响应面法-灰关联分析优化活化胶粉/SBR复合改性沥青掺量研究

为提升沥青的综合性能,采用废食用油对废胶粉进行活化处理,复配丁苯橡胶(SBR)制备复合改性沥青。采用响应面法中的Box-Behnken设计方法,分别对不同掺量废食用油、废胶粉、SBR制备的复合改性沥青进行三大指标和135℃旋转黏度性能测试,利用灰关联分析对沥青的性能进行综合评价,建立关联度的响应面数学模型,得出各改性剂的最优掺量。结果表明,选用响应面法-灰关联分析可以很好地对沥青改性剂的掺量进行优化;当废食用油掺量为10%、废胶粉掺量为10%、SBR掺量为5%时,制得的复合改性沥青综合性能最优,且关联度的预测值与实际值相对误差仅为2.45%,拟合程度较高。     

PR.M/胶粉复合改性沥青流变及微观特性研究

为改善基质沥青的高、低温性能,采用胶粉和高模量剂PR.M对其进行复配改性.利用动态剪切流变和弯曲梁流变试验评价了PR.M/胶粉复合改性沥青的高、低温流变性能;通过多应力重复蠕变(MSCR)试验分析了PR.M/胶粉复合改性沥青的抗永久性变形能力;借助热重分析试验获得了PR.M/胶粉复合改性沥青的热分解温度;应用傅里叶变换红外光谱试验探究了PR.M/胶粉复合改性沥青制备过程中可能发生的化学反应;利用荧光显微试验分析了PR.M/胶粉复合改性沥青中胶粉及PR.M的作用机理.结果表明:PR.M对基质沥青的高温性能改善效果优于胶粉;胶粉可以改善基质沥青的低温性能;胶粉和PR.M均可以提高基质沥青的抗永久变形能力;PR.M/胶粉复合改性沥青的热分解温度与PR.M、胶粉的掺量有关,PR.M和胶粉的掺量越大,复合改性沥青的热分解温度越高;PR.M/胶粉复合改性沥青制备过程以物理共混为主,伴随化学反应的发生;胶粉溶胀改善了基质沥青的低温性能,PR.M溶胀改善了基质沥青的高温性能.     

废胶粉改性沥青性能研究

采用间隙自调节沥青生产设备(自制),以不同废胶粉及其不同掺量对不同沥青的改性效果进行了试验研究,主要分析了废胶粉的掺量对沥青性能的影响;从改性沥青的各项性能指标得出,废胶粉掺量在15%~20%是合适的,并且随着胶粉掺量的增加,沥青的性能会发生一系列变化:软化点升高、低温延度增大、针入度下降。     

TerminalBlend废胶粉-纳米SiO_2改性沥青粘温关系及低温韧性

为评价废胶粉-纳米复合改性沥青的高温抗变形性、流变特性及低温韧性,制备了湿法Terminal Blend胶粉-纳米SiO_2复合改性沥青,并借助旋转粘度、针入度、软化点、5℃和15℃延度试验进行了性能表征,还基于实测表观粘度拟合了复合改性沥青粘度-温度关系。结果表明:掺加纳米SiO_2后,复合改性沥青针入度减小,软化点升高,高温抗变形性能得到改善,且纳米SiO_2掺量越大,改善越显著;纳米SiO_2掺量4%时5℃延度比未掺前提高约37.5%。此外,复合改性沥青高温粘度较基质沥青和未纳米改性时有所增加,但135℃粘度不超过1500cP,施工和易性良好;粘度数据拟合还表明在135~200℃温度域内,复合改性沥青粘温关系符合较好的指数关系。     

层状双羟基复合金属氢氧化物/废胶粉改性沥青的性能及老化机理

以层状双羟基复合金属氢氧化物(LDHs)及废胶粉(CR)为改性剂,采用熔融共混法制备了LDHs/CR复合改性沥青。通过原子力显微镜、离析实验、旋转薄膜烘箱老化实验(RTFOT)、室内加速紫外老化试验及紫外可见分光光度计(UV-Vis)等实验方法,对复合改性沥青的性能进行了研究,并初步探讨了改性剂与沥青的相互作用机理。结果表明,LDHs的掺入使得废胶粉在沥青中分散得更均匀且胶粉颗粒的平均粒径更细小;相比于基质沥青,复合改性沥青的高低温性能得到很大的改善;随着LDHs掺量增加,LDHs/CR复合改性沥青的离析软化点差值由9.2℃减小到1.3℃,储存稳定性大幅提升;与废胶粉改性沥青相比,LDHs/CR复合改性沥青的抗老化性能(尤其是抗UV老化性能)得到明显改善。     

