高模量沥青的研发及其性能提升

采用动态剪切流变试验(DSR)等方法研发出一种高模量沥青.通过对高模量沥青配方技术比选,确定实现高模量沥青的方案;初调两种基质沥青的掺配比例,精调SBS改性剂剂量,提出高模量沥青的制备方案;采用动态模量、车辙试验和低温弯曲试验,验证该高模量沥青混合料的性能.研究结果表明:30#基质沥青和SBS改性剂对实现高模量沥青性能...     

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。     

温拌剂种类及掺量对不同沥青流变性能的影响

为了研究温拌剂种类及掺量对沥青流变性能的影响,通过动态剪切流变仪对分别掺加RH和Evotherm温拌剂的SBS改性沥青和基质沥青进行温度扫描试验,分析了它们的复数剪切模量、相位角和车辙因子。结果表明,Evotherm温拌剂在28~52℃能够提升两种沥青抗车辙性能,52℃后效果减弱;并且在28~40℃间可以提高两种沥青弹性恢复性能,40℃后会使SBS改性沥青弹性恢复性能减弱,对基质沥青无影响。增加Evotherm温拌剂掺量,在28~52℃会使温拌SBS改性沥青抗车辙性能提高,使温拌基质沥青抗车辙性能有所减弱,52℃后影响不明显。RH温拌剂在28~46℃对两种沥青抗车辙性能略有不利,但负面作用随温度升高逐渐减弱甚至消失;RH温拌剂能够显著增大两种沥青高温时弹性恢复性能。RH温拌剂掺量增大会使两种沥青抗车辙性能降低,但会使弹性恢复性能增强。     

多聚磷酸改性沥青结合料高低温流变特性

通过沥青3大指标实验、动态剪切流变实验(DSR)和小梁弯曲蠕变劲度实验(BBR),研究不同掺量多聚磷酸(PPA)单独改性沥青的高低温流变性能,并与基质沥青和SBS改性沥青进行对比。结果表明,随PPA掺量的增加,PPA改性沥青软化点升高,针入度降低,PPA对沥青高温性能改善较为明显;DSR实验证明,可以用1%的PPA代替4%的SBS来改善沥青的高温性能,并且PPA掺量几乎每增加0.5%,高温PG等级就提高一个等级;对于PPA单独改性沥青低温性能,在正温区内得到的趋势不能外延到负温区内,延度实验表明,在正温区内,随PPA掺量增加,PPA改性沥青低温性能负面影响增大,SBS改性沥青的低温性能优于不同掺量的PPA改性沥青;BBR实验证明了在负温区内,不同掺量的PPA改性沥青和SBS改性沥青在不同温度区间内表现出的低温抵抗变形能力不同。     

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。     

基于温拌沥青性能的不同温拌剂效能评价

为研究不同温拌剂对沥青性能的影响,促进温拌沥青技术的推广应用,选择Sasobit、Aspha-min、ZYF三种温拌剂和SK90#沥青、SBS改性沥青,通过针入度、软化点、延度试验、旋转黏度试验、动态剪切流变试验和弯曲梁流变试验系统地研究不同温拌剂对沥青性能的影响,并根据沥青指标的变化确定ZYF温拌剂的合理掺量。结果表明:Sasobit和Aspha-min可以改善沥青的高温性能,但对低温性能不利;ZYF温拌剂略微降低沥青的高温性能,但能显著改善其低温性能;Sasobit和ZYF温拌剂可显著降低沥青的高温粘度,Aspha-min温拌沥青的粘度略微增大;ZYF温拌剂的合理掺量为沥青用量的4%。     

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.     

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。     

氧化石墨烯改性沥青结合料的性能

为了研究氧化石墨烯(GO)改性沥青结合料的性能,分别利用质量分数为0%、0.02%、0.05%和0.08%的GO掺加到AH-70#沥青和SBS改性沥青结合料中进行黏度实验,以及针入度、软化点和延度等3大指标实验和动态剪切流变(DSR)、多应力恢复蠕变(MSCR)、弯曲梁流变测试(BBR)等实验。结果表明:加入GO可显著提高沥青结合料的黏度、高温稳定性和抗车辙能力,但对低温抗裂性影响并不显著;明显降低沥青结合料的针入度,提高其软化点,但对延度的影响不大;不会明显改变沥青结合料的玻璃化转变温度,但可显著提高其交联密度;对基质沥青的改性效果优于SBS改性沥青,最佳掺量分别为0.05%和0.2%。     

