典型橡胶沥青的胶结行为研究

橡胶沥青作为胶结剂在抗变形、抗冲击和能量吸收等方面有独特优势,可有效防治道路的低温裂缝和反射裂缝。然而,不同橡胶沥青在道路中的粘接与能量吸收行为仍不清楚。本研究首先制备了再生（熟）胶粉,并通过添加不同含量的胶粉、再生胶粉或SBS,在一定条件下制备了不同的橡胶沥青。研究了胶粉种类、结构、掺量、加工工艺及载荷作用方式对橡胶沥青的常规性能和粘接、能量吸收行为的影响,比较了静态拉拔强度、剪切强度、动态冲击韧性等力学特性以及施工和易性。研究结果表明：胶粉极大地改善了沥青的胶结性能,有效改善道路开裂问题。相同掺量的再生胶粉改性沥青比生胶粉改性沥青的常规性能指标更为合理。再生胶粉比生胶粉更适合进行高掺量改性沥青,其静态粘接性能、抗剪切能力以及动态冲击韧性更好。再生胶粉与SBS复合改性沥青可进一步优化沥青的性能,2.5%掺量SBS与22%掺量再生胶粉复合改性沥青时,具备较好的常规性能及拉拔强度、剪切强度和冲击韧性,更适合用于道路施工。     

温拌橡胶沥青混合料路用性能及应用研究

废旧轮胎经加工处理后可形成再生应用于道路建设行业中的胶粉材料,以橡胶粉为研究对象,以温拌技术为基础,选取了AC-13和SUP-20两种不同级配,研制了掺不同胶粉数量的温拌橡胶沥青混合料,通过混合料高温稳定性、低温抗裂性、抗水损害性、抗疲劳性的综合性能对比分析,探究了温拌橡胶沥青混合料路用性能的影响规律。研究表明:胶粉掺量在25%时混合料的路用性能达到较好状态。最后从工程应用角度对温拌橡胶沥青混合料的施工工艺进行总结,研究对于温拌橡胶沥青混合料技术的推广应用具有重要意义。     

环保型高掺量橡胶沥青的制备与工程应用

采用胶粉预制速溶胶粒方法制备了高掺量橡胶沥青(内掺30%),评价了该型改性沥青的常规性能及其混合料的高低温性能和耐水性能。结果表明,高掺量橡胶沥青常规胶结料的高低温性能与SBS改性沥青的相当,但高掺量橡胶沥青的耐水性能、抗车辙性能和低温变形性能均较好,混合料的综合性能更优。规模化工业生产及工程应用表明,高掺量橡胶沥青具有SBS改性沥青的加工性能和施工性能,适合大范围推广与应用。     

不同制备方法的橡胶沥青黏度特性对比分析

为了明确制备方法和工艺条件对橡胶沥青黏度特性的影响,在不同制备温度、制备时间、胶粉粒径及胶粉掺量条件下,采用高速剪切和机械搅拌两种方式制备橡胶沥青,对比分析了两种制备体系橡胶沥青黏度变化规律及黏度构成差异。采用Arrhenius方程计算了两种体系橡胶沥青的黏流活化能(E_η),探究了其黏流特性的差异及温度敏感性。结果表明:两种制备体系的橡胶沥青黏度随制备温度、制备时间的增加及胶粉粒径的减小先增大后减小,在135 ℃、150 ℃以及165 ℃测试条件下,剪切橡胶沥青的黏度大于搅拌体系,而在180 ℃条件下呈现出相反规律;随胶粉掺量的增加,二者的黏度不断增大,且搅拌体系的黏度始终大于剪切体系。剪切体系的E_η大于搅拌体系,表明剪切体系橡胶沥青的黏度主要源于胶粉和沥青的交互作用,温度敏感性更强,而搅拌橡胶沥青的黏度主要来自胶粉的位阻效应,自身稳定性更好。     

废胶粉改性沥青高温性能和储存稳定性的研究

考察了废胶粉掺加量、工艺条件以及基质沥青产地对沥青高温性能和储存稳定性的影响。又进一步研究了添加剂维他连接剂TOR、多聚磷酸PPA对上述性能的影响。结果表明,胶粉掺加量为沥青质量的15%~20%,溶胀时间2~3 h,剪切时间1.5 h,剪切温度186~189℃,剪切速率7 000~8 000 r/min可显著提高胶粉改性沥青的高温性能和储存稳定性。添加剂可不同程度改善胶粉改性沥青的高温性能和储存稳定性,且基质沥青产地对胶粉改性沥青性能有决定性的影响。     