RET复配胶粉改性沥青流变特性与改性机理研究

采用动态剪切流变、重复蠕变和弯曲梁流变等试验,对胶粉、RET以及RET复配胶粉改性沥青在高低温状态下的流变特性进行了系统研究,并与SBS、SBR改性沥青进行了对比。通过DSC试验分析了RET复配胶粉、SBS、SBR等改性沥青的改性机理。结果表明:相比于SBS改性沥青,RET复配胶粉能够显著改善沥青的高温抗变形能力;SBS可大幅提高沥青的弹性变形恢复能力,而RET复配胶粉显著增加了沥青的粘度;通过RET复配胶粉,可有效改善RET改性沥青的低温性能;RET复配胶粉可以减小基质沥青的热流率,相比于SBS、SBR改性沥青,其玻璃态转化温度较低,热稳定性相对较好。     

生物油和活化胶粉共混改性老化沥青

为改善再生沥青路面(RAP)的再生混合料性能,将不同掺量微波活化胶粉(ACR)和废食用油(WCO)加入到老化沥青中,对其进行流变性能、微观特性分析。结果表明：WCO不仅可以作为再生剂改善老化沥青,而且还可以作为增溶剂充分溶胀胶粉提升沥青的综合性能;荧光显微镜(FM)分析表明,适量WCO有助于提升胶粉在沥青中的相容性。傅立叶红外光谱(FTIR)结果表明,老化沥青再生过程为物理共混,而胶粉改性过程伴随着少量的化学反应。最后,结合改性再生沥青的流变结果与微观结构,建议WCO和ACR的最佳用量为10%和18%。     

微波胶粉改性沥青的热老化性能

设计不同时间及温度条件对微波胶粉改性沥青进行老化试验,通过沥青三大指标及动态剪切流变试验,分析了微波胶粉改性沥青在热氧老化作用下性能的变化,并建立热老化动力学方程以揭示微波胶粉改性沥青在老化作用下的性能变化规律。研究结果表明:微波胶粉改性沥青在热氧老化作用下,其内部轻质组分大量逸出,同时部分转变为沥青质等重质组分,沥青变得脆硬,高温抗变形能力提高,而温度和时间的提高均会促进沥青老化程度的加深;微波胶粉改性沥青老化过程中仍存在强烈的胶粉溶胀与降解反应,两种作用共同促进了微波胶粉改性沥青180℃特殊的流变性;采用软化点作为老化参数建立的老化动力学方程能够准确模拟微波胶粉改性沥青的老化进程。     

复合胶粉改性沥青的微观结构与流变特性

在基质沥青中加入18%的废胎橡胶粉和2%的SBS,通过湿法得到复合胶粉改性沥青（CCRMA）。采用扫描电镜（SEM）和动态力学的方法（DSR）研究了改性沥青的微观结构和较宽温度范围的流变性能;通过对复数模量主曲线的拟合,在更宽频率范围内研究该沥青的流变特性。结果表明,胶粉颗粒的表面网状结构可很好地吸附沥青,改性后的沥青...     

表面活性剂对温拌胶粉改性沥青高低温性能的影响

为了研究表面活性剂(SYDK)对胶粉改性沥青(CR)高低温流变性能的影响,对添加不同SYDK掺量(0.4%,0.6%,0.8%)的60目胶粉改性沥青和混合目胶粉改性沥青进行动态剪切流变实验(DSR)和小梁弯曲蠕变劲度实验(BBR)。结果表明:SYDK的添加改善了胶粉改性沥青的高温性能,对混合目胶粉改性沥青高温性能的改善更显著,且SYDK掺量为0.6%的混合目胶粉改性沥青高温性能最佳。添加SYDK后,60目胶粉改性沥青应力松弛能力有所提高,低温性能有所改善,而混合目胶粉改性沥青的低温抗裂性变差,其中0.6%的SYDK掺量对其低温性能影响最小。综合考虑高低温性能指标,建议表面活性剂SYDK掺量选择0.6%。     

胶粉改性沥青桥面防水层界面抗剪性能试验研究

利用剪切试验机对不同防水层厚度、不同温度及不同铺装层厚度下的防水层界面进行了动态剪切模型试验,研究胶粉改性沥青防水层与桥面水泥混凝土及其上沥青混凝土铺装层间的抗剪工作机理,分析了防水层厚度、温度、桥面铺装层厚度对界面抗剪性能的影响,并与其他防水材料进行了对比。试验分析结果表明:最佳胶粉改性沥青防水层厚度为1.5cm;随温度的升高,界面抗剪能力下降;桥面铺装层厚度对界面抗剪能力影响不大;在几种防水材料中,胶粉改性沥青防水材料效果最佳。     

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。      

胶粉改性沥青混合料弯曲蠕变试验研究

胶粉改性沥青混合料是一种典型的粘弹性材料,具有很好的抗高温和抗低温开裂性能.由于利用了废旧橡胶轮胎对于减少黑色污染,发展循环经济和保护环境,具有重要意义.通过配合比相同的胶粉改性沥青和SBS改性沥青混合料的弯曲蠕变对比试验,研究了在-15℃、0℃、15℃、30℃和45℃下两种沥青混合料粘弹特性.得出胶粉改性沥青和SBS...     

