老化公路SBS改性沥青多次再生的流变性能与耐久性研究

提取随岳高速公路废旧SBS改性沥青作为研究对象,采用0.8粉胶比并叠加9%再生剂配置沥青胶浆,利用旋转薄膜烘烤和PAV叠加仪对SBS改性沥青进行多次老化和再生。然后通过车辙因子G、劲度模数S和蠕变因子m对多次再生SBS改性沥青的流变性能和低温抗疲劳性能进行了回归分析和总结。研究发现:随着老化与再生次数增多,再生剂对于SBS改性沥青的再生效果逐渐变差,粘弹性逐渐降低;高温下多次再生沥青胶浆的车辙因子随着再生次数的增加呈现逐渐增强的趋势,并且三次老化>二次老化>一次老化>三次再生>二次再生>一次再生>原样;中温重复加载试验中二次老化与三次再生的衰减程度差别一般为2%~3%;低温下沥青胶浆的劲度模数与再生次数呈反向关系,多次再生后沥青胶浆的m值不具有明细的规律性,多次再生样品拥有更好抗低温性能,但是m值曲线与原装沥青胶浆的离散型偏大。     

SBS复合改性沥青抗老化性能指标研究

为提高SBS改性沥青的抗老化性能,在SBS改性沥青中分别添加LDPE、HDPE和VPE共3种PE改性剂,在对复合改性沥青老化性能试验中发现通过TFOT和PAV老化后的复合改性沥青常规评价指标存在不足,故采用测力延度试验来分析复合改性沥青的抗老化性能,通过对不同沥青的最大拉力、断裂拉力、断裂延度、韧性特征阶段斜率(BC段)、韧性特征阶段拉力值与延度所围面积等分析,结果表明:5种不同沥青中SBS与LDPE复合改性沥青老化后的韧性最高,且采用韧性特征阶段拉力值与延度所围面积分析改性沥青的抗老化性能较合理。     

SBS改性沥青混合料抗老化与抗疲劳性能试验研究

利用室内试验,测定不同SBS改性剂掺量时老化前后沥青的低温延度,沥青混合料的劈裂强度、抗弯拉强度和弯拉应变,以及沥青混合料疲劳寿命随SBS掺量的变化规律,研究SBS改性沥青混合料的抗老化和抗疲劳性能。试验结果显示,SBS改性剂的掺入能明显改善沥青和沥青混合料的抗老化性能,从抗老化性能角度考虑最佳的SBS掺量为4.5%;沥青混合料的疲劳寿命随SBS掺量的增大逐渐增大,疲劳寿命与SBS掺量之间具有良好的线性相关性。     

生物再生剂再生沥青流变性能研究

为研究生物再生剂再生胶结料的流变性能,分析比较了基质沥青及SBS改性沥青的原样、老化沥青及不同掺量下的再生沥青流变性质。首先,通过旋转薄膜烘箱、压力老化获取了长期老化沥青,随后将老化的沥青与5%和10%的生物再生剂混合制备再生沥青,最后通过黏度试验、温度扫描及弯曲蠕变试验测试了原样沥青、老化沥青及再生沥青的流变性能。试验结果表明,生物再生剂的加入会使得老化沥青的各项性能向原始沥青靠近,其中车辙因子及黏度变化尤为明显,表现为添加10%的生物再生剂有助于将长期老化沥青的和易性和抗车辙能力恢复到原来的水平,但是疲劳因子及低温性能影响较弱,表现为添加10%的生物再生剂后两种老化沥青的疲劳因子仅降低30%,离原样沥青差距明显。此外,对比两种沥青的再生沥青可以发现,SBS改性沥青的再生需要考虑的情况更为复杂,简单的组分调和无法使得老化的改性沥青性能得到良好恢复。     

胶粉与RET复合SBS改性沥青老化前后流变特性及其混合料性能研究

为了改善高海拔寒冷地区沥青路面的耐久性能,采用自制的"紫外光与热老化模拟老化环境箱"进行室内加速老化试验,模拟紫外光与热耦合作用对高原高海拔地区沥青路面的老化作用,基于延度、软化点、弹性恢复率、DSR、BBR试验和车辙、低温弯曲、冻融劈裂及四点弯曲疲劳试验研究了胶粉与RET复合SBS改性沥青老化前后流变特性及其混合料路用性能。试验结果表明:随着胶粉、RET掺量增大,复合改性沥青老化后的低温性能提高,相较于SBS改性沥青,胶粉与RET复合SBS改性沥青具有优良的抗紫外光与抗老化性能;掺加RET可显著提高低剂量SBS改性沥青及其混合料的高温性能,但是RET对胶粉、SBS改性沥青低温性能提高幅度不大,甚至有负面影响,建议采用胶粉、SBS与RET或胶粉与RET复合SBS改性方案以提高RET改性沥青混合料的低温性能;相较于SBS改性沥青和SBS与胶粉复合改性沥青,胶粉与RET复合SBS改性沥青具有优良的抗疲劳性能,对于高原高海拔强紫外光辐射地区可优先采用胶粉与RET复合改性沥青或胶粉与RET复合SBS改性沥青。工程实践证明,胶粉与RET复合SBS改性沥青能够改善路面抗车辙性能、提高路面水损害及抗裂性能,其老化前后的抗裂性能优于SBS改性沥青,采用胶粉与RET复合SBS改性沥青混合料延长了高海拔寒冷地区沥青混凝土道路的使用寿命。     

