青老化性能的影响以及沥青老化前后的化学官能团变化。结果表明：随着CK掺量的增加,沥青软化点和粘度逐渐升高,针入度和延度有所降低,同时CK使沥青具有较高的复剪切模量,当CK掺量为15%时,抗车辙性能最优;CK显著降低了基质沥青软化点指数(SPI)、粘度指数(VAI)和复剪切模量指数(CMAI),大幅提高了针入度保留率(PRR)和相位角指数(PAI);FT-IR试验表明,CK抑制了基质沥青热氧老化时羰基指数(I_C=O)和亚砜基指数(I_S=O)的产生,从而有效地改善了沥青的抗老化性能。     

沥青的老化机理与疲劳性能关系的研究进展

疲劳性能是影响沥青路面长期使用性能的重要因素.长寿命沥青路面概念的提出使沥青路面的耐久性研究,尤其是沥青材料的老化与沥青路面疲劳特性的相互关系引起了广泛的关注.环境因素导致沥青的轻组分挥发、含氧官能团增加,使沥青材料变硬、粘结性降低,更易造成沥青路面的疲劳开裂.沥青的老化影响沥青路面的耐久性,导致沥青路面的使用寿命缩短.沥青路面的抗疲劳性能的研究涉及到沥青的老化、改性剂的选择、沥青的自愈合性能和疲劳性能的测试方法及综合模型的建立等相关因素.本文详细分析了沥青的老化机理与沥青路面的疲劳性能之间的联系,从沥青老化过程中化学组成的变化、沥青老化性能的影响因素、沥青的自愈合性能对老化及疲劳性能的影响、聚合物/纳米材料和复合改性对改性沥青抗老化性能及疲劳性能的改善、沥青及沥青混合料疲劳性能的测试方法以及沥青混合料疲劳损伤模型等方面,对沥青老化与疲劳性能相互关系的相关研究工作进行了综述.分析表明,综合考虑多因素效应来研究沥青路面的抗疲劳性能对提高沥青路面的耐久性非常重要,本文可为延长沥青路面疲劳寿命的理论研究及解决措施提供参考.     

铜导电胶老化性能的研究

将铜导电胶进行热老化、自然老化、耐水等试验，以研究其老化性能，并探求改善铜胶抗老化性能的途径。结果表明：铜胶的抗老化性能好，其主要影响因素是树脂与铜粉用量之比。