The effect of crumb rubber modifier on the resistance of asphalt mixes to plastic deformation

This research analyzed the response of bituminous mixes manufactured with rubber to plastic deformation. For this purpose, a set of asphalt mixes containing different percentages of crumb rubber modifier (CRM) added by the dry process as well as the wet process were tested. It also compared the performance of a CRM mix to that of a mix made with high-performance polymer-modified bitumen. The mixes were assessed with the wheel-tracking test and the cyclic triaxial test. Their bearing capacity was also evaluated by determining their stiffness modulus at different temperatures. The results obtained showed that for the dosages and percentages of crumb rubber used, the addition of wet-process and dry-process CRM to asphalt mixes with conventional bitumen increased their resistance to plastic deformation. In fact, the performance of some CRM mixes was superior to that of the mix with high-performance modified bitumen. It also increased their stiffness modulus and creep modulus values and improved their resistance to plastic deformations caused by vehicle traffic loads.     

Analytical approach for the mix design optimisation of bituminous mixtures with crumb rubber

The present paper provides a basis for defining a mix design method specifically tailored to rubberised asphalt that takes into account the behaviour of crumb rubber. An analytical approach to quantifying the recovered deformation of crumb rubber in the post-compaction phase has been developed in order to adjust the number of gyrations proposed by the Superpave method for compacting specimens of hot mix asphalt using a Superpave gyratory compactor. The maximum allowable amount of rubber has been calculated. Finally, a step-by-step protocol has been proposed in order to fabricate and compact crumb rubber modified mixtures with the gyratory compactor.     

苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物与废橡胶粉复合改性高黏沥青及混合料性能研究

为了评价高黏改性剂对沥青性能的影响,采用高速剪切法制备了苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青、废橡胶粉改性沥青和两种SBS/橡胶粉复合改性高黏沥青。通过三大指标试验、黏度试验、高温车辙试验和低温小梁弯曲试验,研究了高黏沥青的高低温性能、感温性能及沥青混合料路用性能。结果表明:4种改性沥青的高低温性能随各自改性剂掺量的增加逐渐提高,掺加10%北美岩沥青或2.5%多聚磷酸(PPA)的高黏沥青感温性能更稳定,较大幅度提升了黏度值,高温性能改善明显;掺加2.5%PPA的高黏沥青及其混合料能够更好地抵抗高温条件下的性能衰减,保证了使用效果,更适用于温度较高地区;掺加10%北美岩沥青的高黏沥青及其混合料在低温条件下性能良好,推荐在低温地区使用。     

Effect of crumb rubber gradation on a rubberized cold recycled mixture for road pavements

Cold recycling technique represents the most environmental friendly solution for pavement rehabilitation nowadays. In fact, this technique allows the use of the highest percentage of reclaimed asphalt avoiding the energy consumption related to aggregates heating required by the traditional hot mix asphalt design. The mix design represents a key phase of the cold mix production. The study of workability and compactability properties combined with a deep laboratory investigation is required. The idea of introducing crumb rubber in the cold mixtures was developed based on the concept of maximizing the valorization of recycled materials together with the goal of achieving high performance. In the present research project, two different gradations of crumb rubber, processed with the traditional grading method, have been adopted for the production of a cold recycled mixture stabilized with bitumen emulsion and cement. The spring-back effects of the rubber particles, which occur after compaction, together with the Indirect Tensile Strength and the Indirect Tensile Stiffness Modulus have been studied. The results show that the gradation of the adopted crumb rubber sensibly affects the compaction and mechanical properties of the cold recycled mixture.     

Development of crumb rubber reinforced bituminous binder under laboratory conditions

Bituminous binders are widely used in the construction of flexible pavements. However, in some applications, the performance of conventional binders is not considered to be satisfactory. Reinforcing these binders with selected polymers prevents premature failure of a pavement by improving the properties of the binder. Another source of reinforcement comes from crumb (ground) rubber produced from waste tyres. After they have been worn-out during their limited service life, millions of used tyres are discarded every year and are hauled to a dump. The fatigue resistance at temperatures below normal service temperatures (25°C), one of the key engineering properties of crumb rubber reinforced binders, has been found to be lower than that of neat binders. This paper is concerned with the development of a rubber reinforced binder. It was shown that the binder has the potential to be used as an all-weather wearing course in flexible roads, whilst at the same time recycling a considerable amount of waste rubber.