有机硅/SBS复合改性沥青技术性能研究

为了研究有机硅/SBS复合改性沥青技术性能，通过变化有机硅/SBS比例掺量，以AH-70沥青进行复合改性，采用针入度、软化点、延度、储存稳定性、RTFOT老化、光氧模拟老化及BBR试验，综合评定复合改性沥青高温、低温及抗老化性能。结果表明：开发的有机硅/SBS复合改性沥青在有机硅掺量为2.5%、SBS掺量为3.5%时，满足改性沥青技术指标要求；RTFOT及紫外光模拟老化后，270 min老化前后针入度比为85%、延度比为79.5%、软化点比为106%,分别较SBS改性沥青提高了29%、54.5%、32%,抗老化性能明显增强；在BBR试验加载240 min时，低温抗裂性能评价指标J(t)值为0.005 8,较SBS改性沥青提高了71%,提高了低温抗裂性。可见，研发的有机硅/SBS复合改性沥青较SBS改性沥青具有更优良的抗老化性能、储存稳定性及低温抗裂性能。     

OMMT/ZnO纳米复合SBS、SBR聚合物改性沥青与混合料性能研究

为了提高SBS、SBR聚合物改性沥青的热贮存稳定性、改善低剂量SBS、SBR改性沥青的针入度指标体系性能与流变特性,同时提高OMMT/ZnO改性沥青的高低温性能与流变性能。将纳米OMMT/ZnO与SBS、SBR聚合物进行复配,基于老化前后的针入度体系试验和流变特性试验对复合改性沥青稳定性、老化性能、高低温性能与流变特性进行评价,基于三大路用性能试验、浸水APA试验与MMLS1/3试验评价了纳米OMMT/ZnO复合聚合物改性沥青混合料的水温稳定性与长期稳定性。结果表明:掺加纳米OMMT/ZnO纳米改性剂能够提高复合改性沥青高温稳定性、低温延展性与自愈合弹性恢复性能;同时改善聚合物改性沥青的热贮存稳定性和抗老化性能,同时掺入SBS、SBR与OMMT/ZnO能够实现两种改性剂对沥青高温性能和流变性能改善的叠加作用;3.5%SBS与4%OMMT/ZnO复合改性沥青混合料的抗疲劳变形性能和水温稳定性满足极端。     

再生剂对SBS改性沥青宏观性能与微观结构的影响

通过制备SBS改性剂掺量为0～5.0%的改性沥青并测试针入度、软化点、5℃延度、弹性恢复以及旋转黏度，研究了改性沥青宏观指标与SBS改性剂掺量间的联系。改性沥青再生试验表明：含SBS改性剂成分的B再生剂比普通A再生剂对老化改性沥青再生效果更好，抗老化能力也更为优异。采用红外光谱测试以及荧光显微镜成像对改性沥青中SBS改性剂含量进行定量以及定性的测定，并与改性沥青宏观指标相对应。改性沥青老化后其SBS改性剂含量降低，仅使用再生剂对其进行再生并不能恢复SBS改性剂含量，A/B新旧混合沥青中SBS改性剂含量进一步提升，可以达到3.05%的较高含量。采用动态剪切流变(DSR)试验研究改性沥青的高温抗车辙能力，老化后回收沥青的高温稳定性增强，掺入再生剂会降低其高温抗车辙能力，再生沥青、新旧混合沥青与新改性沥青的高温特性相似。     

温度对沥青结合料老化性能的影响分析

为研究不同温度对基质及SBS改性沥青老化性能的影响,通过对AH—90#基质沥青和SBS改性沥青按照常规的试验方法在不同温度下拌和成型试件,进而对其抽提、蒸馏测试回收沥青的各项性能指标。试验结果表明：随着沥青混合料拌和温度的升高,其沥青的老化程度也随着增加,且当温度增加到一定温度时（AH—90#,155℃;SBS改性沥青,165℃）沥青的老化开始急剧增加;在相同的温度下SBS改性沥青的老化程度均比基质沥青要小,说明SBS改性沥青的抗老化性能优于AH—90#基质沥青。     

