热氧老化作用下温拌胶粉改性沥青微观特性研究

利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和原子力显微镜(AFM),分析了热氧老化前后,添加温拌剂EM、SDYK的胶粉改性沥青化学成分及其变化规律,计算了表征沥青老化程度的各官能团指数,以及老化前后胶粉改性沥青的黏附力、DMT模量和纳米级力学特性的变化规律.结果表明：添加温拌剂EM和SDYK的胶粉改性沥青内部未发生明显的化学变化,只是相似者相容,改变了沥青各组分的含量;热氧老化导致胶粉改性沥青发生了氧化与缩合反应以及分子间的断裂与重组,改变了沥青的化学成分与纳米级力学特性;经过热氧老化后,添加温拌剂SDYK的胶粉改性沥青官能团指数和DMT模量增幅均最小,黏附力降幅最小,说明其抗老化能力优于添加温拌剂EM和未添加温拌剂的胶粉改性沥青.     

基于GTM法的温拌胶粉改性沥青混合料研究

结合温拌胶粉改性沥青混合料的科研成果,介绍了基于GTM法的温拌胶粉改性沥青混合料设计,及不同胶粉掺量的温拌胶粉改性沥青混合料路用性能测试分析。结果表明：在使用温拌技术降低了胶粉改性沥青混合料拌和温度40℃的前提下,胶粉掺量为15％～21％的温拌胶粉改性沥青混合料的路用性能能较好地满足规范要求。     

温拌胶粉改性沥青在道路施工中的应用

在道路施工中,胶粉改性沥青及沥青混合料已被大量研究与应用,但废旧胶粉的再利用会增加沥青烟气,污染环境.针对该问题,采用一种以有机复合温拌剂为胶粉的改性沥青,不仅可以有效降低混合料的施工温度,更有效地减少了胶粉改性沥青混合料的烟气浓度,有很大推广施工.     

温拌胶粉改性沥青混合料疲劳性能

为研究250μm(60目)胶粉、混合目胶粉及表面活性剂型温拌剂的掺入对沥青混合料疲劳性能的影响,进行了小梁四点弯曲疲劳试验,同时结合能耗理论对试验数据进行分析,得到耗散能相对变化率（RDEC）,并以此作为评价标准对沥青混合料的疲劳损伤3阶段进行了验证.结果表明：不论是何种改性剂或是否掺入温拌剂,沥青混合料达到疲劳破坏时的累积耗散能Wf与疲劳寿命Nf在双对数坐标下均呈良好的线性关系,且此线性关系不受试验条件影响;文中4种沥青混合料均呈现出Wf随应变水平增加而减小的规律,且各沥青混合料随着应变水平的增加,其Nf之差、Wf之差不断减小;用2种胶粉改性剂制得的沥青混合料中,混合目胶粉改性沥青混合料的疲劳性能更优;同种沥青混合料掺入温拌剂后,其疲劳性能均得以提高;RDEC指标验证了现行规范中将50%初始劲度模量所对应的加载次数作为沥青混合料的疲劳寿命时,仅经历了疲劳破坏的前2个阶段,并未完全发挥出沥青混合料的路用性能.     

温拌剂和阻燃剂对SBS改性沥青性能的影响

为了研究温拌剂和阻燃剂对SBS改性沥青性能的影响以及温拌剂与阻燃剂的相互作用,本文选用2种温拌剂(Sasobit、EWMA-1)和2种阻燃剂(FRMAXTM高效型、Sasoproof),各自掺量为Sasobit3%、EWMA-17‰、FRMAXTM7%、Sasoproof6%。采用两种主要指标试验方法、氧指数测试法和块场粘度计法对不同类型沥青的极限氧指数、路用性能指标(高、中、低温)和表观粘度进行了3项主要指标的测试。试验结果表明,SASOBIT温拌剂有利于SBS改性沥青的高温性能,不利于SBS改性沥青的低温性能。EWMA-1温拌剂是相反的。阻燃剂不利于温拌沥青的低温性能,但可以改善SBS改性沥青的阻燃性,而温拌剂可以显著降低SBS改性沥青的高温粘度,同时会在一定程度上抑制阻燃沥青的阻燃效果。     

石墨烯橡胶复合改性沥青流变性能及微观性能

为提高橡胶改性沥青的流变性能,采用动态剪切流变(DSR)试验,对石墨烯掺量不同的石墨烯橡胶复合改性沥青宏观力学性能变化规律进行研究,并结合电动荧光显微镜(E FM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR),探究石墨烯橡胶复合改性沥青微观结构组成的变化规律.结果表明：与橡胶改性沥青相比,添加石墨烯的橡胶改性沥青具有更高的弹性恢复能力和抗变形能力,其流变性能有所提高;石墨烯橡胶复合改性沥青的荧光显微相态分布均匀且呈连续形貌,说明其存储稳定性和相容性得到了提升;石墨烯橡胶复合改性沥青中芳环CC含量相对增加,说明其力学性能有所提高.     

