基于化学改性的废胶粉复合 改性沥青性能与机理研究

为探究废胶粉复合改性沥青性能与改性机理,采用软化点、5℃延度、弹性恢复、动态剪切流变试验指标等来评价其性能,通过微观形貌观测、红外光谱图、差示扫描量热法进行微观分析,将其与普通胶粉改性沥青、基质沥青进行对比,分析废胶粉复合改性沥青的改性机理.结果表明,废胶粉复合改性沥青具有更高的PG高温等级,表现出更好的高温性能;储存48 h废胶粉复合改性沥青仅有少量的废胶粉大颗粒开始被沥青胶团吸附并下沉,至储存72 h后才出现明显的离析现象,储存稳定性能得到明显改善;微观形貌下废胶粉复合改性沥青大部分胶粉颗粒均匀分散在沥青中,排列致密,形成亚均相结构;废胶粉复合改性沥青表现为物理共混改性的同时存在化学反应;相较于单一的物理改性,在复合改性的作用下,整个体系呈致密交联型网络状结构,使得分子间结合牢固,低温性能方面表现更好.     

废胎胶粉复合改性高黏沥青复配体系

为研究胶粉复合改性高黏沥青复配体系的显著性影响程度及机理,选择废胎胶粉种类、废胎胶粉掺量、SBS掺量、补强剂掺量、增塑剂掺量5个试验变量制备复合改性高黏沥青。设计五因素四水平正交试验,通过极差分析研究各因素对改性沥青针入度、延度、软化点、黏韧性和60 ℃动力黏度5个技术指标的影响。结果表明：补强剂掺量对针入度影响最大,增塑剂次之;胶粉掺量对60 ℃动力黏度影响最大,与补强剂协同作用于软化点;SBS掺量对延度影响最大;粘韧性无明显规律。综合考虑各因素,得出胶粉合金添加剂的较优制备方案是：选择卡车轮胎胶粉,各物料以质量分数计,废胎胶粉：SBS：补强剂：增塑剂=100:24:10:19。较优制备方案下,通过双螺杆挤出工艺制备胶粉合金高黏添加剂,且掺量为25%时,废胎胶粉复合改性高黏沥青表现出优秀的高低温性能,沥青黏度和路用性能明显提升。     

有机蒙脱土/废胶粉复合改性沥青的性能

采用熔融共混法制备了有机蒙脱土(OMMT)/废胶粉复合改性沥青,通过X射线衍射(XRD)分析和原子力显微镜(AFM)分析表征了复合改性沥青的微观结构,研究了复合改性沥青的物理性能、抗热氧老化性能和热储存稳定性.结果表明:OMMT的掺入使废胶粉在沥青中的分散更加均匀,OMMT/废胶粉复合改性沥青形成剥离结构;与废胶粉改性沥青相比,OMMT/废胶粉复合改性沥青的高温性能得到改善,随着OMMT掺量的增加,软化点大幅升高,25℃针入度及5℃延度减小;与废胶粉改性沥青相比,OMMT/废胶粉复合改性沥青的抗热氧老化性能和热储存稳定性明显提高.     

微波辐射废胶粉改性沥青的反应机理

采用微波辐射的方法对废胶粉表面进行活化,用高速剪切工艺在实验室制备了废胶粉改性沥青,基质沥青为泰州中海70#,废胶粉为80目,掺量为15%.利用电子扫描显微镜(SEM)形貌观测和溶胀试验研究了微波辐射废胶粉的活化机理.结果表明:辐射后的废胶粉表面蓬松呈絮状结构,有利于沥青中的轻质油分渗入到废胶粉内部,微波辐射后的废胶粉的溶胀程度较大,充分发挥其对沥青的改性作用.SEM分析得到微波辐射废胶粉改性沥青的网络结构更加均匀和致密,使其性能得到很大提高.差示扫描热量(DSC)分析表明,微波辐射废胶粉改性沥青的热稳定性得到明显改善.     