不同再生方式的再生S BS改性沥青老化性能研究

采用新基质沥青、新改性沥青和再生剂再生老化 SBS 改性沥青,测定了不同方式再生后的 SBS 改性沥青 RTFOT老化前后的25℃针入度和老化后的残留延度,以及不同老化时间后的质量损失。通过对不同再生再生方式再生后的 SBS 改性沥青的残留针入度比、残留延度和质量损失率进行对比,分析再生 SBS 改性沥青的老化性能。研究结果表明,通过新改性沥青再生的 SBS 改性沥青的老化性能优于通过新基质沥青和再生剂再生的 SBS改性沥青。     

基于老化程度的SBS复合改性沥青低温流变性能分析

为研究温度与老化程度对SBS复合红油增塑剂及C9石油树脂改性沥青低温流变性能的影响,采用弯曲梁流变试验(BBR)对3种老化程度条件下的SBS复合改性沥青低温流变性能进行研究,并与基质沥青和SBS改性沥青进行对比分析。研究表明,掺加增塑剂的SBS改性沥青低温性能优于其他沥青,但随温度下降及老化程度加深增塑剂对其改性沥青低温性能改善作用明显下降;掺加石油树脂的SBS改性沥青低温性能最差,但可以改善其改性沥青抗老化性能。通过松弛弹性模量主曲线方法分析可知,老化程度是影响沥青应力松弛能力的主要因素,因此建议通过减缓沥青老化程度的方法来延长其使用寿命。     

光热耦合作用对SBS改性沥青及其混合料的性能影响研究

对3种沥青（基质沥青、橡胶粉改性沥青以及SBS改性沥青）及其混合料在不同光热耦合条件下的性能进行试验研究,评价SBS改性沥青混合料的抗光热老化性能。结果表明:SBS改性沥青的抗光热耦合老化的性能优于橡胶沥青以及基质沥青;3种沥青混合料的性能随着耦合老化时间的增长而降低,尤其是在5天老化后,沥青混合料的性能出现急剧下降;综合沥青混合料路用性能试验结果发现,SBS改性沥青混合料的抗老化性能明显优于橡胶沥青以及基质沥青。     

再生SBS改性沥青的老化性能研究

为研究再生SBS改性沥青不同老化时间的老化程度和老化速率,以及与新SBS改性沥青的差异性,建立了再生SBS改性沥青和新SBS改性沥青的非线性微分老化方程,通过测定再生SBS改性沥青和新SBS改性沥青在不同TFOT老化时间后的粘度、针入度、软化点和延度指标,计算得到老化参数,根据老化方程和老化参数分析了再生SBS改性沥青的老化性能。研究结果表明,在老化初期,除延度外,再生SBS改性沥青的各项性能均比新SBS改性沥青衰减迅速,但在长时间老化后,2种沥青的各项性能趋于相同。     

SBS改性沥青老化后的流变特性

为了评价老化对SBS改性沥青流变特性,对基质沥青、SBS改性剂质量掺量分别为3%和6%的改性沥青进行旋转薄膜加热试验(RTFO)和不同时间(5h、16h、50h)的压力老化试验(PAV),对3种沥青的原样、不同老化状态的样品进行常规试验(针入度、延度、软化点)和不同温度条件下的动态剪切流变试验。试验结果表明:常规指标只能显著反映沥青前期阶段的老化性能,粘弹性指标能够反映各老化阶段沥青的性能,更适合评价沥青的老化特性;基质沥青老化表现出硬化的特性,PAV老化50h后的SBS改性沥青老化由于SBS改性剂的裂解和断裂,表现出软化的特性;SBS改性剂使得沥青储能模量随温度和老化程度的影响变小,改善了沥青的感温性能、耐老化性能;老化时间越长基质沥青高温性能越好,而SBS改性沥青在老化16h后高温性能降低。     

复合再生剂对老化SBS改性沥青性能和结构的影响研究

将复合再生剂和普通沥青再生剂分别用于老化SBS改性沥青的再生,通过再生沥青的物理性能、化学组成分析和红外光谱测试研究了两种再生剂对老化SBS改性沥青性能和结构组成的影响。物理性能测试结果表明:复合再生剂对老化SBS改性沥青物理性能的恢复作用优于普通再生剂,当复合再生剂的掺量达到老化沥青质量的8%时,再生SBS改性沥青的性能基本接近老化前SBS改性沥青的性能;红外光谱和化学组成测试结果显示:普通再生剂只能调节老化SBS改性沥青中基质沥青的化学组成,无法修复SBS断裂的分子链,而复合再生剂不仅能调节老化SBS改性沥青中基质沥青的化学组成,还可通过其分子结构中的极性环氧基团与SBS的降解产物发生化学反应以修复SBS因老化发生降解的分子链。     

