SBS/胶粉复合改性沥青研究进展与性能评价

为进一步推动SBS/胶粉复合改性沥青技术的发展,梳理总结了国内外SBS/胶粉复合改性沥青的原材料选用情况与制备工艺,明确了其较优掺配方案、制备方法,探讨了SBS/胶粉复合改性机理,全面调查了国内外SBS/胶粉复合改性沥青流变性能与基本性能,对比评价了SBS/胶粉复合改性沥青与基质沥青、SBS沥青、橡胶沥青的性能差异,并基于数理统计结果与沥青相关规范,划分了SBS/胶粉复合改性沥青性能等级。结果表明：SBS/胶粉复合改性沥青制备工艺以高速剪切或胶体磨法为主,常用掺配方案及工艺为SBS 2%~3.5%、胶粉10%~20%、沥青加热温度170℃~180℃、剪切速度4 000~5 000 r·min^-1;SBS/胶粉对沥青的复合改性过程以物理作用为主,辅以部分化学反应,且沥青组分、胶粉处理工艺将会显著影响改性材料分散状态;SBS与胶粉复合可使两者优势互补,其复合改性沥青的路用性能大幅提高;与基质沥青、橡胶沥青、SBS沥青相比,SBS/胶粉复合改性沥青的高低温性能优势显著,流变分级基本满足PG 76和PG-22;综合统计箱形图数据节点与相关沥青规范,将复合改性沥青性能划分为优秀、良好、中等、较差4个等级,并推荐了适用于寒区、温区、热区的SBS/胶粉复合改性沥青性能要求。鉴于当前SBS/胶粉复合改性沥青技术研究已有长足进展,建立室内改性工艺与工厂末端生产关系、探究耦合工况下性能演变规律、优化储存稳定技术与施工配套工艺将是其推广亟待攻关的方向。     

聚合物改性沥青细观结构及高温性能试验研究

针对包括内蒙古在内的西部地区常用的3种聚合物改性沥青（胶粉改性沥青、SBS 改性沥青及复合胶粉改性沥青）,利用扫描电镜（SEM）对比观察了废胶粉和 SBS 改性剂、普通沥青及3种改性沥青的微观结构形貌,发现两种改性剂均具有网状结构,3种改性沥青中橡胶粉及 SBS 改性剂都与沥青融合性良好;利用针入度粘度指数 P VN和粘温指数 VTS对3种改性沥青的感温性进行了评价,发现胶粉改性沥青具有最小的温度敏感性;利用动态剪切流变试验,通过研究复数剪切模量 G*及相位角δ随温度及频率变化的规律并利用改进的车辙因子对3种改性沥青的高温性能进行评价,得出胶粉改性沥青具有最好的高温稳定性,其次为复合胶粉改性沥青,并且从改性沥青微观结构的角度出发解释了3种改性沥青温度敏感性与高温变形性能存在此种规律的原因。     

改性沥青微观结构与储存稳定性的关系

根据荧光显微照相原理、聚合物改性沥青的相态结构分析、改性沥青的混合原理等,对不同型号的SBS改性剂与同一基质沥青配制改性沥青过程中的样品进行显微观测,同时对其不同时段的相态结构进行照片拍摄,并结合微观观测结果与改性沥青离析试验结果,对改性沥青的相态结构与其存储稳定性之间的关系进行研究。研究表明:分析改性沥青制备过程中聚合物改性剂的存在相态,可为改性沥青制备温度、时间等提供依据;聚合物改性剂在沥青中越容易混合、粒径越小,所制备的改性沥青的稳定性越好,软化点的提高越显著;对同一基质沥青,嵌段比大的SBS改性剂对基质沥青的改性效果好,所制备的改性沥青稳定性更好。     

胶粉对SBS改性沥青流变特性及微观结构的影响

基于CR/SBS复合改性沥青的基本性能指标确定废旧胶粉的适宜掺量,采用DSR、BBR试验、扫描电镜试验和红外光谱试验分别对SBS改性沥青和CR/SBS复合改性沥青的流变特性以及微观结构进行对比研究。试验结果表明:掺加18%废旧胶粉的CR/SBS复合改性沥青的高温流变特性、低温流变特性优于SBS改性沥青和CR沥青,抗疲劳特性与SBS改性沥青基本相当。胶粉与SBS改性剂产生了部分化学反应,废旧胶粉在体系中起到了填充作用;同时整个体系形成了改性剂相和沥青相双连续相,形成了致密的空间网络结构,从而使得CR/SBS复合改性沥青的性能优良。     

CR/SBS复合改性沥青优化性能研究

采用部分分解胶粉(CR)工艺,以金陵70号为基质沥青,加入60目CR,SBS制备橡胶及其复合改性沥青。分析研究了橡胶沥青工艺参数和性能指标。结果表明,这种工艺制备的橡胶沥青高温储存稳定;添加少量SBS的CR/SBS复合改性沥青随着胶粉或SBS参量的增加呈规律性变化;最佳工艺条件的CR/SBS复合改性沥青完全满足我国I-C、美国PG82及其混合料高等级公路技术要求;基本解决废胶粉在改性沥青中沉降及延度偏低的技术问题。     