剪切温度对生物废油改性胶粉沥青的影响

研究剪切温度对生物废油改性胶粉沥青性能的影响,选择50号和70号基质沥青为研究对象,分别加入等量的生物废油和橡胶粉,剪切时间相同,制备不同剪切温度下的生物废油改性胶粉沥青样品,通过黏度、动态剪切流变试验和弯曲梁流变试验研究不同剪切温度下沥青样品流变性能的变化。对沥青样品进行短期老化和长期老化试验,研究沥青老化后性能的变化。借助傅里叶红外光谱试验研究沥青样品中官能团的变化,揭示剪切温度影响的微观机制。结果表明:随着剪切温度的提高,生物废油改性胶粉沥青的黏度、高温性能、中温性能和低温性能均先增强后减弱,且具有一定的抗老化能力;生物废油促进了胶粉的溶胀;高温剪切,沥青老化明显,胶粉发生脱硫降解反应,导致沥青性能降低;生物废油改性胶粉沥青的最佳剪切温度为145~155℃。     

预降解工艺对废胶粉改性沥青性能的影响

采用N-甲基吡咯烷酮(NMP)萃取糠醛抽出油中的芳烃组分,并利用糠醛抽出油NMP萃取油(FEONMP)对废胶粉预降解,将预降解产物作为改进剂与废胶粉混合后添加到沥青中进行研究。考察了传统湿法工艺和预降解工艺对废胶粉改性沥青性能的影响,采用动态剪切流变仪和荧光显微镜对废胶粉改性沥青的作用机理进行研究。结果表明,相比传统湿法工艺,预降解工艺能显著提高改性沥青的低温延度和高温存储稳定性。荧光显微图表明,由于废胶粉的预降解作用,预降解工艺能使废胶粉在沥青中形成连续交联的网络结构。     

橡胶沥青、废轮胎胶粉改性沥青的性能与推广应用

改革开放以来,我国的交通运输事业取得了举世瞩目的成就。科学发展观提出后,社会各界都在为建立节约环保型社会而努力,这也是交通运输业的重大任务。就要求工程技术人员研究推广出材料节约、循环利用、环保的新型路面材料。本文对橡胶沥青、废轮胎胶粉改性沥青、SBS改性沥青的术语进行解释并对三种沥青材料的沥青性能常规试验和PG分级结果进行对比,以便为废胎胶粉和橡胶沥青在我国道路工程建设和养护中的应用进行推广。     

橡胶沥青工艺参数对其性能影响的试验研究

通过沥青常规试验和SHRP性能分级试验,分析研究了橡胶粉粒径、类型、掺量和基质沥青类型等工艺参数对橡胶沥青性能指标的影响.研究表明,橡胶粉的加入可以显著改善沥青的高温性能、低温性能和抗老化性能等,橡胶沥青可达到PG82-28的技术要求.通过系列试验,发现货车胶粉优于小汽车胶粉;20目胶粉优于40目及60目胶粉;通过对不同掺量胶粉的研究,确定了18%的最佳掺量;与90号基质沥青相比,70号基质沥青可使橡胶沥青高温性能更好,但低温性能略差.     

胶粉/高黏剂复合改性SBS沥青的性能与改性机理

通过添加胶粉和高黏剂对SBS改性沥青进行复合改性。采用基本物理指标研究高黏改性沥青的制备工艺;采用软化点差值法评价高黏改性沥青的热储存稳定性;采用动态剪切流变试验(DSR)研究高黏改性沥青的高温流变性能和中温抗疲劳性能;借助傅里叶红外光谱(FTIR)和差示扫描量热法(DSC)对高黏改性沥青的改性机理进行分析。基本物理试验结果表明:胶粉有助于提高改性沥青的高温性能,但对其低温性能有不利影响,高黏剂能够大幅度提高改性沥青的黏度,最佳的胶粉掺量和三种高黏剂的掺量分别为:10%、8%、7%、8%。离析试验结果表明:三种高黏改性沥青的热储存稳定性满足规范要求。DSR试验结果表明:胶粉和高黏剂有助于提高成品SBS沥青的高温性能和感温性能;短期老化后,其高温性能提高,但对感温性能产生不利影响;胶粉和高黏剂的掺入提高了沥青的中温抗疲劳性能。FTIR结果表明:胶粉和高黏剂与SBS沥青之间既存在物理共混,也有化学反应的发生。DSC结果表明:通过高黏复合改性后,沥青的高温稳定性得到有效提高。     

