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。     

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。     

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。     

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.     

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%。     

复杂气候条件下胶粉改性沥青的低温性能

我国北方地区夏季高温炎热,冬季寒冷冰冻。沥青路面在施工和使用的过程中,高温易导致老化,低温易发生冻融循环,都会对沥青的性能产生影响。本研究分别对基质沥青和胶粉改性沥青进行短期、长期热老化试验和盐冻循环试验,并对环境影响后的基质沥青和胶粉改性沥青进行弯曲梁流变试验(Bending beam rheometer,BBR),通过弯曲蠕变劲度S和蠕变速率m对比其低温性能的变化规律。同时对不同环境影响后的两种沥青进行原子力显微镜(AFM)观测,比较两种沥青微细观结构的变化情况。结果表明:基质沥青和胶粉改性沥青的低温抗裂性能和抗变形能力受热老化影响严重,季节性冰冻区沥青路面铺设和使用时要注意热老化的控制和预防,从而保证道路的使用寿命;与基质沥青相比,胶粉改性沥青盐冻循环和热老化后的抗变形能力和低温柔性得到改善,其更适合北方寒冷地区使用。     

克拉玛依改性沥青的制备及其性能研究

为了提高废橡胶粉改性沥青的各个性能,首先采用不同目数废胶粉组合改性沥青,研究复合目数对改性沥青的影响;其次,添加助剂改善沥青与废橡胶粉的相容性,提高储存稳定性,通过正交试验确定制备高储存稳定性改性沥青的最佳条件;最后,通过热重和红外光谱分析改性沥青的热稳定性和改性机理。结果表明:质量比为1∶1的60目和80目废橡胶粉改性沥青时性能最佳;制备高储存稳定的改性沥青最优条件为:脱硫胶粉4%,丁苯橡胶6%,沥青改良剂1%,硅烷偶联剂水醇溶液13%;废橡胶粉提高了沥青的热稳定性;橡胶粉改性沥青的过程中沥青与橡胶粉发生化学反应。     

SBS/胶粉复合改性中海沥青的热储存稳定性

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)改性中海沥青难以热储存稳定,将SBS、脱硫胶粉和相容剂经密炼机共混后改性中海沥青,制备了热储存稳定的复合改性沥青。采用改性沥青离析试验与显微结构分析研究了SBS与脱硫胶粉比例、相容剂种类和用量、胶粉粒径等对复合改性沥青热储存稳定性的影响。结果表明,当相容剂在复合物中质量分数不小于1%、SBS/脱硫胶粉质量比为2/3~1/1时,复合改性沥青热储存稳定。根据稳定形成条件及显微结构分析,脱硫胶粉与SBS可产生力化学结合,能减小与沥青的密度差;相容剂能提高SBS、脱硫胶粉与沥青的结合。从而能改善复合改性沥青的热储存稳定性。     

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。      

胶粉加工参数对活化胶粉/丁苯橡胶复合改性沥青性能的影响

为了研究胶粉加工参数对活化胶粉/丁苯橡胶(SBR)复合改性沥青性能的影响,得到胶粉的最佳加工参数,采用废食用油来活化胶粉,选取不同掺配比例(胶粉质量∶废食用油质量)、加热温度、加热时间制备活化胶粉,复配SBR制备复合改性沥青。通过沥青常规性能试验、旋转薄膜加热试验(RTFOT),对复合改性沥青的高温性能、低温性能、黏度、存储稳定性和抗老化性能进行分析研究。结果表明:胶粉加工参数对复合改性沥青的综合性能影响显著;胶粉的最佳加工参数建议为掺配比例1∶1、加热温度160℃、加热时间90min;复合改性沥青的常规性能与90^#基质沥青相比提升显著且优于SBR、活化胶粉改性沥青。     

降黏型温拌胶粉改性沥青高低温性能试验

通过动态剪切流变试验(DSR)和小梁弯曲蠕变劲度试验(BBR),对添加不同掺量(1%、2%、3%)有机降黏剂(LP)的胶粉改性沥青(CR)高低温性能进行研究。结果表明:LP的添加使胶粉改性沥青的高温性能得到改善,复数剪切模量G*增大,相位角δ减小,且随着LP掺量的增加,其高温抗变形能力逐渐增强。对于低温性能,LP的添加可以提高胶粉改性沥青的低温性能,但不同温度下,随着降黏剂LP掺量的增加,其低温抗裂性能呈减小趋势,对改善胶粉改性沥青低温性能有一定的负面影响,且随着温度的降低,LP对胶粉改性沥青的低温性能改善效果减小,不同掺量对其影响相差不大。     