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。     

两种沥青胶浆的疲劳及自愈合性能试验

为了研究沥青胶浆的疲劳及自愈合特性,利用动态剪切流变仪（DSR）进行时间扫描及疲劳-愈合-再疲劳测试,并通过原子力显微镜（AFM）对细观结构进行观测,比较分析了不同粉胶比下基质沥青胶浆和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）改性沥青胶浆的疲劳性能,以及在常温（25℃）下3个不同间歇期的自愈合性能。试验发现：SBS沥青胶浆具有更好的疲劳和自愈合性能,两种沥青胶浆疲劳寿命均随粉胶比的增大而增加,同一粉胶比条件下,更长的间歇期有利于其自愈合,过大或者过小的粉胶比都会降低沥青胶浆的自愈合性能;AFM观测结果表明：基质沥青胶浆出现明显的"蜂状结构",粉胶比增加,矿粉吸附更多的沥青质,"蜂状结构"变多,与沥青界面内聚力作用增强,提高了抗疲劳性能,SBS改性剂与沥青相容性良好,改性沥青胶浆没有出现"蜂状结构",改性剂的加入增强了分子间内聚力,有助于提高抗疲劳性能,因此建议路面材料选用改性沥青胶浆。     

基于红外光谱的短期老化SBS改性沥青再生微观机理

为探究不同再生剂类型和掺量对短期老化SBS改性沥青再生微观组成的影响,通过旋转薄膜烘箱(RTFOT)对SBS改性沥青进行短期老化,对其添加普通(西卡再生剂)、改性(信拓-3再生剂)两种不同类型以及不同掺量(4%、8%、12%)的再生剂制得再生沥青,同时对不同再生剂进行扩散试验。对原样、短期老化及再生沥青进行了宏观指标(针入度、延度、软化点)和红外光谱(FTIR)分析。结果表明:SBS改性沥青在短期老化过程中软化点升高,亚砜基特征峰和官能团指数增大,丁二烯(CH2=CH2)基特征峰、丁二烯基指数、针入度、延度减小,添加再生剂亚砜基特征峰、官能团指数、软化点减小,针入度、延度增大;普通再生剂在再生SBS改性沥青制备过程中基质沥青的老化及SBS改性剂的降解程度大于改性再生剂;再生剂掺量为8%时,对短期老化SBS改性沥青改善效果明显;再生剂在短期老化SBS改性沥青扩散过程中,改性沥青性能有一定的改善,但未恢复到原来水平,直接搅拌制备的再生SBS改性沥青性能明显优于再生剂在短期老化SBS改性沥青扩散形成的再生SBS改性沥青。     

老化作用下SDYK型温拌胶粉改性沥青高低温性能研究

通过动态剪切流变试验(DSR)和低温弯曲蠕变试验(BBR),对短期老化前后不同SYDK掺量(0.4%,0.6%,0.8%)的温拌胶粉改性沥青高低温性能进行研究。DSR试验结果表明,短期老化前后,掺入SDYK温拌剂的胶粉改性沥青的复数剪切模量G~*增大、相位角δ减小、改进车辙因子G~*/sin~9δ增大,说明SDYK温拌剂的掺入改善了胶粉改性沥青的高温性能,SDYK温拌剂掺量为0.6%时胶粉改性沥青高温性能最好;BBR试验结果表明,掺入SDYK温拌剂的胶粉改性沥青劲度模量S值增大,蠕变速率m值减小,优化指标m/S值减小,说明SDYK温拌剂的掺入降低了胶粉改性沥青低温抗开裂性能。综合考虑高低温性能,质量分数为0.6%SDYK温拌剂掺量为最佳掺入量。     

老化SBS改性沥青二次改性再生工艺及机理研究

为研究老化SBS改性沥青的二次改性再生效果,比较不同工艺对再生效果的影响,首先通过常规试验、SHRP试验选择恰当的SBS改性沥青老化模拟方式,然后对添加SBS改性剂、新沥青进行再生的3种工艺展开研究,并借助红外光谱试验分析不同掺加顺序对老化SBS改性沥青再生效果的影响,确定了改性剂及新、旧沥青的最佳比例和最佳工艺。结果表明:采用RTFOT试验进行老化模拟更加方便、科学,RTFOT试验5h获得的改性沥青指标与服务年龄为7年的SBS改性沥青一致;SBS改性剂、新沥青添加顺序与老化沥青再生效果关系密切,先将SBS改性剂和新沥青混合制备改性沥青,再将改性沥青与老化沥青混合的工艺可使再生沥青性能最佳,其中SBS最佳掺量为4%,新、旧沥青质量比为2。     