多聚磷酸复合SBS改性沥青耐老化性能研究

为了研究老化对多聚磷酸(PPA)复配SBS改性沥青流变性能的影响,选择1.2%PPA+3.0%SBS复配改性沥青作为研究对象,并以4.0%SBS和1.5%PPA单一改性沥青作对比,采用旋转薄膜加热试验(RTFOT)和压力老化容器加速沥青老化试验(PAV)模拟沥青的短期老化和长期老化,采用动态剪切流变仪(DSR)和弯曲梁流变仪(BBR)研究不同改性沥青老化前后的高低温性能。结果表明:老化可以使多聚磷酸复配SBS改性沥青的高温性能提高,但是对其低温性能具有不利影响;多聚磷酸复配SBS改性沥青可以改善单一PPA或SBS改性沥青的高温抗老化能力,但是其低温抗老化能力却低于单一PPA或SBS改性沥青,因此推荐在高温地区采用多聚磷酸复配SBS改性沥青,但是在寒区尽量避免采用复配改性沥青,可以采用单一PPA或SBS改性沥青。     

高弹性改性沥青SMA-10路用性能研究

采用沥青混合料车辙试验、低温弯曲试验、冻融劈裂试验与四点小梁弯曲疲劳试验,研究了高弹性改性沥青SMA-10的高温性能、低温性能、水稳定性与抗疲劳性能,并与SBS改性沥青SMA-10进行了对比分析。试验结果表明：高弹性沥青SMA与SBS改性沥青SMA相比,具有更加优异的高温性能、低温性能、水稳定性及抗疲劳性能。     

聚合物改性沥青老化后的流变特性研究

利用沥青常规试验和动态力学试验测量了3种基质沥青与15种聚合物改性沥青老化后流变性能的变化,表明常规试验能够描述基质沥青老化对流变特性的影响,但对聚合物改性沥青的评价却显得力不从心。动态剪切流变试验结果显示,聚合物改性沥青老化后流变性能与基质沥青相比有着不同的响应：EVA改性的沥青老化后的流变性向基质沥青转化;而SBS改性沥青的变化与共聚物分子结构的分解有关,使SBS由高分子共聚物降解成为低分子结构。     

蒙脱土/SBS复合改性沥青混合料路用性能研究

为了分析蒙脱土对SBS改性沥青混合料路用性能的影响,采用蒙脱土对SBS改性沥青进行复合改性,并制备复合改性沥青混合料,开展了车辙试验、低温弯曲试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验。首先研究了蒙脱土掺量对复合改性沥青混合料高低温性能和水稳定性的影响,并结合灰关联分析推荐了蒙脱土最佳掺量。然后以SBS改性沥青混合料作为对照,通过测试不同老化条件下路用性能,分析了复合改性沥青混合料的抗老化性能。研究结果表明:适当掺加蒙脱土可以提高复合改性沥青混合料的高温性能和水稳定性,但是掺量过大时高温性能提升幅度不大,水稳定性反而有所下降。掺加蒙脱土会对复合改性沥青混合料的低温性能产生不利影响。灰关联分析表明蒙脱土掺量对各项路用性能指标的影响程度大小依次为低温性能水稳定性高温性能,因此不宜为了提升高温性能而片面增大蒙脱土掺量。结合蒙脱土掺量与各项路用性能指标的关系,推荐蒙脱土掺量范围为2%～4%,并选取3%作为最佳掺量。最佳蒙脱土掺量条件下,复合改性沥青混合料的抗老化性能较之SBS改性沥青混合料得到显著提高,尤其是低温抗老化性能,虽然老化前复合改性沥青混合料的低温性能要差于SBS改性沥青混合料,但是经老化后前者的衰减幅度较小,其低温性能反而优于后者。     

SBS改性沥青再生剂耦合老化研究

为了深入研究开发的SBS改性沥青再生剂ZZ在复杂自然环境下抵抗热、光、水耦合老化的能力,选取了RA-2、DN100、DN101广泛使用的3种沥青再生剂,对RTFOT、耦合老化前后质量损失、粘度比及结构官能团指数变化进行了对比试验研究,结果表明:再生剂RTFOT及热、光、水耦合老化前后质量变化和粘度比均具有很好的相关性,即老化后的质量变化越小,粘度比越小,再生剂的抗老化性能越好;通过对RTFOT及热、光、水耦合老化前后沥青再生剂分别进行红外光谱分析,老化后沥青再生剂的羰基指数CI、亚砜基指数SI增大,芳烃指数FI下降,含氧极性官能团的增加,导致再生剂中分子间作用力增强,粘度增大。综上分析,SBS改性沥青再生剂ZZ的抗老化能力明显优于其他3种再生剂。