不同活化橡胶改性沥青性能研究及对比

试验分别采用微波活化、抽出油活化和次氯酸钠活化三种方式对橡胶粉进行活化改性,并用活化胶粉制备橡胶沥青.测定其粘度、软化点之差和车辙因子,对比分析不同活化橡胶沥青的粘度、相容性以及流变性能的差异,评价三种胶粉活化方式的优劣性,并进行活化胶粉对沥青改性的显著性分析.分析结果表明:胶粉掺量对橡胶沥青的粘度、热存储稳定性和流变性能均有显著影响;活化胶粉可显著降低橡胶沥青的粘度,提高其热存储稳定性;采用不同方式制得的活化胶粉对橡胶沥青性能的影响各有不同,相比而言,微波活化胶粉降粘效果较差,抽出油活化橡胶沥青存储稳定性最好,但会使橡胶沥青流变性能减弱,且随掺量增加而减小,次氯酸钠活化胶粉对橡胶沥青流变性能的改善最为显著.     

TOR改性废旧小轿车轮胎橡胶沥青混合料路用性能研究

通过改变橡胶粉掺量(15％～25％),以及掺加维他连接剂对小轿车轮胎胶粉改性沥青的软化点、弹性恢复以及老化后的指标进行试验研究,并分析了胶粉掺量和TOR的掺入对橡胶沥青储存稳定性的影响.在此基础上,研究了小轿车轮胎胶粉对AC-13及ARAC-13两种级配沥青混合料的路用性能的影响.最后通过小轿车轮胎胶粉在沥青中的溶胀和降解行为分析,得出小轿车轮胎胶粉对沥青的改性机理.研究结果表明:废旧小轿车轮胎胶粉能够改善沥青的高温性能和弹性恢复能力,但是其与沥青的溶胀不够充分,TOR能够有效改善小轿车轮胎胶粉与沥青的溶胀效果和稳定性,当胶粉掺量为22.5％时改性效果最佳.TOR改性废旧小轿车轮胎橡胶沥青能够明显改善沥青混合料的路用性能,且ARAC-13级配沥青混合料的路用性能明显优于AC-13级配的混合料.小轿车轮胎胶粉在沥青中既有溶胀过程,又存在降解过程.     

废旧轮胎橡胶灰分改性沥青的性能研究

为了研究废旧轮胎橡胶灰分用于改性沥青的性能,通过高温热分解方法制备橡胶灰分,并以0%~5.0%掺量对2种基质沥青进行改性.采用沥青三大指标、动态剪切流变试验、针入度指数、布氏粘度、弹性恢复、薄膜烘箱试验和离析试验,评价了橡胶灰分对沥青高、低温性能、温度敏感性、粘温性能、弹性恢复、老化性能和储存稳定性的影响.同时借助扫描电镜观察橡胶灰分的微观形貌,利用荧光显微镜分析改性沥青的均匀程度.结果表明:废旧轮胎橡胶灰分可显著提高沥青的高温性能,降低其温度敏感性,改善其粘温性能;当其掺量低于3.0%时,沥青的弹性恢复得到显著改善,而沥青的低温性能、老化性能和储存稳定性无明显影响;微观试验显示橡胶灰分为不规则的蜂窝状多孔结构,可吸附沥青并在其中均匀分布.     

复合生物再生沥青及混合料路用性能

环己烷1,2-二甲酸二异壬基酯(DINCH)增塑剂与餐厨废弃油脂共混,制成复合生物再生剂,通过三大指标及布氏黏度实验确定复合沥青再生剂的最佳配比。在掺加再生剂与未掺再生剂的条件下,分别制备不同RAP(Reclaimed Asphalt Pavement)掺量的再生沥青混合料并进行车辙实验、低温弯曲破坏实验、浸水马歇尔实验和冻融劈裂实验。结果表明,DINCH增塑剂与餐厨废弃油脂配比为0.4∶1时,再生沥青常规性能恢复至原样沥青水平。再生沥青混合料在RAP掺量为30%～50%的条件下,未掺加复合生物再生剂的沥青混合料低温抗裂性及水稳定性均不满足规范要求;掺加再生剂后,随着RAP掺量的增加,再生沥青混合料的低温抗裂性及水稳定性降低,高温稳定性能提高,当RAP掺量为30%时,再生沥青混合料的低温抗裂性及水稳定性与新拌混合料相当,高温稳定性能优于新拌沥青。     