基于流变特性的复合相变调温沥青性能评估

为了研究相变调温沥青的性能,采用原位聚合法制备出十四烷-正辛酸复合相变微胶囊(T-OAPCMs),将其分别掺入基质沥青和SBS改性沥青中制备不同掺量的相变沥青及相变改性沥青。通过三大指标、布氏旋转黏度测试相变沥青基本物理性能,并采用动态剪切流变仪(DSR)进行温度扫描试验研究相变沥青高温流变性能。结果表明,掺入T-OAPCMs后相变沥青的延度显著增加,低温性能得到改善。当T-OAPCMs掺量增加,相变沥青的布氏黏度μ和复数剪切模量G*减小,车辙因子G*/sin δ降低82%～97%左右,临界温度T_HS降低6～19℃,高温抗车辙性能明显下降。相变沥青的疲劳因子G*·sin δ减小,抗疲劳性能得到改善。T-OAPCMs掺量超过10%后,温度变化对沥青抗疲劳性能影响不明显。     

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。     

SBS/SBR/HVA高黏度复合改性沥青的制备及性能研究

以基质沥青为原料，通过添加苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、丁苯橡胶(SBR)、国产高黏度添加剂HVA制备了适合排水路面使用的高黏度复合改性沥青，以60℃动力黏度为主要控制指标，通过正交试验确定了SBS、SBR、HVA的最佳掺量。采用因素水平法与极差分析相结合，研究了3种改性剂对沥青60℃动力黏度的影响规律；采用软化点差法评价高黏度复合改性沥青的热储存稳定性；采用动态剪切流变仪测定高黏度改性沥青的60℃零剪切黏度和高温下的车辙因子来评价沥青的高温稳定性能；采用弯曲梁流变仪测定高黏度改性沥青在低温下的蠕变速率来评价沥青的低温抗裂性能；通过傅里叶变换红外光谱分析高黏度复合改性沥青的改性机理；采用扫描电子显微镜观察改性剂的微观改性效果。结果表明，以质量分数5%的SBS、质量分数2%的SBR和质量分数10%的HVA复合而成的高黏度改性沥青黏度高、高低温稳定性能强，且满足热储存稳定性要求；SBS、SBR、HVA与基质沥青共混，既存在物理变化，又有化学反应的发生。     

基于微观结构的北美岩沥青改性机理研究?

采用软化点实验和动态剪切温度扫描实验分析了北美岩沥青改性沥青的高温性能;利用电子扫描电镜法、荧光显微镜法、差示扫描量热法、核磁共振波谱法,对不同掺量的北美岩沥青改性沥青进行微观结构的改性机理研究。结果表明,北美岩沥青有效提高沥青流变性能和热稳定性能,改善沥青抗车辙能力和耐老化能力。北美岩沥青增强沥青分子间作用力,提高沥青粘度,改善沥青温度敏感性。北美岩沥青对基质沥青存在物理改性和化学改性的双重改性作用。     

SBS改性沥青低温流变性与原材料性能相关性研究

为揭示原材料与改性沥青劲度模量(S)、蠕变速率(m)的相关性,本实验选用五种基质沥青、五种SBS改性剂及五种改性剂掺量,设计L₂₅(5³)正交试验,测试改性沥青在-18 ℃下的S和m值,研究原材料对二者的影响程度与影响规律。并使用灰色关联系数分析改性沥青S和m值与原材料性能参数之间的相关性。结果表明:基质沥青对SBS改性沥青的低温性能影响最显著,改性剂类型次之,改性剂掺量对其影响最小。改性沥青劲度模量的排序与基质沥青完全相同,改性剂对沥青低温性能的改善效果差异较小。改性剂掺量为4.4%时,改性沥青的S较小、m最大。灰色关联度分析结果表明,基质沥青的S和m值、胶质与芳香分含量之和、改性剂的拉伸强度及拉伸应力等性能参数与改性沥青低温流变性能有较好的相关性。     

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。