基于凝胶渗透色谱法的改性沥青中SBS降解行为研究

为了探明改性沥青中SBS(苯乙烯-丁二烯嵌段聚合物)在施工及使用过程中的老化行为,通过对改性沥青在RTFOT、PAV老化前后的凝胶色谱分析研究了SBS的降解过程.结果表明:改性沥青经历RTFOT老化后有少量SBS交联结构发生降解,对沥青仍具有较好的改性效果:改性沥青经历PAV老化后SBS发生严重降解,平均分子质量显著下降,部分SBS丧失对沥青的改性效果:线性和星型2种类型SBS的老化程度不同;荧光显微观测试验结果与GPC分析结论一致,证明GPC分析方法能有效表征SBS的降解过程.     

干湿-冻融循环作用下沥青水老化的微观特性

模拟杭州夏季高温高湿、冬季微冻融的气候特点,在综合考虑循环次数、热、氧及水等因素的基础上,设计室内干湿-冻融循环试验,采用薄膜烘箱对基质沥青和SBS改性沥青进行短期老化,借助红外光谱(FTIR)与凝胶渗透色谱(GPC)分析了干湿-冻融循环作用下沥青特征官能团和相对分子质量变化,探究沥青水老化的微观特性.结果表明:随着干湿-冻融循环次数的增加,在热(60℃)氧化条件较为温和的情况下,基质沥青与SBS改性沥青中羰基的特征峰在FTIR图谱中变化较小,以至观测不到;亚砜基指数明显增大,丁二烯指数明显减小;数均相对分子质量、重均相对分子质量、分散度及大分子区(LMS)含量均逐渐增大.推荐采用亚砜基指数和LMS含量来定量表征沥青在干湿-冻融循环作用下的水老化程度.FTIR与GPC试验均表明,在水环境中,干湿-冻融循环作用将加剧沥青材料的老化;SBS改性沥青的抗水老化性能优于基质沥青.     

老化对胶粉和SBS改性沥青流变性能的影响

为研究短期老化作用对胶粉(CR)改性沥青和SBS改性沥青流变性能的影响,通过旋转薄膜烘箱试验(RTFOT)对CR改性沥青和SBS改性沥青进行短期老化,然后在不同温度和荷载频率下进行动态剪切流变试验(DSR),结合扫描电子显微镜(SEM),对CR改性沥青和SBS改性沥青的流变性能和微观结构进行了研究.结果表明:老化前橡胶粉及SBS改性剂都能与沥青达到良好共融,老化后SBS改性剂与沥青的界面结合状况却差于橡胶粉与沥青的界面结合状况;老化作用使CR改性沥青和SBS改性沥青由储存模量G′(弹性)占主导作用转向由损失模量G″(黏性)占主导作用的温度转化点向高温转移;短期老化作用在高温下对SBS改性沥青产生的影响较大;短期老化前后,CR改性沥青较SBS改性沥青具有更强的高温抵抗变形能力和抗车辙能力;随加载频率增大,2种改性沥青的高温抗车辙能力都得到增强.     

耦合老化作用下混合料中SBS改性沥青的老化行为研究

通过动态剪切流变试验(DSR)和弯曲流变试验(BBR),测试了老化前后苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青的复数模量G*、相位角δ、劲度模量S和蠕变速率m,对比研究了热、紫外光、荷载3种环境因素两两耦合老化对SBS改性沥青性能的影响,并用红外光谱(FTIR)分析了经不同耦合老化方式作用后SBS改性沥青的官能团变化情况.结果表明:光热耦合作用对SBS改性沥青老化程度的影响相对严重,其余2种耦合老化下沥青老化程度较小;3种耦合方式对SBS改性沥青官能团的影响不同,光热耦合老化后的沥青主要表现为丁二烯键的断裂和羰基增加,热荷耦合老化主要使沥青中羰基增加,光荷耦合老化主要使沥青中部分丁二烯基的降解和羰基微量增加.     