疏水性纳米SiO_2改性沥青性能研究

为了提高基质沥青的低温性能,同时确保沥青高温性能不会下降,本文通过往基质沥青中加入掺量为1%-7%的疏水性纳米SiO_2来制备改性沥青,应用常规性能试验和黏度试验对比评价七种改性沥青和基质沥青的三大指标及黏度随掺量的变化,选出较优掺量的改性沥青。结果表明:改性沥青的软化点和黏度随着疏水性纳米SiO_2掺量的增加而增加,针入度随着掺量的增加而减小,延度随着掺量的增加先增后减。当掺量为4%时,其制备的改性沥青性能较优,黏度相较前一掺量增长率达到15.3%;相较于基质沥青,其高温性能和低温性能分别提高9.8%和77.6%。     

废胶粉/碳九石油树脂复合改性高黏沥青及其混合料性能评价与对比

为提高废胶粉(WCR)改性沥青的黏弹性能,研制了 WCR/碳九石油树脂(C9PR)复合改性高黏沥青及其混合料,考察了改性高黏沥青的物理性能和储存稳定性,同时通过一般路用性能试验、动态蠕变试验、疲劳拉伸试验和间接拉伸疲劳试验评价了其OGFC-13混合料的性能,并与普通WCR改性沥青和市售高黏沥青及其混合料进行了对比.结果...     

基于正交试验的废轮胎胶粉改性沥青微观特性研究

通过4水平4因素正交试验设计方案制备了废轮胎胶粉改性沥青,并对最优组合胶粉改性沥青进行了薄膜烘箱老化试验。通过对沥青基础指标的测试及傅里叶变换红外光谱、四组分及热重的分析,从宏观角度评价了不同沥青的性能变化,微观角度分析了胶粉改性沥青的化学组分及变化规律。研究结果表明,胶粉改性沥青的最优配比组合为胶粉掺量17%（质量分数,下同）、搅拌温度180 ℃、改性剂质量配比1/6和增塑剂掺量4%。用胶粉改性后沥青的红外光谱特征吸收峰的形状及位置未变,但强度发生变化;使化学组分的含量产生了变化,饱和分和芳香分减少、胶质和沥青质增加。胶粉的掺入降低了沥青的热降解速率,提高了初始降解温度及最终残留物含量,改善了沥青的热稳定性。     

废旧轮胎橡胶粉/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物/石油树脂复合改性沥青的制备及性能

以苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）、废旧轮胎橡胶粉和石油树脂制备复合改性沥青,并对复合改性沥青的储存稳定性、温度敏感性、高温流变性能、抗车辙性能和黏度等进行了考察。结果表明,复合改性沥青中,SBS、废旧轮胎橡胶粉及石油树脂的最佳质量分数分别为4.5%、14.0%和4.5%;石油树脂/SBS/废旧轮胎橡胶粉复合改性沥青具有较好的储存稳定性、温度敏感性和抗车辙性能。     

纳米改性乙烯-乙酸乙烯酯对丁苯橡胶改性沥青性能的影响

为了考察纳米改性乙烯-乙酸乙烯酯（MEVA）对丁苯橡胶（SBR）改性沥青物理和流变性能的影响,采用共混法制备了MEVA掺配比例不同的MEVA/SBR复合改性沥青。测试了复合改性沥青的基本物理性能,采用动态剪切流变仪的温度扫描分析了流变特征,通过多重应力蠕变恢复试验及弯曲梁流变仪分别评价了高低温性能及所能承受的交通荷载等级。结果表明,MEVA的加入可有效改善SBR改性沥青的物理及流变性能,且随掺量增加改性效果逐渐增强。综合考虑高低温性能,推荐MEVA掺量为质量分数5%。与SBR改性沥青相比,最佳掺配比例下的MEVA/SBR复合改性沥青的高温等级提高了18 ℃,并可在76 ℃下承受“S”等级的交通荷载,且其低温性能可满足-28 ℃的使用温度等级要求。     

