岩沥青-丁苯橡胶复合改性沥青路用性能研究

为了在不影响岩沥青(BRA)高温性能和抗老化性能的基础上改善其低温性能,该文拟使用丁苯橡胶(SBR)与BRA对基质沥青进行复合改性。通过向BRA改性沥青中添加不同类型(胶粉和胶乳)和掺量(0、2%、4%、6%、8%)的SBR制备复合改性沥青。采用低温弯曲梁试验(BBR)评价复合改性沥青的低温性能,同时根据TFOT和PAV试验方法对复合改性沥青进行老化处理,并通过对比复合改性沥青老化前后旋转黏度试验(RV)和动态剪切流变试验(DSR)的试验结果揭示两种复合改性沥青的抗老化性能。研究结果表明:就低温性能而言,SBR胶乳的改性效果优于SBR胶粉。BRA改性沥青优异的高温性能几乎不受SBR胶乳的影响,但当其掺量达到或超过6%时表现为抗车辙性能的降低,且降低了沥青胶结料的抗老化性能。综合各项路用性能指标,建议SBR胶乳/胶粉的掺量为4%?6%。     

SBR/TLA复合改性沥青混合料性能试验研究

为了改善特立尼达湖沥青(简称TLA)改性沥青低温抗裂性不足的缺点,该文提出用丁苯橡胶(SBR)对其改性,以期能综合两种改性剂(SBR与TLA)的优点。该文采用70~#基质沥青、20%TLA、2%SBR+10%TLA、2%SBR+20%TLA和3%SBR+20%TLA共5种胶结料制备AC-13沥青混合料,并进行了马歇尔试验、车辙试验、低温劈裂试验、浸水马歇尔试验,以分析SBR/TLA复合改性沥青混合料的高温、低温和水稳定性。试验结果表明:①掺加SBR和TLA均能提高TLA/SBR复合改性沥青混合料的高温性能,相比于TLA、SBR对高温性能的影响更显著;②掺加TLA减弱了TLA/SBR改性沥青混合料的低温抗裂性,掺加SBR能改善TLA/SBR复合改性沥青混合料的低温性能;③掺加TLA能改善沥青混合料的水稳定性,随SBR掺量的增大,SBR/TLA改性沥青混合料的残留稳定度先减小后增大。相比于TLA,SBR对SBR/TLA改性沥青混合料的水稳定性的影响更加显著;④3%SBR+20%TLA为最佳的改性剂掺配比例。     

TLA改性沥青及混合料的路用性能研究

对TLA改性沥青及其混合料进行了一系列室内试验研究,包括不同掺量的TLA改性沥青的技术性能试验,TLA改性沥青混合料的高温车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验和渗水试验。研究结果表明:TLA能改善沥青的高、低温性能和抗老化性能,而且能明显提高沥青混合料的高温稳定性、水稳定性和抗渗性,可应用于我国高速公路沥青混凝土路面工程中。     

重庆綦万高速TLA改性沥青及混合料的路用性能研究

本文研究依托重庆綦万高速维修试验段对TLA改性沥青及其混合料进行了一系列室内试验研究,包括不同掺量的TLA改性沥青的技术性质试验,TLA改性沥青混合料的高温车辙试验、浸水马歇尔试验、和渗水试验。研究结果表明:TLA能改善沥青的高、低温性能和抗老化性能,而且能明显提高沥青混合料的高温稳定性、水稳定性和抗渗性,可应用于我国高速公路沥青路面工程中。     

抗老化玻璃纤维沥青混合料路用性能研究

为研究受阻酚抗氧剂Irganox 1010作为抗老化外掺剂对玻璃纤维沥青混合料抗老化性能的增强效果,以玻璃纤维沥青混合料为基础材料,探究各温度环境下Irganox 1010掺量对其性能的影响规律,利用马歇尔试验、半圆弯拉试验以及冻融劈裂试验评价复合改性沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性及水稳定性。研究表明:1) Irganox1010的掺入可使沥青混合料的抗老化性能得到明显改善,但会降低老化前后沥青混合料的高温强度; 2)当Irganox1010掺量为1%时,沥青混合料在中、低温条件下具有良好的抗裂性和抗老化能力,且在此掺量下,混合料具有良好的水稳定性; 3)建议Irganox 1010的掺量以1%为宜。     

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。     

TLA复合改性沥青混合料路用性能研究

针对TLA的特性研究TLA复合改性沥青的掺配工艺、掺配比例,同时通过沥青混合料性能试验,研究掺配湖沥青对混合料高、低温及强度性能的影响,发现动稳定度较SBS改性沥青提高71 4%,且总变形量明显减少,低温弯曲破坏应变提高20%,劈裂强度提高43 8%,另外通过AAPA进行沥青加铺层反射裂缝试验研究发现混合料的疲劳寿命提高57 4%。结果表明,TLA复合改性沥青在混合料高温性能、强度性能以及疲劳性能等方面都得到了良好的改善。因此湖沥青是一种性能良好的沥青改性材料,有较好的应用前景。     

