基于分子动力学的胶粉改性沥青中胶粉与沥青相容性研究

为了研究胶粉改性沥青中胶粉与沥青之间的相容性,采用Materials Studio分子模拟软件,构建了沥青四组分代表分子模型与橡胶代表分子模型;同时以四组分分析试验为基础,构建了沥青分子组,在不同温度下对沥青分子组模型和橡胶代表分子模型进行了分子动力学计算,得到了两者的溶解度参数和分子势能.结果表明:沥青体系溶解度参数随着温度的升高逐渐减小;在160℃下沥青溶解度参数与橡胶代表分子——丁苯橡胶(SBR)溶解度参数差值达到最小,沥青与橡胶分子之间的势能达到最大,表明在160℃下沥青与胶粉达到最佳相状态;胶粉改性沥青整体相容稳定.     

改性沥青的流变性和储存稳定性研究

以高富AH-50为基质沥青分别制备SBS、胶粉和EVA改性沥青,利用动态剪切流变仪(DSR)分析不同种类改性沥青动态黏弹参数(储存模量G'和损失模量G″)随频率和温度的变化,结合60℃稳态流动试验和Carreau模型表征沥青的流变性能,并用储存稳定指数IS表征不同改性剂与沥青的相容性能。结果表明:试验范围内,随频率的增加G'和G″逐渐变大,相同频率下G'明显小于G″,改性沥青以黏性成分为主,且两者的差值在低频和高温下较大;与基质沥青相比,SBS和胶粉改性沥青的临界剪切速率γc降低幅度远大于EVA改性沥青的γc,SBS和胶粉的掺加使沥青偏离牛顿流体的程度更大,对剪切的敏感性更高;SBS和胶粉与沥青的相容性较差,在相分离时SBS迁移至上段,胶粉迁移至下段,而EVA与沥青的相容性较好,体系不易发生相分离。     

废旧轮胎橡胶粉改性沥青结合料相容性评价研究

采用溶解度参数计算、离析软化点差值测试和原子力显微镜微观扫描等方法,对比研究了SBS和废旧橡胶轮胎粉与70#A级基质沥青间的相容性。结果表明,单一评价体系不能准确评定橡胶粉与基质沥青间的相容性,须结合QQ种分析方法综合评定。橡胶粉颗粒与基质沥青存在相对分子质量、溶解度参数、化学结构和热稳定性等方面的差异,属于热力学相容性较差体系;但两者间存在工艺相容性,即可通过机械搅拌的方法实现物理混容。     

多尺度纳米材料对沥青流变和老化性能的影响

采用布氏旋转黏度、动态剪切流变和弯曲梁流变试验,同时结合红外光谱试验对比研究了多尺度纳米材料对不同老化状态下4种沥青——SK-70和Alfa-70基质沥青、SBR和SBS改性沥青(SBRMA, SBSMA)流变性能的影响.结果表明:4种沥青经多尺度纳米材料改性后,布氏旋转黏度、复数模量及车辙因子均得到不同程度的提高;长期热氧和光氧老化后的疲劳因子降低,即抗疲劳性能得到改善,且对SBRMA的改善最明显.相比未改性沥青,多尺度纳米材料改性后4种沥青在各种老化方式下的复数模量老化指数均降低,而且SBSMA和SBRMA这2种聚合物改性沥青老化前后的丁二烯指数差值也降低,即4种沥青的耐热氧和耐光氧老化性能同时得到有效改善,且对SBRMA的改善效果最好.多尺度纳米材料提高了2种基质沥青的低温连续等级温度,但同时在一定程度上降低了2种聚合物改性沥青的低温连续等级温度.     

胶粉复配RET改性沥青老化前后流变特性与老化机理

采用动态剪切流变和弯曲梁流变试验,研究了胶粉复配反应性弹性体三元共聚物(RET)改性沥青经历短期及长期老化前后的高低温流变特性,并与SBS复配RET改性沥青进行了对比;通过原子力显微镜对胶粉复配RET,SBS复配RET改性沥青老化前后的改性机理进行了初步分析.结果表明:胶粉、RET的掺入能改善沥青老化前后的高温性能;相比于SBS复配RET,胶粉复配RET对短期老化前后沥青的高温性能改善更显著,且长期老化后其劲度模量增长幅度更低;随着RET掺量的增加,胶粉复配RET,SBS复配RET改性沥青老化前后的高温抗变形能力随之增强,其低温性能变化不大;胶粉复配RET改性沥青的微观形态中出现明显的"黑白斑点"结构,相较于SBS复配RET改性沥青,胶粉复配RET改性沥青老化后的黏结力与耗散能提高,弹性模量降低,抗老化性能更好.     

