短期老化对木质素改性沥青高温流变性能的影响

基于动态剪切流变仪(DSR)实验,对经过短期老化前后不同木质素掺量的改性沥青高温流变性能进行分析。对比老化前后流变参数发现:木质素的掺入可显著增加老化前后沥青的储存模量G′,而对损失模量G″的降低影响较小,使得沥青的复数剪切模量(G*)增加,相位角(δ)减小,有助于提高沥青的高温稳定性;老化前木质素改性沥青的损耗因子(tanδ)小于基质沥青,而经过短期老化后tanδ小于基质沥青,表明短期老化后木质素改性沥青较基质沥青仍具有良好的黏性,木质素提高了沥青的抗老化性能;老化前后木质素改性沥青均具有较高的车辙因子(G*/sinδ),抗变形能力增强。此外,对不同木质素掺量下老化前后各流变参数分析,认为存在最佳掺量,木质素掺量在12%(wt,质量分数)时改性沥青具有较高的高温稳定性和抗老化性。     

石墨烯/SBS复合改性沥青性能研究

借助控制变量法研究工艺参数对复合改性沥青性能的影响,以确定复合改性沥青的最佳制备工艺。而后,研究了石墨烯对苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青物理性能、贮存稳定性、低温性能、抗老化性能及流变性能的影响。利用荧光显微镜对石墨烯/SBS复合改性沥青改性机理进行分析。结果表明：石墨烯/SBS复合改性沥青的最佳制备工艺为：剪切速率4000r/min、剪切温度180℃、剪切时间70min。石墨烯的掺入显著地改善了SBS改性沥青的高温性能、抗老化性能及贮存稳定性,但对低温性能略有不利影响;石墨烯/SBS复合改性沥青中石墨烯的最佳掺量为0.06%;石墨烯插入SBS网状结构之间,并与SBS小分子相互缠结,产生稳定的物理交联,使高温下沥青分子链段活动性受阻,从而改善沥青性能。     

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。     

硅藻土与蒙脱土协同改善SBS改性沥青性能的研究

为探明硅藻土与蒙脱土协同使用对SBS改性沥青性能的影响,本文通过熔融共混法制备了不同配比的硅藻土/蒙脱土/SBS改性沥青。采用常规物理性能测试、动态剪切流变实验、压力老化和紫外老化实验对硅藻土/蒙脱土/SBS改性沥青的物理、流变和老化性能进行了评价,并利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析了老化过程中改性沥青化学结构的变化。研究表明,硅藻土与蒙脱土协同使用,不仅提高了SBS改性沥青的软化点与黏度,改善了SBS改性沥青的高温抗变形能力,而且有效降低了蒙脱土对SBS改性沥青低温抗裂性能的不利影响,并能够明显减小压力老化和紫外老化对SBS改性沥青软化点和黏度的负面影响,大幅度提高其延度保留率。蒙脱土掺量为1.5%时,硅藻土的适宜掺量为6%。FTIR分析表明,硅藻土与蒙脱土协同使用抑制了SBS改性沥青压力老化和紫外老化后羰基指数的增加与丁二烯指数的降低,增强了SBS改性沥青的抗老化能力。     

基于流变学的CNTs/SBS复合改性沥青性能及储存稳定性研究

为了探究碳纳米管(CNTs)对苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青的高低温性能及储存稳定性的改善效果,采用动态剪切流变试验(DSR)与弯曲梁蠕变试验(BBR)对CNTs/SBS复合改性沥青的流变特性进行评价,并基于软化点差值、流变学指数和荧光显微镜图像分析胶结料中聚合物分散状态。结果表明：CNTs加入后进一步增强了SBS改性沥青的高温抗车辙性能,且随CNTs掺量增加,高温性能逐步提升。CNTs的加入对改性沥青低温蠕变性能有不利影响,1.0%CNTs掺量下复合改性沥青更具性能效益。CNTs可以显著地提升SBS在沥青中的分布状态,CNTs与SBS形成均匀网状结构,在提升储存稳定性的同时具备增强沥青抗变形的能力,且CNTs的最佳掺量为1.0%。     