岩沥青/胶粉复合改性沥青性能与黏弹性分析

使用青川岩沥青和胶粉对基质沥青进行复合改性,在保持胶粉质量分数为20%不变的情况下改变岩沥青用量制得胶粉改性和岩沥青/胶粉复合改性沥青,通过针入度试验、动态剪切流变试验和重复应力蠕变恢复试验分别对改性沥青的宏观性能、储存稳定性、流变性能和变形恢复能力进行了分析,并采用Burgers本构方程模拟分析了改性沥青在持续应力加载下各组成变形部分占比的变化规律。结果表明,胶粉和岩沥青的加入均可大幅提高沥青的高温性能,使其变得黏稠;岩沥青的加入对于基质沥青的低温性能具有较强的削弱作用,但可改善其储存稳定性,而胶粉的加入可减小岩沥青对基质沥青低温性能的削弱作用;岩沥青的加入提高了改性沥青的抗车辙能力,使沥青弹性组分含量大幅增加,但并未对黏性组分产生较大影响,沥青抵抗较大荷载的能力得以增强,而应力敏感性则有所降低,复合改性沥青黏稠度缓慢增加的同时迅速变硬,在受较长时间的大荷载作用时变形也能较快恢复。     

脱硫胶粉改性沥青的研究

研究了不同用量的脱硫胶粉和未脱硫胶粉对橡胶沥青粘度、常规性能、贮存稳定性及显微结构的影响。结果表明：脱硫胶粉改性沥青的粘度和软化点与未脱硫胶粉的相比有明显下降,但针入度和贮存稳定性均增加。虽然对生产工艺有利．但不利于提高橡胶沥青的高温性能。脱硫胶粉改性沥青的剪切变稀行为减弱。脱硫胶粉改性沥青的显微图表明：胶粉颗粒发生了破坏,并有炭黑游离出来。     

炭黑改性顺丁橡胶在乘用车子午线轮胎胎侧胶中的应用

通过在乘用车子午线轮胎胎侧胶配方中加入不同的顺丁橡胶,探讨了普通顺丁橡胶、钕系顺丁橡胶和炭黑改性顺丁橡胶对胎侧胶性能的影响。结果表明,用炭黑改性顺丁橡胶所制备混炼胶的门尼黏度较高,焦烧时间缩短,硫化时间延长,最小和最大转矩均增大;硫化胶的定伸应力、拉伸强度和回弹性均升高,60 ℃时的损耗因子下降;成品轮胎的滚动阻力降低。     

橡塑合金改性沥青制备工艺关键参数研究

为了合理、有效地利用废旧橡胶粉和废旧塑料并改善两者与沥青的相容性,采用精密开炼机预先将两种废旧材料熔融共混,制备成橡塑（质量）比分别为5∶5（Ⅰ型）、6∶4（Ⅱ型）、和7∶3（Ⅲ型）3种橡塑合金改性剂。按照正交试验方案对伦特70^#基质沥青进行改性,制备橡塑合金改性沥青,以橡塑合金改性沥青的48 h离析软化点、25 ℃针入度、软化点和5 ℃延度为指标,筛选橡塑合金改性沥青的最佳复配方案,并通过灰色关联度分析法和极差分析法确定制备工艺最佳的关键参数。最后通过扫描电子显微镜、布氏旋转黏度试验、BBR试验和DSR试验对橡塑合金改性沥青的结构形态、流变性能、低温抗裂性能和抗疲劳性能进行了分析。结果表明：最佳复配方案为外掺20 %（相较于基质沥青质量）橡塑比为7∶3（Ⅲ型）的橡塑合金、2 %增溶剂（糠醛抽出油）和9 %稳定剂（硫磺）,制备的橡塑合金改性沥青储存稳定性和高温稳定性良好,推荐制备工艺的最佳关键参数为剪切温度180 ℃、剪切速率3 500 r/min、剪切时间1.5 h和发育时间0.5 h;橡塑合金改性剂与沥青的相容性好,制备的橡塑合金改性沥青具有较低的温度敏感性,较好的低温抗裂性和抗疲劳性能。     

纳米碳酸钙/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物复合改性沥青的制备及性能

采用纳米CaCO3和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）作为外加剂制备纳米CaCO3/SBS复合改性沥青。通过测试基本物理性能确定了外加剂的最佳掺量,通过流变性能测试、离析试验、荧光显微镜观察及热重分析等考察了沥青的性能及微观形貌。结果表明,两种外加剂复配的最佳比例为5%（质量分数,下同）的纳米CaCO3和4%的SBS;在纳米CaCO3改性沥青中掺加SBS后,复合改性沥青在不同温度下的黏度增大,高温抗车辙能力增强,低温性能得到明显改善,储存稳定性良好;纳米CaCO3分子、SBS分子和基质沥青分子三者具有良好的相容性,经复合改性后沥青的热稳定性增强。