基于流变学的复合改性橡胶沥青黏弹特性研究

基于流变学理论评价复合改性橡胶沥青的黏弹特性,采用动态剪切流变仪分别对基质沥青、改性沥青、不同添加剂下的复合改性橡胶沥青、干法橡胶颗粒及工厂化橡胶沥青进行滞回环试验,从残余变形、弹性贮能、耗散能、弹性比例和复合弹性模量等指标进行评价改性剂对橡胶沥青的复合改性作用及黏弹性能影响,并对试样进行应变扫描、温度扫描、频率扫描和时间扫描等常规动态剪切流变试验。结果表明:在高温条件下,复合改性橡胶沥青性能明显优于基质沥青和改性沥青;不同改性剂对橡胶沥青复合改性明显,其中PE改性剂可以提高橡胶沥青的抗永久变形能力,但是抗疲劳特性较差,岩沥青可以增加橡胶沥青的刚度、黏性流动和抗疲劳性能;脱硫胶粉与改性剂的溶胀作用明显;工厂化橡胶沥青和干法橡胶颗粒的抗疲劳特性明显,应根据不同应用场合的需求对橡胶沥青进行复合改性。     

易分散稳定型高粘度改性剂的研发与制备

分析了改性剂的各种成分(聚合物改性剂、溶胀剂、分散剂、增塑剂及交联剂)对改性沥青性能的影响,选出了最优的沥青性能所对应的改性剂各成分的比例,并提出采用溶剂法制备工艺。该高粘改性剂可直接投入基质沥青(非传统直投入沥青混合料)进行生产改性沥青。该高粘度改性剂不仅能保证改性沥青混合料路用性能,还能有效降低沥青混合料成本,社会经济效益显著。     

Rollpave专用改性沥青制备及路用性能研究

采用专用粒子GTA和SBS颗粒作为复配改性剂,对基质沥青进行复合改性,制得可卷曲沥青路面(Rollpave)专用改性沥青.选择复配改性剂连续相面积最大的Rollpave专用改性沥青,采用三大性能指标试验、布氏黏度试验、DSR试验(动态剪切流变试验)和BBR试验(低温弯曲蠕变试验)对其路用性能进行测试,并与基质沥青和SBS改性沥青路用性能相比较.结果表明:Rollpave专用改性沥青的软化点和延度(5℃)远远高于基质沥青和SBS改性沥青,但针入度(25℃)与基质沥青接近;Rollpave专用改性沥青高、低温等级较基质沥青和SBS改性沥青显著提升;在15~80℃温度区间内,Rollpave专用改性沥青感温性优于基质沥青和SBS改性沥青.Rollpave为路面修补提供了全新的思路.     

特立尼达湖沥青改性沥青的制备及耐老化性能研究

针对传统沥青改性剂价格昂贵、配伍性差及对沥青耐老化性能改善有限等缺点,采用特立尼达湖沥青(TLA)对基质沥青进行改性,通过正交试验确定了TLA改性沥青的最佳制备参数为:剪切时间40 min、剪切温度170℃、剪切速率5000 r/min;对经老化后的不同掺量TLA改性沥青的三大指标及黏度测试发现,随着TLA掺量的增加,改性沥青物理性能及耐老化性能显著提高;综合动态剪切流变试验、弯曲梁流变试验、沥青四组分及红外光谱分析,对比不同掺量TLA的改性效果,结果表明:TLA改性沥青的高、低温性能,胶体稳定性及耐老化性较基质沥青均有明显提高。     

SBS改性沥青车辙因子影响因素分析

从制备SBS改性沥青原材料的角度出发,使用五种基质沥青、五种改性剂和五个不同的改性剂掺量,利用动态剪切流变仪各原材料对改性沥青高、低温性能的影响。研究结果表明:改性剂掺量是影响沥青车辙因子最重要的因素,基质沥青次之,改性剂类型对改性沥青车辙因子影响很小。     

基于CRP的复合改性沥青性能研究

为适应道路交通量的不断增长,延长路面的使用寿命,提高改性沥青的综合性能,本文使用SBS和SBR两种改性剂分别与CRP改性剂复合改性基质沥青并分析各自性能的优劣,研究了改性工艺对改性沥青性能的影响,为制备复合改性沥青提供参考依据;同时根据CRP、SBS、SBR改性剂的改性效果制备了综合性能更加优良的复合改性沥青。     

特立尼达湖改性沥青性能研究

特立尼达湖沥青(TLA沥青)是世界著名的天然沥青,技术性能指标非常稳定.对基质沥青和TLA改性沥青的常规性能和流变性能进行分析.采用动态剪切流变仪(DSR)进行温度扫描和频率扫描试验,以评价沥青胶结料的流变性能;采用蠕变试验评价其抵抗变形的恢复能力.试验结果表明,TLA改性沥青较基质沥青有更好的高温性能,且TLA沥青掺量对沥青胶结料的性能有重要影响.     