废胶粉改性沥青改性机理

采用高速剪切设备,以70~#沥青,0.60 mm(30目)废轮胎橡胶粉制备废胶粉改性沥青.利用红外光谱(IR)、热重(TG)、扫描电镜(SEM)和动态剪切(DSR)分析的方法,分析了废胶粉微观结构对改性沥青性能的影响,研究了两者之间相互作用的机理.结果表明:废胶粉与沥青能够均匀混合,既有物理共混又有化学反应,形成稳定的整体,具有良好的相容性;胶粉颗粒的表面网状结构可很好地吸附沥青,使沥青黏度增大,感温性降低;动态剪切试验证明,胶粉改性沥青呈非均相,具有复杂的相态结构;沥青的技术性能得到改善,为废胶粉改性沥青的进一步应用提供了微观理论上的依据.     

基于灰色系统理论的橡胶粉改性沥青性能评价

采用灰色关联分析法探讨了橡胶粉与基质沥青的相容性以及改性沥青的性能。关联度的结果表明,对胶粉改性沥青改性效果起主要作用的是基质沥青的芳香分含量和沥青质含量。胶粉的掺量对改性沥青的针入度性能有较高的关联度。     

基质沥青老化前后多尺度特性研究

分别采用元素分析法与凝胶渗透色谱探究老化对基质沥青元素组成以及相对分子质量变化的影响,并采用动态剪切流变试验研究了老化对基质沥青宏观黏弹特性的影响,同时通过统计分析研究了基质沥青微观特性与宏观性能之间的联系.结果表明:老化会导致基质沥青内部氧元素含量大幅增加,并促使芳碳率与缩合指数提高,同时老化会促进基质沥青相对分子质量分布整体往大分子方向移动,重均相对分子质量得到显著提高;基质沥青微观特性与宏观性能之间具有良好的相关性,表明沥青的宏观性能是其微观特性在宏观层面的体现,而微观特性对其宏观路用性能具有直接影响.     

复杂环境因素影响下沥青混合料自愈合性能

通过半圆弯拉试验,以断裂能密度为愈合指标,分别研究了沥青种类、损伤程度、老化程度、愈合温度及愈合时间对沥青混合料自愈合性能的影响,并运用数字散斑技术对其损伤和自愈合过程进行了观测.结果表明:损伤程度对沥青混合料的自愈合能力影响最为显著;胶粉改性沥青混合料的自愈合效果最好;损伤程度和老化程度对自愈合能力起负面作用;当提高愈合温度时,沥青混合料的自愈合能力增强;随着愈合时间的增加,沥青混合料自愈合速度相对降低;基质沥青混合料经过短期老化后裂缝自愈合速度最快.     

废胶粉改性沥青溶解度的判别与比较

对胶粉在沥青中脱硫降解后的溶解度测试法进行比较研究。认为离心法与抽提法两种皆可用，但离心法对抽提法有正误差。提高温度会使沥青与橡胶之间的传质增加，溶解量增大。增加胶粉加入量会提高沥青的粘度，使体系内部之间的传质下降，以百分比计的橡胶的表观溶解度下降，但橡胶的绝对溶解量仍会增加。     

Evaluation of the compatibility between rubber and asphalt based on molecular dynamics simulation

Using of rubber asphalt can both promote the recycling of waste tires and improve the performance of asphalt pavement. However, the segregation of rubber asphalt caused by the poor storage stability always appears during its application. Storage stability of asphalt and rubber is related to the compatibility and also influenced by rubber content. In this study, molecular models of different rubbers and chemical fractions of asphalt were built to perform the molecular dynamics simulation. The solubility parameter and binding energy between rubber and asphalt were obtained to evaluate the compatibility between rubber and asphalt as well as the influence of rubber content on compatibility. Results show that all three kinds of rubber are commendably compatible with asphalt, where the compatibility between asphalt and cis-polybutadiene rubber (BR) is the best, followed by styrene-butadiene rubber (SBR), and natural rubber (NR) is the worst. The optimum rubber contents for BR asphalt, SBR asphalt, and NR asphalt were determined as 15%, 15%, and 20%, respectively. In addition, the upper limits of rubber contents were found as between 25% and 30%, between 20% and 25%, and between 25% and 30%, respectively.     

