纳米TiO2改性沥青的路用性能与抗老化效果研究

基于纳米材料的应用理念,采用纳米二氧化钛(TiO_2)粉体对2种标号的石油沥青进行了改性研究,采用常规路用检测方法、短期热老化(TFO)、紫外光老化方法和流变测试手段,对纳米TiO_2改性沥青进行了评价。研究结果表明,以纳米TiO_2为改性剂,以70号、90号沥青为基础沥青,制得纳米TiO_2改性沥青-70、纳米TiO_2改性沥青-90。在纳米TiO_2用量为3.5%(wt,质量分数)条件下,制得的纳米TiO_2改性沥青-70、纳米TiO_2改性沥青-90的针入度分别为60.0/0.1mm、79.0/0.1mm,软化点分别为48.1℃、45.7℃,60℃黏度分别为362Pa·s、208Pa·s,在紫外老化5h,疲劳时间分别达到620s、672s。从路用性能规定的常规指标来看,纳米TiO_2改性效果远比普通矿粉填料效果突出,提高了沥青的耐疲劳性能和耐热老化性能,提高了沥青的抗紫外老化能力;与聚合物改性沥青相比,纳米TiO_2对沥青高温性能提升幅度有限,对改性沥青的延展性有消极影响。     

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。     

沥青改性技术研究的最新进展与展望

介绍了现有沥青改性技术以及影响改性沥青性能的主要因素,综述了近年来国内外在改性沥青技术研究领域的最新进展,提出了基于反应性共混改性技术与纳米复合材料改性技术的新思路,有望进一步提高改性沥青相容性,并显著改善改性沥青的综合性能.     

基于灰关联熵分析法的高粘改性沥青关键指标

为了研究高粘改性沥青关键指标对排水沥青混合料性能的影响,选取SBS改性沥青、TPS高粘改性沥青和自主研制高粘改性沥青,采用灰关联熵分析法,分析了高粘改性沥青多种指标对排水沥青混合料高温抗车辙能力和抗水损害能力的影响。结果表明:高粘改性沥青混合料的动稳定度和劈裂强度比分别为SBS改性沥青混合料的2倍和1.2倍,因此能显著增强排水沥青混合料的高温以及水稳性能。沥青的零剪切粘度与混合料动稳定度的灰熵关联度为0.983,对排水沥青混合料的高温性能影响最大;沥青的粘韧性、韧性与混合料劈裂强度比的灰熵关联度分别0.991和0.989,对排水沥青混合料的水稳性能影响显著。建议采用沥青的60℃零剪切粘度、粘韧性和韧性作为评价高粘改性沥青的关键性指标。     

考虑隧道阻燃的纳米黏土/ATH复合改性沥青优化设计

为提高隧道沥青材料阻燃性能,选取不同类型纳米黏土(膨润土(OMMT)和层状双金属氢氧化物(LDH))和金属氢氧化铝(ATH)进行复掺制备复合改性沥青,并采用三大指标和极限氧指数(LOI)试验方法,对不同复合改性沥青的性能进行表征,在此基础上,利用综合指数法,通过多指标分析优选复合改性沥青的最佳配比,并采用热重(TG)测试方法,对优化的复合改性沥青的热解特性进行测试。结果表明,ATH/纳米黏土复合改性材料降低了沥青材料的针入度和延度并提高了其软化点,ATH/OMMT复合改性材料对沥青材料三大指标的影响程度高于ATH/LDH复合改性材料;与ATH单掺改性沥青相比,ATH/纳米黏土复合改性沥青的LOI值显著增大,两者表现出良好的协同阻燃作用,ATH/OMMT改性沥青的协同作用明显优于ATH/LDH改性沥青,而改性剂粒径对沥青性能的影响较小;基于综合指数分析方法,最终优选OMMT和ATH进行纳米复合改性沥青的制备,其中ATH掺量优选为10%,OMMT掺量为1%和3%(质量分数)。热重测试结果表明,复合改性沥青的热解成炭率显著提高,其成炭性与其阻燃性能具有良好的相关性。     

橡胶粉改性沥青的热稳定性及其复合沥青的研究

通过改变工艺条件、润滑油预处理胶粉以及添加外添加剂等3种方法，探究其对橡胶粉改性沥青相容性及其他性能的影响；在此基础上制备3种橡胶粉复合改性沥青，并对其进行基本性能、红外以及热重测试分析。结果表明：工艺条件的改变以及润滑油预处理胶粉对橡胶粉改性沥青相容性改善效果有限，且会对其他性能造成不利影响；在外添加剂中，疏水性纳米白炭黑、偏苯酸酐对橡胶粉改性沥青的相容性改善效果明显，能够达到改性沥青相容性的技术要求(软化点差小于2.5℃)。从物理性能和微观性能分析3种橡胶粉复合改性沥青可知，与其余两种复合沥青相比，复合沥青P-CRMA/E不仅相容性好，且物理性能较为优越，满足改性沥青的各项技术要求。     

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。     

耐紫外线老化改性沥青材料的制备与性能研究

制备了环氧树脂改性沥青和掺杂纳米SiO2的环氧树脂改性沥青,研究了基体沥青、环氧树脂改性沥青、掺杂纳米SiO2的环氧树脂改性沥青的耐紫外线老化性能.采用物化指标测试、FT-IR和SEM等方法,研究了添加1％,2％和5％(质量分数)纳米SiO2对环氧树脂改性沥青耐紫外线老化性能的影响.结果表明,加入纳米SiO2后,改性沥...     