温拌SBS改性沥青浸水前后的纳观黏附特性

采用原子力显微镜中的力谱技术检测了掺温拌剂Sasobit或Evotherm 3G的温拌SBS改性沥青在不浸水和浸水条件下的纳观黏附力,并基于表面自由能理论对温拌SBS改性沥青的纳观黏附力检测结果进行了验证.在此基础上,探讨了浸水后温拌SBS改性沥青纳观黏附力的变化率,采用数理统计方法分析了温拌SBS改性沥青浸水前后纳观黏附特性的显著性差异.结果表明:采用原子力显微镜中的力谱技术可以直观地得到温拌SBS改性沥青的纳观黏附力;Sasobit温拌剂小幅降低了不浸水条件下SBS改性沥青的纳观黏附力,却增强了浸水条件下SBS改性沥青的纳观黏附力,但浸水前后其纳观黏附力变化率较小;Evotherm 3G温拌剂能同时增强温拌SBS改性沥青在浸水前后的纳观黏附力,且其纳观黏附力变化率较大.     

基于GTM法的温拌胶粉改性沥青混合料设计研究

采用GTM（旋转试验机）法,以试件体积参数相等为判据,综合确定Evotherm温拌胶粉改性沥青混合料的适宜成型温度和拌和温度.采用两阶段设计法,基于双参数体系,以热拌胶粉改性沥青混合料配比设计数据为基础,对Evotherm温拌胶粉改性沥青混合料沥青用量和试验温度进行设计,从材料组成和体积参数两方面来双重保证其路用性能.然后,对所设计的Evotherm温拌胶粉改性沥青混合料进行路用性能试验并与对应的热拌胶粉改性沥青混合料对比分析.结果表明：与马歇尔法相比,GTM法可以降低Evotherm温拌胶粉改性沥青混合料的适宜成型温度;GTM法所设计的Evotherm温拌胶粉改性沥青混合料的高、低温性能及抗水损害性能均优于热拌胶粉改性沥青混合料,而且,其抗压回弹模量与热拌胶粉改性沥青混合料基本相当,不影响路面结构设计.     

紫外老化对温拌胶粉改性沥青砂浆开裂特性的影响

为研究紫外(UV)老化对温拌胶粉改性沥青砂浆(CR-WAM)开裂特性的影响,以SDYK表面活性剂型温拌胶粉改性沥青砂浆(CRS-WAM)、EM降黏剂型温拌胶粉改性沥青砂浆(CRE-WAM)及热拌胶粉改性沥青砂浆(CR-HAM)为研究对象,结合数字图像处理(DIC)技术、单边切口弯曲梁(SENB)试验与有限元方法,分析了...     

废胶粉改性沥青改性机理

采用高速剪切设备,以70~#沥青,0.60 mm(30目)废轮胎橡胶粉制备废胶粉改性沥青.利用红外光谱(IR)、热重(TG)、扫描电镜(SEM)和动态剪切(DSR)分析的方法,分析了废胶粉微观结构对改性沥青性能的影响,研究了两者之间相互作用的机理.结果表明:废胶粉与沥青能够均匀混合,既有物理共混又有化学反应,形成稳定的整体,具有良好的相容性;胶粉颗粒的表面网状结构可很好地吸附沥青,使沥青黏度增大,感温性降低;动态剪切试验证明,胶粉改性沥青呈非均相,具有复杂的相态结构;沥青的技术性能得到改善,为废胶粉改性沥青的进一步应用提供了微观理论上的依据.     

溶解性胶粉改性沥青的制备及其流变性能

针对普通胶粉改性沥青(CRMA)和目前大部分溶解性胶粉改性沥青(DCRMA)制备工艺中存在的不足,提出了一种快速制备DCRMA的方法.采用针入度、软化点和旋转黏度为性能控制指标,优化了制备工艺参数,并进一步分析了DCRMA的技术特性和流变性能.结果表明:发育和剪切时间分别为4h和2h,制备温度为220℃为适宜的DCRMA制备工艺参数;添加15%胶粉的溶解性胶粉改性沥青(15DCRMA)的胶粉溶解度达到90.04%;DCRMA比CRMA具有更高的弹性恢复率和低温延度;相同胶粉掺量下,DCRMA较CRMA具有更优的低温性能;增加胶粉掺量可以进一步改善DCRMA的低温性能,但会降低其高温性能;15CRMA、15DCRMA和20DCRMA的PG分级结果分别是PG76-14、PG76-18和PG70-22;3种胶粉改性沥青均不适用于时温等效原理.     

胶粉复配RET改性沥青老化前后流变特性与老化机理

采用动态剪切流变和弯曲梁流变试验,研究了胶粉复配反应性弹性体三元共聚物(RET)改性沥青经历短期及长期老化前后的高低温流变特性,并与SBS复配RET改性沥青进行了对比;通过原子力显微镜对胶粉复配RET,SBS复配RET改性沥青老化前后的改性机理进行了初步分析.结果表明:胶粉、RET的掺入能改善沥青老化前后的高温性能;相比于SBS复配RET,胶粉复配RET对短期老化前后沥青的高温性能改善更显著,且长期老化后其劲度模量增长幅度更低;随着RET掺量的增加,胶粉复配RET,SBS复配RET改性沥青老化前后的高温抗变形能力随之增强,其低温性能变化不大;胶粉复配RET改性沥青的微观形态中出现明显的黑白斑点结构,相较于SBS复配RET改性沥青,胶粉复配RET改性沥青老化后的黏结力与耗散能提高,弹性模量降低,抗老化性能更好.     