废旧胶粉特性对橡胶沥青高温性能的影响机理

采用动态剪切流变试验,研究了废旧胶粉掺量、粒径、制备工艺等特性对橡胶沥青以及滤除胶粉后改性沥青高温性能的影响,在此基础上,探讨了胶粉与沥青的反应作用与颗粒作用对橡胶沥青高温性能的影响机理,发现基质沥青中加入废旧胶粉制备得到的橡胶沥青及滤除胶粉的改性沥青的车辙因子均出现了较大幅度的提升,增长幅度因废旧胶粉的工艺、掺量和粒径的不同而不同.常温法胶粉与沥青的反应较冷冻法胶粉与沥青的反应明显;大颗粒胶粉有利于胶粉与沥青的反应;增大胶粉掺量有利于胶粉与沥青的初期反应作用.常温胶粉改性沥青的颗粒作用大于相同条件下冷冻胶粉改性沥青的颗粒作用,常温法与冷冻法胶粉改性沥青的颗粒作用均随着胶粉掺量和目数的增加而增大.胶粉改性沥青的高温性能主要取决于废旧胶粉与沥青的反应作用,而橡胶沥青中胶粉的颗粒作用对其贡献较小.结果表明:废旧胶粉特性对橡胶沥青的高温性能影响显著,合理地选择废旧胶粉参数有助于制备高性能的橡胶沥青.     

活化胶粉/SBS复合改性沥青短期老化性能

为了探究SBS复合改性对活化胶粉改性沥青短期老化性能的影响,采用沥青薄膜加热试验(TFOT)模拟复合改性沥青的短期老化行为,通过软化点、针入度、弹性恢复、黏度和测力延度试验对复合改性沥青老化前后的高温性能、低温性能及施工和易性进行评价;以软化点为主要指标,研究复合改性沥青在不同老化条件下的性能稳定性;结合扫描电镜(SEM)及体式显微镜分析活化胶粉/SBS复合改性沥青的微观形貌与短期老化性能的关联性。研究结果表明:活化胶粉/SBS复合改性沥青经短期老化后的高温性能、低温性能及施工和易性相关指标变化幅度降低,SBS的加入改善了活化胶粉改性沥青的耐老化性能;活化胶粉/SBS复合改性沥青的软化点受老化时间及老化温度的影响较小,在不同短期老化条件下具有良好的稳定性;SBS与沥青形成的网状结构有效减缓了活化胶粉/SBS复合改性沥青短期老化期间胶粉的二次降解;体式显微镜照片中发现SBS的加入使活化胶粉/SBS复合改性沥青在短期老化过程中保持了相对稳定的多相结构,有助于胶粉和SBS降解产物与沥青反应补充沥青中的组分,起到抗老化的目的。     

TOR橡胶沥青流变性能试验

为了得到TOR橡胶沥青的流变性能,对薄膜烘箱老化和压力老化试验后的沥青试样进行布氏黏度试验和动态剪切流变试验.给出了改性沥青的制备方法、试验方法,分析了TOR对橡胶沥青复数模量、相位角、车辙因子、黏度、疲劳因子的影响.结果表明:加入TOR后,沥青的复数模量增大,相位角减小,TOR促进了废胶粉颗粒与沥青的相容性,增加了沥青的高温抗车辙性能.薄膜加热老化后基质沥青、橡胶沥青和TOR橡胶沥青的车辙因子数值均增大,黏温敏感性增强,TOR橡胶沥青的抗车辙性能较橡胶沥青有所改善.加入TOR的橡胶沥青,经压力老化后抗疲劳性能得到了加强,在较低温度环境下比橡胶沥青好;经有水压力老化,可以有效改善橡胶沥青的热氧水老化能力.     

橡胶改性沥青储存稳定性试验研究

制作了普通橡胶沥青和脱硫橡胶沥青,并进行了不同储存温度或不同储存时间条件下2种橡胶改性沥青的稳定性试验.研究表明,脱硫橡胶沥青经高温静态储存后比普通橡胶沥青更易离析.经过高速剪切工艺,大颗粒的脱硫橡胶粒在沥青里大多分散成无明显颗粒的细小物质,其胶粉颗粒大小在2种橡胶沥青的性能比较中不产生影响;而普通橡胶粉剪切后基本保持...     