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。     

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。     

DTDM对SBR改性沥青性能及混合料路用性能的影响

为了改善SBR改性沥青性能及混合料的路用性能,通过改变传统物理搅拌的方式,采用掺入DTDM对丁苯橡胶进行交联的制备工艺。在不同SBR、DTDM掺量下进行改性沥青性能试验以及混合料高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性试验并进行对比分析。结果表明:SBR的掺入使沥青高温性能略有改善,低温性能改善明显,SBR掺入量不宜过大;DTMD的加入改变了SBR在沥青中的分布结构,改善了聚合物与沥青的相容性形成了交联网状结构,从而改善了改性沥青的弹性恢复及高温性能。     

SBS-SBR 复合改性沥青黏弹特性研究

采用物理共混方法制备SBS改性沥青、SBR改性沥青和SBS-SBR复合改性沥青，基于动态剪切流变仪(DSR)测试沥青在温度扫描模式下的复数模量和相位角，评价沥青的高温性能；采用多应力蠕变恢复试验(MSCR)测试沥青在蠕变加载过程中的应力响应特征，最后基于BBR试验评价沥青的低温性能。结果表明:在沥青中掺入SBS和SBR能够大幅提高沥青的高温抗变形能力，疲劳极限温度能够表征沥青的抗疲劳性能，沥青的粘性特征和疲劳性能具有相关性，基质沥青在高温下具有良好的疲劳特性；MSCR试验结果表明，改性沥青具有显著的弹性恢复特性，沥青的可恢复变形随着应力的增大逐渐降低；低温梁流变试验(BBR)结果显示，掺入SBS与SBR能够提高沥青在低温下的应力松弛能力和抗裂性能。     

不同掺量TLA对SBS改性沥青流变性能的影响研究

在壳牌SBS改性沥青中加入不同掺量的TLA,制备成TLA-SBS复合改性沥青,并通过试验对其常规性能和流变性能进行分析,包括采用64℃DSR试验对其进行车辙因子评价分析;采用DSR疲劳试验评价其疲劳寿命;采用BBR试验评价其低温性能。试验结果表明：TLA掺量对复合改性沥青的性能有很大影响,且随TLA掺量的增加,复合改性沥青高温性能和疲劳性能提高,低温性能稍有下降;TLA掺量为25%时,复合改性沥青不仅高温性能优异,而且也能保证较好的低温性能。     

AW、BLE、炭黑改性沥青的老化性能研究

采用薄膜烘箱老化试验(TFOT)、PAV压力老化试验,对不同剂量的AW、BLE、炭黑改性沥青进行试验,利用残留针入度比、残留粘度比、软化点增量和残留延度等老化指标来分析沥青的老化程度,与常用的沥青抗老化剂SBR进行对比,研究表明0.8%AW、0.8%BLE改性沥青抗老化性能较优,炭黑改性沥青低温性能下降较大。     

BRA与SBR复合改性沥青及其混合料技术性能研究

为了弥补BRA改性沥青低温抗裂性能方面的技术缺陷,提出采用SBR与BRA复配方案对其进行改善。通过对不同BRA掺量下的BRA与SBR复合改性沥青流变特性,以及复合改性沥青混合料路用性能研究,结果表明,BRA掺量在10%~15%时,复合改性沥青混合料综合路用性能最佳,BRA与SBR复合改性沥青混合料的各项路用性能可达到甚至超过了SBS改性沥青混合料。     

聚氨酯复合改性沥青的制备与性能研究

为改善聚氨酯（PU）改性沥青的性能，实现其在道路工程领域的应用，将PU、岩沥青（RA）和基质沥青（BA）按照自定的室内工艺流程制备得到PU复合改性沥青，并探讨了制备工艺参数的适宜性。采用针入度、软化点、延度和旋转黏度试验优化了PU和RA的掺配方案，基于胶体理论分析了PU复合改性沥青的温度敏感性；利用动态剪切流变（DSR）和弯曲梁流变（BBR）试验研究了PU复合改性沥青的高、低温流变性能，应用多应力重复蠕变（MSCR）试验评价了PU复合改性沥青的抗永久变形能力，确定了PU复合改性沥青的PG分级温度；借助扫描电镜（SEM）试验观测了PU复合改性沥青的微观结构；通过红外光谱（FTIR）试验推断出PU与沥青发生的主要化学反应。结果表明：当RA添加量为5%时，随着PU添加量从1%增加到5%，PU复合改性沥青的针入度、软化点和延度分别提高了42%、4%和19%；当PU添加量为5%时，随着RA添加量从5%增加到15%，PU复合改性沥青的软化点增大了17%，但针入度和延度分别下降了64%和138%；添加3% PU、15% RA和5% PU、15% RA的复合改性沥青的PG高温等级均能达到82℃，添加5% PU、5% RA的复合改性沥青的PG低温等级为-22℃，说明添加PU改善了沥青的低温流变性能，而添加RA提升了沥青的高温流变性能；BA，PU和RA界面之间相容性良好，证明了所研究的制备工艺的合理性；在PU复合改性沥青内部存在异氰酸根和BA中芳香族化合物发生的加成反应，PU中的不饱和键与沥青中S—S键发生的交联反应，以及所形成的交联网状结构提高了PU复合改性沥青的抗低温变形能力。     