不同老化方式对重交道路沥青性能评价的研究

选取5种国内常用的重交道路沥青样品通过在薄膜烘箱老化(TFOT)和旋转薄膜烘箱老化(RTFOT)不同方式下进行老化性能分析。结果表明:TFOT与RTFOT老化后的五种沥青样品发生了不同程度的老化衰减,借助老化性能指标(软化点、针入度比、60℃运动粘度、10℃及15℃延度、质量损失)分析得出RTFOT老化后的沥青各项指标衰减程度更大。     

热氧老化沥青多次损伤-愈合性能

为研究沥青在多次损伤条件下的愈合性能,采用动态剪切流变(DSR)仪中的时间扫描模式对沥青进行损伤-愈合循环加载试验,以沥青愈合期间的复数模量恢复程度(即愈合指数)为愈合指标,分析了不同热氧老化程度下70~#基质沥青与SBS改性沥青多次损伤-愈合性能规律,并结合沥青傅里叶红外光谱(FTIR)试验,以特征官能团峰面积比定量分析了沥青功能基团的组成和含量对其自愈能力的影响.结果表明:沥青愈合指数随损伤-愈合次数的增加而减小,首次损伤时沥青愈合指数减小程度最大.老化程度对沥青愈合指数影响显著,表现为老化程度越高愈合指数越小.SBS改性沥青多次损伤-愈合和老化后的愈合性能均优于70~#基质沥青,SBS改性剂可增强沥青的抗疲劳损伤能力和抗老化能力.沥青中大分子含量越高,分子扩散速率越慢,自愈能力越弱;轻长型分子含量越高,分子扩散速率越快,自愈能力越强.     

石墨烯对橡胶复合改性沥青抗老化性能的影响

针对石墨烯橡胶复合改性沥青、SBS改性沥青和橡胶 SBS复合改性沥青进行薄膜烘箱试验（TFOT）和不同时间（20、40、60h）条件下的压力老化容器（PAV）试验,并借助动态剪切流变仪（DSR）的频率扫描试验和傅里叶红外光谱（FTIR）试验,研究了石墨烯对橡胶复合改性沥青抗裂性能和抗老化性能的影响.结果表明：石墨烯有效降低了石墨烯橡胶复合改性沥青归一化羰基指数（NCI）和归一化亚砜基指数（NSI）的增长速率,提高了其抗热氧老化性能;石墨烯使得石墨烯橡胶复合改性沥青的相位角（δ）在低频段的增幅降低,长期老化后低频段黏性降低、弹性增加;石墨烯降低了橡胶复合改性沥青20～40h PAV老化过程中Glover Rowe(G R）常数的增长速率,有效提高了沥青的中温抗裂性能.     

不同试验方法的老化沥青疲劳性能研究

通过旋转薄膜烘箱试验(RTFOT)和压力老化试验(PAV),对70~#基质沥青、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青、高黏沥青(HV)和基于化学改性原理的SBS/橡胶复合改性沥青(SRC)进行短期老化和长期老化,采用温度扫描试验、时间扫描试验、多重应力蠕变恢复(MSCR)试验和线性振幅扫描(LAS)试验对4种沥青的疲劳性能进行了研究.结果表明:SRC沥青的疲劳性能和抗老化能力最佳;温度扫描试验不能很好地区分不同沥青的疲劳性能差异;时间扫描试验可有效表征4种沥青的疲劳性能,但其耗时较长;MSCR试验中出现了平均弹性恢复率(R_(0.1)和R_(3.2))在长期老化之后大于短期老化之后的情况,其指标规律性和适用的沥青范围尚不明确;LAS试验可以表征沥青在重复荷载作用下的累积损伤发展过程,得到的损伤特征曲线和疲劳方程可有效评价各种沥青的疲劳性能.     

老化作用下沥青混合料的疲劳及自愈合性能

通过四点弯曲疲劳试验,分析了老化作用下苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)改性沥青混合料和基质沥青混合料的疲劳及自愈合性能.结果表明:老化作用显著削弱了沥青混合料的抗疲劳性能,SBS改性沥青混合料的抗疲劳性能优于基质沥青混合料;老化程度和损伤程度对沥青混合料的自愈合能力影响最为显著;适当延长愈合时间和适宜的愈合温度可以提高沥青混合料的愈合率,但老化程度和损伤程度会削弱其自愈合能力;未老化条件下,基质沥青混合料的自愈合能力大于SBS改性沥青混合料,而老化条件下SBS改性沥青混合料表现出较强的自愈合能力.因此选用SBS改性沥青混合料作为路面材料可以提高沥青路面的抗疲劳及自愈合性能.     