不同来源橡胶粉对橡胶沥青性能影响

为了探究橡胶粉来源及组成对橡胶沥青性能的影响,选用重载卡车轮胎、小轿车轮胎、橡胶鞋底、轮胎胎面和轮胎圈口,采用常温粉碎方法制备5种橡胶粉。通过热重分析方法对5种橡胶粉的成分进行分析,得出各橡胶粉中主要成分及含量。采用甲苯可溶物含量试验,分析橡胶粉在沥青中的降解程度。在此基础上,分别采用弹性恢复试验、动态剪切流变仪(DSR)、低温弯曲梁流变仪(BBR)和测力延度仪对5种橡胶沥青的弹性恢复率、高低温流变性和低温抗裂性能进行评价。研究结果表明:不同来源的胶粉具有不同的成分,轮胎和鞋底橡胶主要包含炭黑和硫化橡胶,硫化橡胶中天然橡胶和合成橡胶的比例存在明显差异;在高温剪切条件下,5种橡胶的甲苯可溶物含量(质量分数,下同)均大于39%,表明橡胶粉在沥青中均存在不同程度的降解行为;由天然橡胶制成的鞋底橡胶粉改性沥青的甲苯可溶物含量为50.97%,明显高于其他几种橡胶沥青;重载卡车轮胎胶粉的甲苯可溶物含量高于小轿车轮胎胶粉,轮胎圈口胶粉的甲苯可溶物含量最低,其在沥青中的解聚过程最微弱;轮胎中的胎圈胶属于硬质胶,其制备的橡胶沥青的弹性恢复性能明显低于其他软质橡胶,重载卡车轮胎胶粉改性沥青的高低温流变性能改善效果最为明显。橡胶粉在沥青中的解聚和溶胀程度共同影响橡胶沥青的性能。     

橡胶沥青结合料性能正交试验

为了合理有效地选择橡胶沥青结合料制备过程中的胶粉掺量、外掺剂掺量及制备工艺参数,对其进行了多项性能的"4因素3水平"正交试验,分析了剪切时间、剪切温度、胶粉掺量及硫掺量对各项性能变化趋势及影响程度,并确定了各项制备工艺参数及外掺剂的优化组合方案。研究结果表明:胶粉掺量对橡胶沥青结合料各项性能均有显著影响,增加胶粉掺量能有效提高其高温性能,但同时降低其低温性能与弹性恢复能力,其最佳掺量应为20%~25%;剪切时间应在30min以上以保证胶粉充分溶胀,但剪切时间过长会导致橡胶沥青各项性能的显著降低,剪切时间应在30~60min之间;增大硫掺量能抑制橡胶沥青中的脱硫反应,在一定程度提高橡胶沥青高温性能,但过大的硫掺量会造成低温性能的显著下降,橡胶沥青中硫掺量宜小于胶粉掺量的0.6%;橡胶沥青室内制备参数及外掺剂含量存在优化组合方案。     

不同胶粉掺量下橡胶沥青混合料路用性能分析

为研究不同胶粉掺量下橡胶沥青混合料的路用性能,本文通过在70#A级基质沥青中掺加不同质量胶粉,利用沥青激光回弹试验、沥青接触角试验分析了沥青PG等级以及沥青胶结料与集料之间的粘附特征,确定了橡胶沥青路面结构上、中、下面层的最佳胶粉掺量(即上面层SMA-13添加30%,中面层AC-20添加40%,下面层AC-25添加50%);通过对不同胶粉掺量橡胶沥青混合料的汉堡车辙试验、低温弯曲抗裂试验及直接剪切试验等力学性能研究得到了：胶粉的掺入可增强沥青胶结料与集料间的内聚力,使沥青混合料的塑性变形能力变强,有效改善了橡胶沥青混合料不同结构层的水稳定性和高温抗车辙能力,提高了橡胶沥青混合料的抗裂性能和抗疲劳性能。结合工程实例,借用三维雷达检测系统,评价了现场橡胶混合料沥青路面结构层摊铺的整体性和材料厚的均匀性等道路内部状况;通过现场路面取芯后CT扫描,获取了现场路面结构的集料-空隙三维空间分布情况,得到了胶粉的加入能促进沥青胶结料与集料间的分子运动,有效改善沥青混合料的孔隙分布情况,使路面内部材料更加均匀分布,充分发挥橡胶沥青路面优良的路用性能。     

废胶粉热处理对改性道路沥青性能的影响

采用热处理废胶粉的方法,研究废胶粉热处理对改性道路沥青性能的影响.实验结果表明:200℃条件下热烘废胶粉20min,改性沥青的软化点为47.9℃,针入度为81.90mm,5℃下的延度为12.60cm;200℃条件下热压废胶粉20min,改性沥青的软化点为53.0℃,针入度为77.4mm,5℃下的延度为6.60cm.热烘法处理废胶粉制得的改性沥青效果较好,改性沥青的针入度变小,延度增加,软化点虽然下降,但仍比较接近50℃;热压法处理废胶粉改性效果不理想.胶粉热处理能够在一定程度上改善沥青的性能.     