纳米 Al2O3 改性沥青的制备及其性能研究

为了研究纳米Al2O3改性剂对A-70#基质沥青物理性能、流变特性的影响及其微观改性机理。基于室内试验制备了不同掺量（1%、2%、3%、4%、5%）的纳米Al2O3改性沥青,对其进行三大指标、黏度、流变、抗老化性能及其傅里叶红外光谱试验测试。结果表明：加入纳米Al2O3之后,基质沥青的软化点和黏度提高,针入度及延度下降,纳米Al2O3最佳掺量为4%。由流变试验结果可知,纳米Al2O3可以提升基质沥青的车辙因子,显著增强其高温稳定性,抗老化性能得以提升,但对低温抗裂性能不利。根据微观分析结果,纳米Al2O3与基质沥青之间既产生了物理变化,又有微弱的化学反应存在。     

有机蒙脱土改性沥青抗老化性及其分子模拟试验

为延长沥青路面的使用寿命，延缓沥青因光氧造成的老化，探究了不同类型有机蒙脱土(OMMT)对改性沥青抗老化性能的影响。采用扫描电镜和X射线衍射仪对OMMT的微观结构进行表征；并采用傅立叶变换红外光谱仪、全自动比表面和孔径分布分析仪及同步热分析仪对OMMT的官能团、微孔结构及热稳定性进行了评价。将OMMT应用于基质沥青，对其流变性能进行研究；同时采用3种不同的老化方式探究不同类型的OMMT对改性沥青的影响。最后采用分子动力学法从微观层面上对OMMT改性沥青的物理老化现象进行模拟，分析沥青分子在运动过程中分子间的相互作用关系。研究结果表明：有机基团通过离子交换进入蒙脱土层间，提高了层间的吸附能力；沥青混合料拌合温度下OMMT拥有较好的热稳定性，初始分解温度大于200 ℃；其中双十八烷基二甲基氯化铵(DDAC)OMMT和十八烷基二甲基苄基氯化铵(ODBA)OMMT制备出的改性沥青均表现出较好的高温抗变形能力。OMMT层间结构越大和苄基的存在均可以提高对沥青分子的约束能力，阻碍沥青分子间的相对运动；同时较大层间的OMMT更易产生剥离结构，可有效阻隔紫外线及氧气分子进入沥青，减缓沥青老化。ODBA-OMMT改性沥青的抗老化性能最佳，DDAC-OMMT改性沥青次之，Na-OMMT改性沥青最差。分子动力学模拟物理老化后的OMMT改性沥青分子状态相对活跃，DDAC-OMMT改性沥青相对自由体积增长最大，ODBA-OMMT改性沥青分子的迁移率最高。研究结果为合理选择OMMT改性剂，增强改性沥青的抗老化性能提供了参考和理论支撑。     

沥青强紫外线光老化性能分析

利用自制的人工强紫外线光源环境箱对各种沥青进行了强紫外线光老化试验，研究了强紫外线辐射对沥青性能的影响，发现强紫外线光可以造成沥青非常严重的老化。根据光老化前后沥青性能的测试结果，对比分析了炭黑、丁苯橡胶、防老化剂AW和BLE等不同添加剂及其不同掺量对提高沥青抗紫外线光老化性能的作用。试验结果表明，丁苯橡胶能够非常有效地增强沥青抗强紫外线光老化的能力，为中国西北部强紫外线地区有效防治沥青路面光老化提供了参考依据。     

聚氨酯前驱体基化学改性沥青及其改性机理

环保耐久材料的研究与应用对实现道路工程可持续发展具有重大的意义,采用以异氰酸酯为活性官能团的聚氨酯前驱体基反应型改性剂（PRM）制备改性沥青在环境保护和性能提升方面展现出了显著价值。采用"微观-介观-宏观"的跨尺度表征方法,对PRM改性机制进行了详细分析。通过与SBS改性沥青进行对照,评价了PRM改性沥青的流变学性能和抗热氧老化性能,明确了PRM改性沥青混合料的路用性能。研究结果表明：PRM改性过程存在明显化学变化,依托于改性过程中生成的氨基甲酸酯和脲等官能团,能够在沥青内部建立基于沥青质组分的共价交联网络结构。这一过程不仅促使沥青组分发生选择性聚集和沥青质重新构型,同时增大了沥青的表面自由能,从而获得更加稳定的内部结构。PRM改性沥青较基质沥青温度敏感性有所降低,展现出了良好的抵抗高温永久变形、抵抗疲劳破坏、抵抗低温开裂和抵抗热氧老化的能力。与SBS改性沥青相比,PRM在提升沥青高温性能、抗疲劳性能和抗热氧老化性能方面具有明显优势,并有望将改性沥青生产温度降低至140℃~150℃。结合沥青混合料路用性能测试结果,2.5%改性剂掺量PRM改性沥青混合料展现了与4%改性剂掺量SBS改性沥青混合料相当的低温性能、更好的高温性能和水稳定性能,PRM在提升沥青混合料路用性能方面具有显著优势。