岩沥青SBS复合改性沥青混合料的性能与机理

通过室内试验评价了布敦岩沥青(BRA)改性剂以及BRA-SBS复合改性措施对沥青混合料路用性能的影响;采用X射线衍射仪对岩沥青进行测试,结合相关理论分析了岩沥青对沥青混合料的改性机理.结果表明:BRA改性沥青混合料能达到与SBS改性沥青混合料相近的高温稳定性、水稳定性和抗疲劳性能;BRA改性沥青混合料的低温抗裂性较低,难以满足冬寒区路面表面层的低温抗裂性要求,采用BRA与低剂量SBS复合改性的沥青混合料可以用于各种温度分区的路面表面层;由于BRA中的矿物成分主要是方解石,因此BRA与沥青之间的反应是一个物理共混过程,BRA中沥青固有的高黏度和耐久性是改善沥青混合料性能的主要原因.     

PU-SBS复合改性沥青的制备及其性能研究

为提升沥青路用性能,文中制备了以聚氨酯(PU)复配SBS的复合改性沥青,对PU-SBS复合改性沥青进行了三大指标试验、软化点差值试验和动力黏度试验,并评价其基本性能,使用动态剪切流变试验(DSR)和低温弯曲梁流变试验(BBR)评价PU-SBS复合改性沥青在不同温度下的流变性能。结果表明,SBS和PU对针入度和软化点均有改善,PU对延度的改善显著,且适量的SBS对延度也有一定贡献,SBS可显著提高复合改性沥青的动力黏度,PU则对复合改性沥青的动力黏度值没有贡献,且两种改性剂与沥青均具有良好的相容性;SBS可显著改善沥青的高温性能,沥青的低温性能主要由PU贡献,PU复配SBS改性沥青高低温性优于单一改性剂,综合基本性能及高低温流变性能推荐改性剂最佳产量为3%SBS+20%PU。     

改性剂熔融速度对高黏度改性沥青性能的影响研究

为研究高黏度沥青改性剂熔融速度对沥青改性效果的影响,将2种改性剂熔融剪切不同时间制备改性沥青,分别利用流变实验和荧光显微镜分析改性沥青的宏观性能及微观结构变化。结果表明,随着剪切时间延长,熔融速度快的改性剂更快熔于沥青中,表现为零剪切黏度和不可恢复蠕变柔量等高温性能指标在更短时间内达到最大。改性沥青和混合料的微观形貌试验表明,熔融速度快的改性剂可更快形成网络结构。     

纳米TiO2/玄武岩纤维复合改性沥青抗老化性能研究

为了更好地提高沥青的抗老化性能，选用纳米TiO₂和玄武岩纤维作为改性剂，对基质沥青进行了改性。采用动态剪切流变仪对基质沥青与改性沥青进行了流变学试验，通过温度扫描得出了复数剪切模量(G*)和相位角(δ) 2个重要参数，并进行了老化指标的计算，最后综合评价了纳米TiO₂/玄武岩纤维复合改性沥青的抗老化性能。研究发现，纳米TiO₂和玄武岩纤维复合掺入后，改性沥青的高温性能和抗老化性能明显改善。     

聚合物改性沥青细观结构和重复蠕变特性研究

针对内蒙古等西北部地区常用的3种聚合物改性沥青（SBS改性沥青、胶粉改性沥青和复合胶粉改性沥青）,利用扫描电子显微镜（SEM）观察它们的细观结构形貌,得到改性剂在沥青中的分布状态及其与沥青间的界面结合特性,发现3种改性沥青的改性剂与沥青间均具有良好的界面融合性.利用动态剪切流变仪（DSR）对3种改性沥青进行不同温度和荷载应力下的重复蠕变试验,通过对累积应变、蠕变劲度的黏性部分GV随荷载和温度变化规律的分析表明：3种改性沥青随加载次数、温度及应力大小变化的规律相同,但同样条件下胶粉改性沥青具有最低的温度敏感性、最小的累积应变和最大的GV值,说明其具有最好的抗高温变形性能,其次为复合胶粉改性沥青.     

不同沥青材料微观结构与自愈合特性研究

对A-70#道路石油沥青、SBS改性沥青、橡胶改性沥青3种不同类型的沥青材料,采用荧光显微镜进行微观结构分析,采用DSR动态剪切流变仪进行自愈合性能测试及评价。试验结果表明:温度越高,SBS改性剂、橡胶粉与基质沥青越趋于相溶状态,SBS与70#基质沥青的相溶性优于橡胶粉;SBS改性沥青与橡胶改性沥青的自愈合性能相当,且优于A-70#道路石油沥青;沥青材料的自愈合性能与损伤度成反比,损伤度越大,自愈合能力越不显著;橡胶改性沥青的自愈合能垒最大,SBS改性沥青次之,A-70#道路石油沥青的最小,橡胶沥青发生自愈合效应需更高的温度条件与热量补给。     

