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/胶粉复合改性中海沥青的热储存稳定性

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)改性中海沥青难以热储存稳定,将SBS、脱硫胶粉和相容剂经密炼机共混后改性中海沥青,制备了热储存稳定的复合改性沥青。采用改性沥青离析试验与显微结构分析研究了SBS与脱硫胶粉比例、相容剂种类和用量、胶粉粒径等对复合改性沥青热储存稳定性的影响。结果表明,当相容剂在复合物中质量分数不小于1%、SBS/脱硫胶粉质量比为2/3~1/1时,复合改性沥青热储存稳定。根据稳定形成条件及显微结构分析,脱硫胶粉与SBS可产生力化学结合,能减小与沥青的密度差;相容剂能提高SBS、脱硫胶粉与沥青的结合。从而能改善复合改性沥青的热储存稳定性。     

新型高黏度改性沥青的研发和应用

针对杭州湾大桥桥面铺装对高黏度改性沥青的技术要求,研发了一种新型高黏度改性沥青。通过分析基质沥青、SBS、化学助剂的红外光谱,在研究沥青改性过程中微观结构变化规律的基础上,提出了采用SBS加化学接枝反应剂（增黏剂）TW-1和增容剂TW-2的沥青改性配伍设计,使改性沥青在提高低温延度、弹性恢复能力的同时,大幅度提升了60℃动力黏度,而施工和易性不受影响,产品在杭州湾大桥工程中得到了成功的应用。     

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。     

新型温拌沥青改性剂制备与性能研究

以苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、C9石油树脂、硫化剂为原料制备新型温拌沥青改性剂对基质沥青进行改性,测定改性沥青的针入度、软化点、延度来探讨不同组分配合比的新型温拌沥青改性剂对基质沥青性能的影响。结果表明:新型温拌沥青改性剂中SBS、C9石油树脂和硫化剂最佳配合比为5∶3∶6,改性剂的最佳掺量为6%(wt,质量分数),最适宜的拌合温度为150℃,制得的新型温拌沥青的针入度为62.9/0.1mm、软化点为56℃、延度为130mm,黏度为0.152Pa·s,改性效果最佳。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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...     

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。     

包装废聚丙烯复合改性沥青防水材料研究

利用回收的包装废弃聚丙烯、废胶粉代替普通聚合物改性剂，采用复合改性的技术方法，对普通沥青进行改性，提高基质沥青的防水性能。结果表明，改性后沥青的软化点、5℃延度提高，针入度降低，不透水性得到明显提高；不同混合比改性效果显示复合改性沥青综合性能优于单一改性剂直接改性。通过FT-IRF、微观结构分析，对复合改性沥青的高、低温性能，抗变形能力进行了研究，表明改性剂的溶胀及其与沥青形成的空间网络结构、银纹支化、应力剪切作用是产生改性效果的重要原因。     

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。     

橡胶粉/SBS复合改性沥青胶结料的制备与性能研究

选择70#道路石油沥青作为基质沥青,将3%(质量分数)SBS和不同掺杂含量(5%,10%,15%和20%(质量分数))的橡胶粉作为改性剂掺入基质沥青,制备了橡胶粉/SBS复合改性沥青胶结料。通过针入度、软化点、延度和粘度等指标,研究了橡胶粉掺杂含量对复合改性沥青性能的影响,确定了其最佳掺杂量。采用荧光显微镜观察样品的荧光图像,借助傅里叶红外光谱(FT-IR)对样品的改性机理进行分析,采用室内热氧化老化试验研究了样品的抗老化性能。结果表明,当橡胶粉的掺杂量为15%(质量分数)时,复合改性沥青的针入度较低,软化点、延度和粘度均达到最大值,分别为64.8℃,18.1 cm和751 Pa·s,且复合改性沥青的颗粒细小,SBS和橡胶粉分散良好,没有发生明显的交联;FT-IR分析发现,复合改性沥青的吸光度随着橡胶粉掺杂量的增加而降低,特征峰的位置没有发生改变,复合改性沥青没有产生新物质,改性过程属于物理改性;老化性能测试发现,橡胶粉/SBS复合改性沥青的效果优于SBS改性沥青,随着橡胶粉掺杂量的增加,复合改性沥青的抗老化性能先增大后降低,当橡胶粉的掺杂量为15%(质量分数)时,抗老化性能最佳。     

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%。     

费托蜡温拌沥青结合料相容性的评定方法

用溶解度参数计算、离析软化点差值测试、差示扫描量热分析和原子力显微镜微观扫描等方法对比研究了苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)和费托蜡(Sasobit)改性(温拌)剂与70#A基质沥青间的相容性。结果表明,溶解度参数δ不能体现分子量对聚合物相容性的影响,且沥青和某些改性剂均为高分子量的多相结构,共混后的结构复杂,不能简单地将改性沥青当作一个整体。因此,不能使用Hildebrand理论计算公式评价改性剂与基质沥青间的相容性。Sasobit的加入不仅提高了基质沥青的玻璃化转变温度,还明显改变了基质沥青吸热峰曲线的形状,因而与基质沥青良好相容。SBS和Sasobit复合改性剂的加入,大大降低了改性剂与基质沥青间的相容性。     

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。     

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。     

不同类型SBS改性剂复合改性沥青性能影响研究

为对比苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性剂的结构类型、嵌段比、拉伸模量对复合改性沥青高低温性能影响情况及原因，选取4种不同类型的SBS改性剂，根据类型进行复合改性，对单掺、复合改性沥青的常规性能进行测试，结合傅里叶红外光谱图、荧光显微镜观察图以及扫描电镜观察图对其性能差异原因进行分析。结果表明：不同类型SBS改性剂的复合改性机理仍为物理改性，性能差异的原因是改性剂类型的区别使聚合物颗粒发育后内部交联结构和分散程度的不同；复合改性后星型改性剂因微团聚作用将线型SBS进行交缠、裹挟形成结构更强、颗粒更大的结构，而两种线型聚合物复合改性后分散性更好；结构类型对复合改性沥青性能影响相较于嵌段比、拉伸模量更显著。     

改性沥青微观结构及低温性能的研究

利用红外光谱(IR)、原子力显微镜(AFM)和弯曲梁流变仪(BBR)研究了3种道路工程常用沥青(基质沥青、SBS改性沥青和胶粉改性沥青)的微观结构和低温性能,分析了改性剂对沥青性能的作用机理。结果表明,改性剂与沥青发生了物理共混和化学改性双重作用,形成稳定的结构,具有良好的相容性。改性剂与沥青形成的特定结构可以很好地吸附沥青中的轻组分,使沥青黏度增大。BBR实验发现,改性沥青的低温性能优于基质沥青,且不同种类沥青的低温性能的适用温度范围不同,为寒冷地区道路建设中沥青种类的选择提供了依据。