废胶粉改性沥青的柔度与粘度

研究了橡胶粉—沥青体系中软化点、柔度、粘度与胶粉掺加量及温度的关系。认为:软化点和柔度在本文研究范围里可以满足防水材料的要求;随橡胶粉加入量的增加,沥青的高温粘度将会增加,但粘度可以在加入分散稳定剂后得到改善。     

基于Burgers模型的温拌胶粉沥青胶浆低温流变特性

为了研究热氧老化作用对SDYK表面活性剂型温拌胶粉改性沥青胶浆（SWCRM）和EM降黏剂型温拌胶粉改性沥青胶浆（EWCRM）低温流变特性的影响,对热氧老化后的SWCRM、EWCRM以及热拌胶粉改性沥青胶浆（HCRM）进行弯曲梁流变（BBR）试验.以劲度模量（S）与蠕变速率敏感指数（m）的比值S/m及基于Burgers模型的松弛时间（λ）和低温综合柔量参数（J_c）为指标,分析老化作用对3种沥青胶浆低温流变特性的影响.结果表明：3种沥青胶浆热氧老化后的低温流变性能均减弱;采用Burgers模型研究沥青胶浆的低温流变性能是合理的;J_c能很好地描述沥青胶浆的低温流变性能;在-18 ℃时, EWCRM的S/m值和J_c值相较于HCRM分别下降了12.72%、8.58%,SWCRM的S/m值和J_c值相较于HCRM分别下降了30.09%、20.71%,说明温拌剂的加入会改善沥青胶浆的低温流变性能,且SDYK的改善效果优于EM.     

纳米材料改性沥青的微观和力学性能研究

为了改善沥青及沥青混合料的路用性能,筛选和添加纳米材料对基质沥青进行改性,制备纳米材料改性沥青.采用沥青针入度、延度、软化点、黏度等沥青基本性质试验和劈裂强度、回弹模量、车辙、水稳定性等沥青混合料性能试验,分析和研究了纳米材料改性沥青及混合料的力学和路用性能,并结合原子力显微镜试验来分析比较3种纳米材料(纳米碳粉、纳米橡胶粉VP362、海泡石)对基质沥青的改性效果.结果表明:相比于纳米橡胶粉VP362和海泡石改性沥青及沥青混合料,纳米碳粉改性沥青及沥青混合料具有更好的高、低温抗裂性能,而原子力显微镜图像也从微观角度印证了纳米碳粉改性沥青的改性效果.     

橡胶颗粒沥青混合料除冰雪性能的影响因素

为了明确橡胶颗粒沥青混合料的除冰雪性能,通过室内模拟试验方法,研究了橡胶颗粒掺量及分布层位、冰层厚度和温度等对橡胶颗粒沥青混合料除冰雪性能的影响.研究结果表明,橡胶颗粒越靠近混合料上表面、掺量越大、橡胶颗粒沥青混合料面层厚度越大,其除冰雪效果越好;随温度的降低和冰层厚度的增大,橡胶颗粒沥青混合料的除冰雪效果逐渐减弱.     

嵌入式胶粉复合SBS改性沥青的结构与性能

通过螺杆高温挤出使胶粉预先脱硫降解,然后嵌入分散在苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青中,研究了胶粉的降解程度、种类、含量及交联稳定工艺对复合改性沥青结构与性能的影响.结果表明:降解胶粉易微细化嵌入SBS改性沥青中,明显提高了SBS改性沥青的低温延度和耐老化性能,且不明显增加复合改性沥青的施工黏度.嵌入式胶粉复合SBS改性沥青经过交联稳定后热贮存稳定性能良好.     

老化对胶粉和SBS改性沥青流变性能的影响

为研究短期老化作用对胶粉(CR)改性沥青和SBS改性沥青流变性能的影响,通过旋转薄膜烘箱试验(RTFOT)对CR改性沥青和SBS改性沥青进行短期老化,然后在不同温度和荷载频率下进行动态剪切流变试验(DSR),结合扫描电子显微镜(SEM),对CR改性沥青和SBS改性沥青的流变性能和微观结构进行了研究.结果表明:老化前橡胶粉及SBS改性剂都能与沥青达到良好共融,老化后SBS改性剂与沥青的界面结合状况却差于橡胶粉与沥青的界面结合状况;老化作用使CR改性沥青和SBS改性沥青由储存模量G′(弹性)占主导作用转向由损失模量G″(黏性)占主导作用的温度转化点向高温转移;短期老化作用在高温下对SBS改性沥青产生的影响较大;短期老化前后,CR改性沥青较SBS改性沥青具有更强的高温抵抗变形能力和抗车辙能力;随加载频率增大,2种改性沥青的高温抗车辙能力都得到增强.