基于时间和温度依赖性的SBS/ 多聚磷酸复合改性沥青流变性能研究

为分析多聚磷酸掺量对SBS/多聚磷酸复合改性沥青高温流变特性的影响,对比复合改性沥青与基质沥青、SBS改性沥青流变特性的差异,本文采用SK90号基质沥青、制备4.5%SBS改性沥青以及SBS/多聚磷酸复合改性沥青。对沥青试样进行60℃频率扫描和30℃-60℃温度扫描试验,分析沥青结合料复数模量、相位角随加载频率和温度的变化规律。结果表明:SBS改性沥青、SBS/多聚磷酸复合改性沥青的复数模量值远大于基质沥青,SBS/多聚磷酸复合改性沥青的复数模量随着多聚磷酸掺量的增多而增大;SBS改性沥青和SBS/多聚磷酸复合改性沥青的相位角随荷载作用频率上升而迅速增大;SBS改性沥青和SBS/多聚磷酸复合改性沥青的温度敏感性较基质沥青有了显著的改;3.5%SBS+1.6%PPA复合改性沥青的复数剪切模量大于改性剂掺量为4.5%的SBS改性沥青。     

基于MSCR试验的高粘沥青高温性能评价

为了准确获取高粘沥青的高温性能评价指标,文章通过采用多应力重复蠕变恢复(MSCR试验,对沥青在不同温度与应力下及不同高粘改性剂掺量下的评价指标进行了系统的分析,并通过各种沥青混合料的动稳定度对评价指标的有效性进行了验证。结果表明:恢复率R与不可恢复蠕变量Jnr具有较高的温度敏感性,但对应力敏感性较弱。随着高粘度改性剂的掺入,沥青的恢复率R呈增长趋势,不可恢复蠕变量Jnr呈下降趋势,表明高粘度改性沥青的高温性能能够同时在弹性区间及非弹性区间得到有效的改善。     

多聚磷酸复合改性沥青混合料的路用性能

采用重复蠕变恢复试验分析了多聚磷酸对基质沥青、SBS及SBR改性沥青抗变形恢复能力的影响,并通过贯入剪切试验、半圆弯拉试验及弯曲疲劳试验评价了多聚磷酸对基质沥青混合料、SBS改性沥青混合料及SBR改性沥青混合料抗剪切性能、低温抗裂性能及疲劳性能的影响,采用Weibull分布分析了不同沥青混合料在不同失效概率下的疲劳性能.结果表明:多聚磷酸的掺入显著增加了沥青的黏度,对其弹性变形恢复能力贡献较小,而SBS改性剂可大幅度提高沥青的弹性变形恢复能力;多聚磷酸能够明显改善沥青混合料的高温抗剪稳定性;通过复配SBS或SBR改性剂,可有效弥补多聚磷酸对沥青混合料低温性能的负面影响;多聚磷酸对沥青混合料的疲劳性能也有一定程度的改善.     

废胶粉/再生低密度聚乙烯复合改性沥青研究

依据正交试验原理,以废轮胎橡胶粉(WTR)和再生低密度聚乙烯(RPE)为改性剂,采用高速剪切法制备了不同工艺条件(剪切温度、剪切时间、剪切速率)下的WTR/RPE复合改性沥青.以针入度、软化点、延度为评价依据,确定了WTR/RPE复合改性沥青的最佳工艺,并进一步对WTR/RPE复合改性沥青的性能进行了评价.结果表明:最优的工艺参数为剪切温度180℃,剪切时间90min,剪切速率5 000r/min;复合改性沥青的针入度减小,软化点和黏度增大.WTR和RPE的建议掺量(均以沥青质量计)分别不宜超过15%和4%.     

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.     

沥青类与改性剂用量对高粘度改性沥青性能的影响

采用TPS为改性剂制备高粘度改性沥青,研究了TPS对不同基质沥青的改性效果及TPS掺量对改性沥青性能的影响。结果表明:TPS对沥青的改性效果与基质沥青的组成密切相关,在相同TPS掺量下,基质沥青的胶质含量越大,改性沥青的60℃粘度越大;在TPS掺量为14%~17%之间,TPS掺量对改性沥青的软化点、针入度和延度的影响较小,而对60℃粘度影响显著,对于S-70沥青,在TPS掺量大于15%以后,其60℃粘度迅速增大。     

SBS改性沥青温度敏感性指标研究

为了研究SBS改性沥青的温度敏感性,采用镇海基质沥青、星型SBS4303和SBS401、线型SBS1192和SBS503制备了6种SBS改性沥青.由针入度试验和动态剪切流变试验(DSR),得出各沥青不同温度下的针入度值、黏度值、针入度指数PI和黏温指数VTS,并分析了改性剂种类和改性剂剂量对SBS改性沥青PI和VTS的影响.结果表明,VTS比PI更能客观反映SBS改性沥青的温度敏感性,建议采用lg(lgη)-lgTK的开氏温标回归方法得到的VTS作为SBS改性沥青感温性指标比较适宜.