SEBS和SBS对沥青性能影响的差异研究

通过试验对比了SEBS改性沥青和SBS改性沥青软化点、针入度、黏度和抗紫外老化性能的差异,结果表明,相对于SBS改性沥青,SEBS改性沥青的软化点更高、针入度更低、黏度更高,说明后者对温度的敏感性较低,但低温使用性能相对较差、流变性相对较差。相对于老化后的SBS改性沥青,老化后的SEBS改性沥青红外光谱中的羰基和亚砜基特征峰吸光度较低,说明其抗紫外老化性能相对较好。     

SBS改性沥青老化温度与老化时间的关系

通过建立SBS改性沥青老化温度与老化时间的关系,形成了SBS改性沥青老化程度评价体系,评价了SBS改性沥青在不同拌和温度下对应的老化程度,指出拌和温度过高会造成沥青的严重老化,因此拌和温度不宜过高,并应控制拌和时间。     

SBS改性沥青温度敏感性指标研究

为了研究SBS改性沥青的温度敏感性,采用镇海基质沥青、星型SBS4303和SBS401、线型SBS1192和SBS503制备了6种SBS改性沥青.由针入度试验和动态剪切流变试验(DSR),得出各沥青不同温度下的针入度值、黏度值、针入度指数PI和黏温指数VTS,并分析了改性剂种类和改性剂剂量对SBS改性沥青PI和VTS的影响.结果表明,VTS比PI更能客观反映SBS改性沥青的温度敏感性,建议采用lg(lgη)-lgTK的开氏温标回归方法得到的VTS作为SBS改性沥青感温性指标比较适宜.     

沥青混合料损伤愈合性能的多尺度评价

采用宏观与细观相结合的方法评价了沥青混合料的损伤愈合性能,以半圆弯拉试验为基础,同时使用数字散斑相关法(DSCM)研究了老化程度、损伤度、愈合时间和愈合温度对沥青混合料损伤愈合性能的影响.结果表明:宏观与细观指标的变化规律表现出相似特征;随着老化程度的加深,苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青混合料的损伤...     

Rollpave专用改性沥青制备及路用性能研究

采用专用粒子GTA和SBS颗粒作为复配改性剂,对基质沥青进行复合改性,制得可卷曲沥青路面(Rollpave)专用改性沥青.选择复配改性剂连续相面积最大的Rollpave专用改性沥青,采用三大性能指标试验、布氏黏度试验、DSR试验(动态剪切流变试验)和BBR试验(低温弯曲蠕变试验)对其路用性能进行测试,并与基质沥青和SBS改性沥青路用性能相比较.结果表明:Rollpave专用改性沥青的软化点和延度(5℃)远远高于基质沥青和SBS改性沥青,但针入度(25℃)与基质沥青接近;Rollpave专用改性沥青高、低温等级较基质沥青和SBS改性沥青显著提升;在15~80℃温度区间内,Rollpave专用改性沥青感温性优于基质沥青和SBS改性沥青.Rollpave为路面修补提供了全新的思路.     

老化对改性沥青宽温度域黏弹特性的影响EI北大核心CSCD

采用红外光谱与凝胶渗透色谱研究改性沥青的老化机理,并依托宽域温度扫描试验,检测沥青材料在20~140℃内的线性黏弹特性变化,讨论短期老化与长期老化的影响规律.结果表明:苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青是典型的两相材料,其老化过程由沥青相氧化硬化与SBS相氧化裂解耦合组成;沥青相老化时吸收氧气发生聚合,相对分子质量逐渐增大,沥青逐渐变硬变弹;SBS相老化时吸氧裂解,相对分子质量逐渐变小,沥青逐渐变软变黏,2种行为同时存在,共同影响改性沥青的黏弹特性;温度较低时,沥青硬化作用占优,老化后相位角下降,模量上升;温度较高时,SBS裂解作用占优,老化后相位角上升,模量不变甚至下降;短期老化中,SBS裂解作用较为明显,长期老化中,沥青硬化作用占据上风.     