改性沥青的流变性和储存稳定性研究

以高富AH-50为基质沥青分别制备SBS、胶粉和EVA改性沥青,利用动态剪切流变仪(DSR)分析不同种类改性沥青动态黏弹参数(储存模量G'和损失模量G″)随频率和温度的变化,结合60℃稳态流动试验和Carreau模型表征沥青的流变性能,并用储存稳定指数IS表征不同改性剂与沥青的相容性能。结果表明:试验范围内,随频率的增加G'和G″逐渐变大,相同频率下G'明显小于G″,改性沥青以黏性成分为主,且两者的差值在低频和高温下较大;与基质沥青相比,SBS和胶粉改性沥青的临界剪切速率γc降低幅度远大于EVA改性沥青的γc,SBS和胶粉的掺加使沥青偏离牛顿流体的程度更大,对剪切的敏感性更高;SBS和胶粉与沥青的相容性较差,在相分离时SBS迁移至上段,胶粉迁移至下段,而EVA与沥青的相容性较好,体系不易发生相分离。     

废胶粉/APAO复合改性沥青性能

为了研究废胶粉(WTR)与非晶态α-烯烃共聚物(APAO)对沥青复合改性的效果以及其最优加工工艺。首先采用高速剪切法制备多组不同掺量的WTR/APAO复合改性沥青;然后测定WTR/APAO复合改性沥青的针入度、软化点、黏度、弹性恢复,同时进行了存储稳定性分析与荧光显微镜微观检测;最后通过正交试验确定WTR/APAO复合改性沥青最优加工工艺。研究结果表明:WTR与APAO的掺量(质量分数,下同)分别为15%与4%时,WTR/APAO复合改性沥青的针入度比基质沥青降低了36.8mm,软化点增加了22.9℃,弹性恢复增加了67%,黏度(180℃)增加81%,且其各项指标均满足橡胶沥青评价指标要求;加入适量的WTR与APAO后基质沥青的高温性能和可恢复变形能力得到明显提高,WTR/APAO复合改性沥青具有较好的改性效果;与WTR单独改性相比,加入APAO能使针入度进一步减小,软化点、黏度与弹性恢复进一步增加,APAO的加入能进一步提升WTR的改性效果;加入4%的APAO后,WTR/APAO复合改性沥青比仅掺入15%的WTR改性沥青的软化点降低了3.3℃,APAO的加入能显著提高废胶粉改性沥青的存储稳定性,弥补了废胶粉改性沥青的不足;APAO不仅增进了WTR的分散程度,而且改善了WTR与沥青相的相容性。WTR/APAO复合改性沥青最优加工工艺基本参数为:先加入WTR,后加入APAO,控制剪切温度190℃,剪切时间90min,剪切速度5 000r/min。     

橡胶粉在热沥青中的溶胀降解特性分析

制备废胶粉改性沥青是实现废橡胶资源化利用及减轻环境污染的有效途径.为了研究胶粉在沥青中的物化行为以及对沥青的改性作用,分别在不同胶粉掺量、不同温度和处理时间条件下制备胶粉改性沥青,采用洗脱法分离胶粉后,使用光学显微镜测定胶粉粒径的变化,提出体积膨胀率表征胶粉在沥青中的体积变化;并对用筛析方法分离胶粉后的沥青样品,进行了红外光谱(IR)和差示扫描量热(DSC)分析.结果表明:制备胶粉改性沥青过程中,溶胀和降解是影响胶粉体积的两个重要因素,随着胶粉掺量增加、制备温度升高和处理时间延长,体积膨胀率均呈先增大后减小趋势;溶胀后的橡胶分子发生断链降解释放出小分子物质溶于沥青组分发挥改性作用,特征官能团吸收峰大幅增强;195℃,1.5 h和175℃,3.0 h制备的沥青样品DSC谱线出现了强烈的吸热峰,即处理温度过高或时间过长,可能发生胶粉过度降解、胶粉团聚或沥青老化行为,使胶粉改性沥青的物化状态发生改变,导致性能劣化.从胶粉溶胀与降解的角度,建议胶粉掺量在20%左右,处理温度不高于195℃,处理时间不超过1.5 h.