盐冻循环条件下改性沥青的微观结构及重复蠕变特性

为考察在融雪盐环境下路面材料的性能变化情况,对内蒙古寒冷地区常用的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利用动态剪切流变仪(DSR)进行重复蠕变试验,利用原子力显微镜(AFM)进行微观结构观测,比较分析盐冻循环前后两种沥青的微细观结构以及流变学性能的变化,为寒冷地区道路路面材料的选择和使用提供参考依据。AFM测试发现,SBS改性沥青出现"蜂形"结构,冻融循环后,"蜂形"结构出现不同变化;胶粉改性沥青未出现"蜂形"结构,冻融循环后胶粉改性沥青表面形貌相差不大;重复蠕变试验结果显示:冻融循环前后SBS改性沥青和胶粉改性沥青永久变形与卸载瞬时应变的比值(εP/εL)在加载初期均随着加载次数的增加而增加,一定次数后达到稳定状态;冻融循环后SBS改性沥青的εP/εL降低,胶粉改性沥青的εP/εL基本不变;利用Burgers模型拟合得到蠕变劲度的黏性成分G_v,冻融循环后SBS改性沥青G_v值小于原样SBS改性沥青,胶粉改性沥青G_v值大于原样胶粉改性沥青,且两种沥青水冻循环与盐冻循环G_v值差别不大。胶粉改性沥青具有更好的高温使用性能。     

橡胶沥青性能测试技术的应用

本文通过调查研究国内外评价橡胶沥青的常规技术指标体系,室内采用8种不同基质沥青制备橡胶沥青,基于国内外规范中的针入度、锥入度、延度、软化点、弹性恢复、回弹恢复、Brookfield旋转黏度及剪切流变（DSR）试验等对橡胶沥青性能进行了评价,重点分析基质沥青四组分与各检测指标之间的相关性。研究表明：橡胶粉的溶胀作用不充分会导致针入度和延度的试验结果误差较大,针入度和延度指标评价橡胶沥青缺乏科学性;小锥小皿试验数据稳定性较强,能够有效评价橡胶沥青抗剪切流变性能;回弹恢复能够有效评价橡胶沥青在较小变形范围内的弹性恢复能力;橡胶沥青线弹性范围确定为20%~30%;基于DSR试验进行的应变扫描试验、温度扫描试验、频率扫描试验和滞回环试验等够显著区分橡胶粉与基质沥青的配伍性,由重复蠕变试验测得的零剪切黏度（ZSV）能够合理评价橡胶沥青高温性能;采用多变量回归分析和灰色关联分别评价基质沥青四组分与各项性能指标间的相关性,其中沥青质和饱和分关联程度较高; 60℃车辙因子与基质沥青四组分的相关系数达0.900,60℃复数弹性模量和ZSV与基质沥青四组分的相关系数高达0.9999和1.0。     

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。      

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。     

多聚磷酸及多聚磷酸-SBS改性沥青低温性能

基于弯曲流变试验(BBR)并结合DSC试验测得的玻璃化转移温度,对不同掺量的多聚磷酸(PPA)改性沥青和乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)-PPA复合改性沥青的低温性能进行了研究。用单因素方差法分析了不同温度下,PPA掺量对沥青低温性能的影响。利用荧光显微镜观察并分析了SBS-PPA复合改性沥青的相态结构特征。结果表明:PPA的加入对基质及复合改性沥青的低温性能有所提高,且随着PPA掺量的增加,对低温抗裂性能的改善越好,但随着温度的降低,低温改善效果逐渐减小。不同温度下,PPA对基质沥青低温性能的影响程度不同,在-18~-12℃时,对基质沥青低温性能的改善较显著,而在-30~-24℃时,对基质沥青低温性能的改善不显著;对于SBS-PPA改性沥青,不同温度下,PPA对其低温性能的改善均不显著。SBS-PPA改性沥青的低温抗裂性能优于PPA改性沥青,PPA的添加可以有效促使SBS分散为细小颗粒,并在沥青中的分布变得更加均匀,使SBS改性沥青的储存稳定性和空间网状结构得到有效改善。     

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...