SBS，SBR改性沥青抗紫外线老化性能对比

对低温性能较好的SBS,SBR这2种改性沥青在薄膜烘箱老化试验(thin film oven test,TFOT)以及经不同时长紫外线老化后的性能进行了室内试验分析对比.结果表明,SBR改性沥青原样及经薄膜烘箱老化后,其低温延展性能明显优于SBS改性沥青,但在接受一定时间的紫外线照射后,SBR改性沥青的低温延度发生骤减,相同温度下其延度不及SBS改性沥青,说明SBS改性沥青的抗紫外线老化性能比SBR改性沥青好,这为高寒、高海拔地区沥青路面改性剂的选择提供了新的参考.     

SBR胶乳掺量对改性乳化沥青性能的影响

为研究丁苯橡胶(SBR)胶乳掺量对改性乳化沥青性能的影响,对不同SBR胶乳掺量的改性乳化沥青进行针入度、软化点、延度和储存稳定性试验,并采用动态剪切流变仪(DSR)和弯曲梁流变仪(BBR)测试了SBR胶乳掺量对改性乳化沥青高低温性能的影响.结果 表明:随着SBR胶乳掺量的增加,改性乳化沥青的延度、软化点及软化点差逐渐增大,针入度降低;相同温度下,随着SBR胶乳掺量的增加,改性乳化沥青的复数模量、车辙因子和蠕变速率逐渐增大,劲度模量、相位角逐渐减小;综合考虑SBR胶乳掺量对改性乳化沥青各项性能指标的影响,SBR胶乳的建议掺量为4％.     

温拌橡胶沥青混合料路面技术试验研究

基于表面活性温拌沥青路面技术平台,进行了温拌橡胶沥青混合料路面试验研究与上海首次工程试点应用,表明温拌橡胶沥青混合料与热拌橡胶沥青混合料性能相近,温拌橡胶沥青路面技术显著降低了橡胶沥青路面生产施工能耗与污染排放,路面具有良好压实特性与使用性能。     

改性沥青防水卷材可溶物含量影响因素分析

研究分析了胎基布浸油量、聚合物溶胀后可溶性以及胶粉中可溶物含量等相关因素对PY类改性沥青防水卷材可溶物含量的影响。结果表明,胎基布浸油量和胶粉溶胀工艺是影响PY类改性沥青防水卷材可溶物含量不确定性的主要因素。其中,胶粉溶胀时间越长、溶胀工艺温度越高,其最终的可溶物含量越高;胎基布浸油量对PY类改性沥青防水卷材可溶物含量的指标起决定性作用。     

SBS与橡胶粉改性沥青排水性沥青路面的对比

介绍了排水性沥青路面的主要特点,进行了SBS与橡胶粉改性沥青排水性沥青路面的对比研究,研究表明,SBS改性沥青在力学方面均优于橡胶粉改性沥青,橡胶粉改性沥青可以变废为宝,研究价值较高。     

废胶粉改性沥青改性机理及其性能研究

从沥青和废胶粉的化学成分和分子结构入手,介绍了沥青及废胶粉的种类、胶粉多种粉碎工艺以及废胶粉沥青改性的生产方法,分析了废胶粉改性沥青的改性机理,并参考国内外专家的研究结果给出了影响废胶粉改性沥青性能的各种可能因素,最后论述了废胶粉改性沥青的路用性能。     

橡胶沥青及其老化特性研究

制作了普通橡胶沥青和脱硫橡胶沥青,并进行了橡胶颗粒影响、测力延度和老化性能试验.结果表明：经过高速剪切工艺,大颗粒的脱硫橡胶粒在沥青里大多分散成细小颗粒,而普通橡胶粉剪切后基本保持原有颗粒核心.在老化过程中,橡胶颗粒核心有较强的继续溶胀反应,这导致普通橡胶沥青的一些流变性指标与基质沥青老化趋势相反,此反应在薄膜加热试验(TFOT)短期老化下尤为明显.脱硫橡胶沥青的路用性能和抗老化性能优于基质沥青,但均不如普通橡胶沥青.     

橡胶粉掺量对环氧沥青及其混合料性能的影响

通过黏度、拉伸、马歇尔、车辙和低温弯曲试验分析了掺2%~10%（质量分数）橡胶粉的改性环氧沥青及其混合料的性能.结果表明：掺橡胶粉后,改性环氧沥青的容留时间略有缩短,断裂延伸率有所提高,其中掺6%橡胶粉的改性环氧沥青断裂延伸率可达261%;与普通环氧沥青混合料相比,掺2%,4%,6%橡胶粉的改性环氧沥青混合料其高温稳定性能良好,低温脆性均有所改善,且掺4%,6%橡胶粉的改性环氧沥青混合料低温强度较高、变形能力较好.