基于测力延度的彩色沥青低温流变性能对比分析

基于测力延度试验方法,对比分析了CA70、CA90彩色沥青和A70、A90道路石油沥青老化前后的低温流变性能。结果表明:彩色沥青呈现出明显的改性沥青的低温流变特性;10℃低温性能优于道路石油沥青;制备彩色沥青时采用的石油树脂性能对老化后低温性能影响较大,其5℃时延度结果不能满足改性沥青的技术要求;测力延度试验结果反映了彩色沥青低温流变性能,与玻璃化转变温度相对比,回归参数S_a和E能有效反映彩色沥青所用石油树脂对其低温性能的影响,对彩色沥青低温性能的改进和评价具有一定参考价值。     

脱油沥青复合改性沥青混合料性能评价研究

利用脱油沥青(DOA)生产道路沥青是行之有效的技术方案。考察了制备方式对DOA/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)复合改性沥青混合料性能的影响,评价了复合改性沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性及疲劳性能,并分析了其经济性。结果表明,掺入DOA能提高沥青混合料的高温性能,但对混合料的低温抗裂性、疲劳性能和水稳定性有消极影响;DOA改性沥青与SBS复合后,混合料的低温性能、水稳定性及疲劳性能均有所改善,高温性能更为优异。综合考虑混合料的路用性能,确定合理的DOA掺量为20%(质量分数)。DOA/SBS复合改性沥青不但保证了路用性能要求,而且还能有效地降低成本,经济效益显著,可以应用于公路工程。     

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...     

有机化累托石对沥青动态流变性能的影响

采用熔融共混法制备了有机化累托石(OREC)改性沥青,以X射线衍射(XRD)表征了改性沥青的微观结构,并通过动态剪切流变仪(DSR)研究了OREC的用量对改性沥青流变性能的影响。XRD分析表明,OREC可与沥青熔融插层形成插层/剥离型纳米复合结构。DSR结果显示,OREC对沥青的低温(25℃~50℃)流变性能影响很小,而对沥青高温流变性能有显著改善。在高温区(50℃~80℃),OREC明显增大了沥青的复数模量,减小了其相位角,显著提高了沥青高温抗车辙能力。     

改性沥青重要性能指标及其主要影响因素分析

改性沥青在工程施工中应用较为广泛，如何判断沥青性能的好坏以及为：亡程科学合理的改性沥青对于保证工程质量有重要的意义和价值。本文主要从两个方而对课题进行了分析，首先对改性沥青三个重要指标的测试方法以及对改性沥青的表征做了分析，随后，对影响改性沥青性能的温度和合成工艺两个因素进行了探讨，并着重对后者进行了分析，并通过试验说明合成工艺对沥青性能的影响。     

多聚磷酸改性沥青研究现状及展望

为明确多聚磷酸(PPA)改性沥青的研究现状,系统阐述了PPA对沥青的改性机理,归纳了PPA改性沥青的制备工艺,重点梳理了PPA对沥青路用性能的影响规律,论述了PPA改性沥青未来研究的发展方向。分析结果表明:PPA改性沥青的作用机理和制备工艺研究不足是制约其在我国推广使用的重要原因;PPA的添加能明显改善沥青的高温性能和抗老化性能,其对沥青水稳定性的影响取决于集料和沥青类型等多方面因素,而PPA改性沥青的低温性能和疲劳特性目前尚无定论,有待进一步研究。     

基于数字散斑相关法的聚合物改性沥青混合料抗裂性能

为分析冻融循环对苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）和橡胶粉（CR）改性沥青混合料抗裂性能的影响,首先,分别对盐溶液冻融循环和水溶液冻融循环改性沥青混合料进行了半圆试件弯拉试验,同时采用数字散斑相关法（DSCT）对加载过程试件表面的散斑图像进行处理,提取试件表面随着载荷变化的位移场和应变场信息;然后,通过分析变形场信息确定沥青混合料的抗裂性能,并与断裂韧性试验结果进行对比。结果表明:水平应变较适合用于对沥青混合料的抗裂性能开展特性研究;由水平应变-时间曲线可知,冻融循环后SBS和CR改性沥青混合料的抗裂性能均有所劣化,且盐溶液冻融循环对沥青混合料抗裂性能的影响要大于水溶液冻融循环的;与SBS改性沥青混合料相比,CR改性沥青混合料的抗裂性能较好。所得结论表明DSCT的分析结果与断裂韧性试验的分析结果一致,采用DSCT评价沥青混合料的抗裂性能是可行的。      