基于流变学的SEBS/橡胶粉复合改性沥青低温性能研究

为提高橡胶沥青在寒冷地区的路用性能,选用SEBS改性剂对橡胶沥青进行复合改性,在保持橡胶粉掺量一定的情况下制备不同SEBS掺量的复合改性沥青,通过弯曲梁流变仪(BBR)对沥青低温性能进行测定,并引入蠕变速率劲度比(m/S)和低温连续分级温度(T_(LC))对不同SEBS掺量的复合改性沥青低温性能进行评价。结果表明,SEBS改性剂可显著降低沥青蠕变劲度,使沥青低温柔性得到改善,且温度越低改善效果越明显;短期老化后复合改性沥青的柔性和应力松弛能力均未出现明显降低,表明短期老化后沥青仍能保持较好的低温性能,SEBS对沥青抗老化性能具有改善作用;掺加SEBS改性剂后,m/S值有所提高,低温连续分级温度显著降低,表明SEBS/橡胶粉改性沥青具有优越的低温性能,通过综合比选得出SEBS最佳掺量为6%。     

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。     

多聚磷酸改性沥青老化前后高温流变性能

基于动态剪切流变(DSR)试验,对老化前后三种改性沥青:多聚磷酸(PPA)改性沥青、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青及SBS-PPA复合改性沥青的高温性能进行分析。结果表明:在不同温度及老化作用下,与SBS改性沥青相比,PPA改性剂对沥青高温流变性能的改善更为突出,沥青中黏性成分减小,弹性成分增加。在SBS改性沥青中添加PPA可以明显增强改性沥青的弹性,降低其黏性,SBS-PPA复合改性沥青的高温性能优于SBS改性沥青。在长期老化下,PPA和SBS-PPA复合改性沥青中由储存模量G′占主导作用转变为损失模量G″占主导作用的温度转化点都较高,温度转化点:PPASBS-PPASBS。对于SBS改性沥青,温度和频率比老化作用对复数模量G*和相位角δ的影响更大,而PPA和SBS-PPA复合改性沥青受老化影响较大,随着老化程度的加深,可以在较宽的温度和频率范围内保持一定的弹性来抵抗变形。PPA改性沥青在老化前后,不同温度和频率下都具有较高的车辙因子G*/sinδ,且老化后G*/sinδ增加的最多,高温抗车辙能力更强,其次是SBS-PPA复合改性沥青。     

多因素影响下苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物改性沥青性能分析

通过掺加不同含量糠醛抽出油、红油增塑剂与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性剂,分析其对SBS改性沥青各性能指标的影响,判断影响SBS改性沥青性能的主要因素。结果表明:改性沥青中SBS改性剂含量是提高软化点、弹性恢复的主要因素;糠醛抽出油含量增大则可明显提高其延度指标,且改善SBS改性沥青的离析程度;红油增塑剂含量增大可大幅提高SBS改性沥青的延度指标,但高温性能下降且离析严重,短期老化后指标下降幅度高于同等含量抽出油老化后指标。因此可在SBS含量确定的情况下,通过掺加适当的糠醛抽出油以改善SBS改性沥青的性能。     

老化对改性沥青微观结构及疲劳性能的影响

为了研究老化对改性沥青微观结构及疲劳性能的影响,通过沥青常规指标测试试验、动态剪切流变（DSR）试验和AFM测试试验,从宏细观角度分析了老化前后苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物（SBS）改性沥青和胶粉改性沥青的针入度、延度和软化点及疲劳性能、微观结构的变化情况。结果表明：随着老化程度的加深,两种改性沥青的稠度、硬度增加,高温性能得到改善,而温度敏感性变低,低温抗裂性能变差。综合分析针入度比、延度比和软化点比得出胶粉改性沥青的抗老化性能优于SBS改性沥青;随温度的降低、频率的增大和老化程度的加深,两种改性沥青的抗疲劳性能变差;微观结构观测结果显示,SBS改性沥青具有"蜂型结构",老化后"蜂型结构"的体积增大、高度增加、数量减少;胶粉改性沥青没有"蜂型结构",胶粉颗粒与沥青在共混共融过程中发生溶胀、脱硫和降解等行为会影响沥青中"蜂型结构"的形成;老化前后胶粉改性沥青表面形貌粗糙度和高度变化不大;胶粉改性沥青的抗疲劳、抗老化和高温性能总体优于SBS改性沥青。     