温度扫描下SBS改性沥青动态力学行为分析

采用AR-2000型动态剪切流变仪对不同品牌的成品SBS改性沥青进行动态剪切试验,以获取SBS改性沥青动态力学温度谱,并对SBS改性沥青动态力学机理进行了分析。通过试验发现,在设定剪切频率(10 rad/s)和降温速率(2 min/℃)等试验条件下,不同种类SBS改性沥青在剪切温度为(35±2)℃、储存模量G’为(0.5±0.1)MPa时会出现相态转变,改性沥青由高弹状态转变到黏弹态,其对应的损耗因子tanδ表现为峰值或平台区结束,并且在加载温度约为10℃时,沥青样品开始出现破裂现象。在基质沥青标号相同的情况下,对SBS改性沥青流动转变和高弹态力学响应起主要作用的是SBS改性剂种类、用量及溶胀发育程度,对高弹态向黏弹态转变温度起主要作用的是基质沥青。     

基质沥青对SBS改性沥青性能影响研究

基质沥青的化学组成及其力学性能等因素会影响其添加SBS改性剂后的改性沥青(SBSMA)的性能.通过选取典型的5种基质沥青进行组分分析,并采用现代分析法测定不同基质沥青制备的SBS改性沥青的微观结构、老化前后流变性能等,得出了基质沥青组分对SBS改性沥青性能的影响规律,研究结果有利于选择合适的基质沥青以提高SBS改性沥青...     

SBS与废橡胶粉复合改性沥青制备工艺研究

以70号沥青作为基质沥青,以SBS与废橡胶粉作为改性剂对70号沥青进行改性,通过对剪切速率、剪切温度、剪切时间、不同掺量对改性沥青针入度、软化点、延度、和60℃粘度影响规律的研究。确定了SBS与废橡胶粉复合改性沥青的最佳工艺条件为:剪切速率3500r/min,剪切温度170℃、剪切时间60min。当SBS改性剂掺量为5%时,废橡胶粉的最佳掺量为12%。     

TLA/SBS复合改性沥青性能研究

通过熔融共混的方式,将SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)和不同掺量的特立尼达湖沥青(Trinidad Lake Asphalt, TLA)加入基质沥青中,制备TLA/SBS复合改性沥青。对TLA/SBS复合改性沥青的针入度、软化点、延度进行测试,研究改性后沥青的物理性能。采用动态剪切流变仪对改性前后沥青的流变性能进行检测和分析,采用热氧老化和PAV(压力老化测试)对改性前后沥青的老化性能进行研究分析。结果表明,加入湖沥青后,随着TLA掺量的增加,沥青针入度减小,软化点和延度先增大再减小。为了避免过高掺量的湖沥青对沥青延展性造成不利影响,应将湖沥青的掺入量控制在30%。TLA/SBS复合改性沥青复数模量和车辙因子增加,相位角减小,沥青的高温抗车辙变形能力得到提高。TLA/SBS复合改性沥青的残留针入度比、软化点变化和粘度老化指数下降,老化性能得到改善。     

抽出油对SBS改性沥青技术指标影响研究

为了探究轻质油分对改性沥青生产的影响,通过变化改性沥青中抽出油的不同掺量制备得到了五种改性沥青,在此基础上测试了改性沥青的储存稳定性、三大指标、RTFOT后性能。结果表明:加入糠醛抽出油可以改善SBS在沥青中的分散性,显著提高改性沥青的储存稳定性;SBS改性沥青中加入糠醛抽出油后,其粘稠度减小,针入度和5℃延度增大,软化点降低,经过RTFOT后,使其针入度和5℃延度减小,针入度比减小;当加入较多时,使得改性沥青粘稠度降低;改性沥青老化过程对糠醛抽出油老化比较严重;在SBS改性沥青现场生产时不宜添加太多糠醛抽出油,抽出油添加量为1%-2%时各项性能达到较佳。