纳米SiO2改性沥青混合料的制备及性能研究

为探究纳米SiO₂对沥青性能的影响,制备了不同纳米SiO₂掺杂量的改性沥青混合料。通过车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂测试和低温抗裂测试对纳米SiO₂改性沥青混合料的性能进行了表征。结果表明,5%（质量分数）掺杂量纳米SiO₂的改性沥青针入度最低,具有较高的软化点和粘度。与基质沥青相比,5%（质量分数）纳米SiO₂改性沥青混合料在45和60 min的车辙深度分别降低了45.90%和52.27%,动稳定度提高了60.57%,浸水48 h后残留稳定度高达90.69%,冻融劈裂强度比达到91.24%,抗弯拉强度提高了17.70%,最大弯拉应变提高了11.36%,弯曲劲度模量提高了8.86%。综合来看,5%（质量分数）纳米SiO₂改性沥青混合料的高温性能、水稳定性和低温抗裂性均得到了显著提高,具有良好的路用性能和应用前景。     

聚合物改性沥青高温抗变形特性实验研究

为研究短期老化作用、温度分别对3种聚合物改性沥青:SBS改性沥青(SMA)、橡胶粉改性沥青(RPMA)、复合改性沥青(CMA)抗变形能力的影响,利用动态剪切流变仪(DSR)分别对3种沥青原样及旋转薄膜烘箱老化(RTFOT)后的沥青试样进行重复蠕变恢复实验,利用抗变形指数HL与蠕变劲度的粘性部分GV对沥青高温变形性能进行评价;并利用扫描电子显微镜对各沥青试样的微观结构形态进行观察,从微观角度解释不同沥青抗变形能力存在差异的原因。结果表明,GV与HL可较好地评价高温下改性沥青的抗变形能力;短期老化作用使基质沥青与改性剂的微观结构发生变化,抗变形性能改变;温度对沥青抗变形能力的影响取决于沥青温度敏感性的强弱,RPMA在高温状态下表现最好。     

RCA改性沥青改性机理与疲劳特性

为了对高模量RCA改性沥青改性机理与疲劳特性进行深入研究,通过沥青3个基本性能指标、布洛克菲尔德黏度、红外光谱、线性振幅扫描和介电常数测试等试验方法对沥青的性能进行测定与分析。结果表明,RCA改性剂的最佳掺量为沥青质量的16.7%;RCA改性剂对沥青的改性为物理改性;在低应变下,RCA改性沥青的疲劳性能优于基质沥青,对应变的依赖性更高;提出的沥青新疲劳破坏准则计算出的疲劳寿命与沥青混合料疲劳寿命相关性良好,用其来评价RCA改性沥青的抗疲劳性能是可行的。     

基于凝胶渗透色谱分析的天然沥青高温性能机理

为明确理解天然沥青改性沥青分子量分布特征与沥青宏观技术性能之间的联系,采用凝胶色谱方法分析不同掺量天然沥青改性沥青的重均分子量、数均分子量、峰值分子量和分散系数等分子量分布特征。开展室内针入度、软化点,粘度和旋转薄膜烘箱老化等实验评价天然沥青改性沥青的路用性能特性。实验结果表明,天然沥青的掺入使改性沥青的分子量在较小分子量M1 000范围内减小;在中等分子量范围内(1 000~6 000)增加明显。重均分子量与M4 000的小分子量组分含量与针入度、软化点和粘度具有良好的线性关系。随着天然沥青掺量的增加,改性沥青的重均分子量和数均分子量逐渐增大,宏观上体现为沥青的高温稳定性得到改善。     

盐冻融循环对沥青混合料性能的影响因素研究

为了研究沥青混合料在冻融循环及除冰盐溶液共同作用下的抗裂性能,在断裂力学理论基础上,采用半圆试件弯拉实验,并通过J积分来评价沥青混合料的抗裂性能;利用极差分析法原理和灰色关联熵分析法原理深入分析沥青种类、冻融循环次数和除冰盐浓度对沥青混合料抗裂性能的影响。结果表明,盐冻融循环作用下,对断裂韧度影响程度的大小关系为沥青种类冻融循环次数除冰盐浓度;与基质沥青混合料、SBS改性沥青混合料和复合胶粉改性沥青混合料相比,橡胶粉改性沥青混合料具有更好的抗裂性;随着冻融循环次数及盐浓度的增加,混合料的抗裂性逐步降低。