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,改性沥青的软化点和粘度增加;基体沥青、PA-5%EP、PA-EP-1%SiO₂、PA-EP-3%SiO₂和PA-EP-5%SiO₂的FT-IR光谱几乎在所有峰的位置都是相同的,改性沥青与基体沥青相比,结构没有明显变化;当加入纳米SiO₂含量为5%(质量分数)时,改性沥青的粘附力显著提高,此时,纳米SiO₂颗粒较为均匀地分散到基体沥青的宏观分子网络中,形成了稳定的结构;纳米SiO₂的加入能很好地改善沥青的耐紫外线老化效果,PA-EP-5%SiO₂样品的耐紫外线老化性能最优。     

考虑老化的温拌沥青混合料低温性能

为明确温拌沥青混合料中温拌剂和热老化对混合料低温性能的影响,对原样、短期老化、长期老化的沥青混合料,利用UTM-100进行了0℃、-10℃和-20℃下的小梁弯曲试验和小梁弯曲蠕变试验。研究结果表明：可用蠕变试验数据拟合出伯格斯模型参数,计算出温度应变能密度,进而由弯曲和蠕变试验结果预估出温拌沥青混合料的开裂温度,作为评价温拌沥青混合料低温性能的一个综合指标;可以用延时拌和法表征沥青混合料在短期老化过程中达到平均老化程度的热老化方法;沥青混合料在不同温度、不同老化程度下低温性能发生变化是由于拟合参数发生了变化;温拌剂在一定程度下增加了沥青混合料的抗短期老化性能;发现加入有机降黏型RH温拌剂会降低沥青混合料的低温性能,而益路温拌剂对沥青混合料的低温性能有利,故在寒冷地区推荐使用益路温拌剂。     

玄武岩纤维对老化沥青混合料路用性能的影响

为研究玄武岩纤维对老化沥青混合料路用性能的影响,通过车辙试验、低温弯曲小梁试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验研究了玄武岩纤维对沥青混合料抗老化性能的作用。试验结果表明:虽然玄武岩纤维沥青混合料的动稳定度随老化时间增加,但相对于普通沥青混合料而言,其增加的幅度减缓,提出采用相对变形率作为老化性能评价指标;玄武岩纤维延缓了沥青混合料老化性能的衰变,使得老化后的混合料低温抗裂性改善;经短期老化和长期老化后玄武岩纤维沥青混合料水稳定性能均优于普通沥青混合料,且玄武岩纤维显著降低了长期老化试件的未冻融劈裂强度,因此在应用中应适当增加碾压次数。     

沥青砂浆多次损伤自愈合性能

沥青砂浆由沥青、细骨料及填料三部分组成,对沥青混合料的性能具有重要影响。为对比分析自愈温度、自愈时间、老化程度及损伤程度对两种沥青砂浆愈合性能的影响,采用四因素三水平正交试验方法设计沥青砂浆小梁弯曲损伤愈合试验,选出最显著影响因素,进行多次间歇期的损伤自愈合试验。利用J积分理论对沥青砂浆的愈合程度进行价评,将断裂韧性J_c作为沥青砂浆损伤愈合的评价指标。试验结果表明：断裂韧性J_c能够表征沥青砂浆内部能量释放过程,可以很好的评价沥青砂浆的愈合能力;老化程度是影响沥青砂浆愈合性能的主要因素,与基质沥青砂浆相比,苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）改性沥青砂浆在多次损伤自愈合后的愈合性能更好;随着损伤次数的增大两种沥青砂浆的愈合度都显著下降。试验结果可为沥青混合料性能研究及路面养护提供参考依据。     

玻璃纤维表面纳米SiO_2改性对GF/PCBT复合材料力学性能的影响

为研究玻璃纤维(GF)表面纳米SiO2改性对GF增强树脂基复合材料力学性能的影响,利用真空辅助模压(VAMP)工艺制备了不同含量的纳米SiO2表面改性GF增强聚环状对苯二甲酸丁二醇酯(PCBT)复合材料。分析了GF表面改性对GF/PCBT复合材料力学性能的影响,研究了纤维表面改性对GF/PCBT复合材料抗湿热老化性能的影响规律。纤维拔出试验结果表明:经表面处理的GF/PCBT复合材料的界面剪切强度提高了1.16倍;采用含量为0.5wt%和2wt%(与树脂质量比)的纳米SiO2处理GF表面后,复合材料的三点弯曲强度分别提高1.5倍和1.67倍,弯曲模量分别提高1.03倍和1.17倍。SEM结果显示:当纳米SiO2用量为2wt%时,破坏后的纤维表面被树脂完全覆盖,树脂与纤维粘结良好。在湿热条件下,由于纳米SiO2颗粒的存在,水分子很难通过界面相扩散到改性后的材料内部,其抗湿热性能提高。     

基于DSR直接拉伸试验的沥青高温粘聚性分析

采用动态剪切流变仪(DSR)直接拉伸试验研究了60℃时改性沥青老化(RTFOT)前、后的粘聚性。绘制了σ-ε关系曲线,并对曲线进行双指数拟合;采用应力峰值σmax、峰值对应位移ε0、拉力功W以及指数方程拟合参数A1、A2作为沥青高温粘聚性的评价指标。研究结果表明:老化前TPS高粘沥青粘聚性各项指标最优;改性剂来源不同、掺量相同的SBS改性沥青粘聚性差异较大,其中以791改性沥青粘聚性最好,1301次之,4303最差。橡胶粉/791SBS复合改性沥青的σmax、ε0、W以及拟合参数A1、A2均远小于791改性沥青;RTFOT老化后,改性沥青粘聚性发生了较大变化,1301改性沥青各项指标最优、其次为4303,TPS高粘沥青和791改性沥青的粘聚性较差,橡胶沥青的粘聚性远小于其它类型改性沥青。     

盐冻循环条件下改性沥青的细观结构及低温流变性能

冬季由于低温路面经常会被冰雪覆盖,融雪盐是对路面进行融雪化冰的主要方式之一。为了研究盐冻循环前后的基质沥青、SBS（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物）改性沥青和胶粉改性沥青的细观结构和低温流变性能变化,利用SEM和弯曲梁流变仪（BBR）对其测试。结果表明:改性剂以特定的结构形态存在于沥青中,二者具有良好的相容性,这种形态可以更好地吸附沥青,提高沥青的低温弹性或韧性,进而改善了沥青的低温性能。盐冻循环破坏了沥青的结构,影响了沥青的低温抗裂性能。经历盐冻循环后沥青的蠕变劲度模量增大、蠕变速率减小,低温抗裂和应力松弛能力降低,但改性沥青低温性能总体上优于基质沥青。因此建议北方等寒冷地区尽量选用改性沥青作为路面材料。      

过氧化氢处理胶粉对橡胶-沥青黏弹性的影响

为了研究废胎胶粉经过氧化氢（H₂O₂）溶液处理后其孔结构和表观形貌的变化及对所制备橡胶-沥青高温性能的影响,采用三种不同比例的H₂O₂溶液对废胎胶粉进行表面改性处理,并制备橡胶-沥青。通过胶粉气体吸附试验、扫描电镜试验、沥青旋转黏度试验和动态剪切流变试验分析了不同比例的H₂O₂溶液对胶粉的孔隙结构、微观形貌和所制备橡胶-沥青的黏度、黏弹性等宏观力学性能的影响规律。结果表明:胶粉经H₂O₂溶液处理后,平均孔径明显变小,孔体积和孔面积的变化呈现一定的规律;随H₂O₂溶液比例的增加,胶粉颗粒间接触面增加,表面絮状物和孔隙增多,加强了胶粉与沥青的界面结合度。这使得胶粉中的橡胶烃在沥青中的溶解度增加,炭黑颗粒释放增多,胶粉颗粒的强度、弹性和耐磨性等力学性能下降,导致橡胶-沥青的弹性、黏度和高温抗车辙能力降低。