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。     

多聚磷酸复配聚合物改性沥青性能及其混合料性能研究

为了提高沥青路面在高温和重载耦合作用下的稳定性,提出采用多聚磷酸(PPA)复配聚合物(SBS、SBR)改性剂的方案来制备综合性能优越且性价比高的改性沥青,针对不同PPA复合SBS、SBR改性沥青胶结料进行了针入度体系性能和多应力蠕变恢复试验(MSCR)来评价改性沥青的储存稳定性、路用性能和流变特性,采用室内试验验证了PPA复配聚合物改性沥青混合料的常规路用性能(高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性),通过室内MMLS1/3加速加载试验研究了PPA复配聚合物改性沥青混合料在高温和重载作用下的稳定性。结果表明,掺入1. 0%～1. 25%多聚磷酸可显著提高基质沥青和低剂量SBS、SBR改性沥青的高温性能,改善了聚合物改性沥青的高温流变特性和热存储稳定性; PPA复配SBS、SBR聚合物改性沥青满足AASHTO沥青胶结料性能分级标准规范(M320-09)特重交通等级试验性能要求; PPA复配SBR改性沥青混合料低温性能最优,PPA复配SBS改性沥青混合料的抗永久变形能力和水稳定性优于5%SBS改性沥青混合料,对高温、重载要求严苛地区沥青路面,推荐采用PPA复配SBS方案。     

废食用油脱硫胶粉/SBS复合改性沥青混合料的路用性能评价

针对橡胶沥青存贮稳定性差与生物沥青高温性能不足问题,基于Terminal Blend胶粉改性沥青技术,提出以废食用油代替沥青脱硫胶粉,用脱硫产物(ODR)制备存贮稳定的改性沥青,为弥补ODR改性沥青高温性能损伤,采用共混复合改性工艺研制了ODR/SBS复合改性沥青。为考察复合改性沥青在工程应用中的可行性,通过车辙试验、弯曲试验、冻融劈裂试验和疲劳试验对该混合料路用性能进行了评价,并与普通沥青混合料、SBS改性沥青混合料和ODR改性沥青混合料进行了对比分析。结果表明:1)复合改性沥青具有优异的高温抗车辙、低温抗开裂、抗水损害以及疲劳性能,但因ODR削弱了沥青的抗变形能力,其车辙深度较SBS改性沥青混合料深,且冻融前后劈裂强度较低; 2)单独采用SBS或ODR改性沥青与二者复合改性对混合料疲劳性能影响差异较大,ODR/SBS复合改性沥青混合料的疲劳性能并非二者单独作用下的线性叠加。     

多聚磷酸与SBS复合改性沥青性能研究

采用多聚磷酸(PPA)和SBS改性剂对基质沥青进行复合改性,通过流变性能试验、老化试验和存储性试验对PPASBS复合改性沥青的性能进行研究,结果表明,添加PPA和SBS改性剂能改善沥青的高温性能,在PPASBS复合改性沥青的抗老化性能和存储稳定性试验中,SBS掺量越多,沥青抗老化性能越好,存储稳定性越差,PPA改性剂能够提高沥青的抗老化性能,对存储稳定性影响不大。     

废胶粉改性沥青存储稳定性研究

采用高速剪切工艺在试验室制备了废胶粉改性沥青,基质沥青为泰州中海70#,废胶粉为南通橡胶厂提供的80目胶粉。聚合物改性沥青的储存稳定性能常规的评价是采用沥青离析试验方法。利用荧光显微照相技术和红外光谱法的现代测试手段对废胶粉改性沥青进行微观结构分析,从而揭示废胶粉改性沥青储存稳定性能。分析结果表明:废胶粉改性沥青虽然提高了沥青的性能,但其存储稳定性相应较差。废胶粉掺量越大,基质沥青中游离的废胶粉增加,致使离析变大。     

SBS/橡胶粉复合改性SH型混合生物沥青工艺及机理

为探究复合改性技术提升混合生物沥青路用性能的工艺及机理，针对特定来源的SH型生物沥青，将其与石油沥青共混制备混合生物沥青后进行SBS/橡胶粉复合改性，研究改性顺序及改性剂掺量对复合改性沥青常规路用性能的影响、生物沥青掺量对改性剂溶胀特性与复合改性沥青高温及低温性能的影响，由此确定混合生物沥青复合改性工艺；利用多应力重复蠕变恢复（MSCR）、弯曲梁流变（BBR）和频率扫描（FS）试验评价复合改性沥青的流变特性；借助红外光谱（IR）化学官能团分析以及荧光显微镜（FM）和原子力显微镜（AFM）微观形貌观测分析揭示混合生物沥青复合改性机理。研究结果表明：SBS掺量为2.5%，橡胶粉掺量为18%（内掺）时，按照先SBS改性后橡胶粉改性的顺序制备的复合改性沥青的常规路用性能均较优；生物沥青掺量为15%时改性剂溶胀特性与复合改性沥青的高温及低温性能均较佳；SBS/橡胶粉复合改性在显著提升混合生物沥青弹性恢复率与m值的同时还降低了其不可恢复柔量与劲度模量，即改善了混合生物沥青的高温稳定性与低温抗裂性，且此结果与FS复数模量主曲线结果相一致；生物沥青可有效增溶聚合物改性剂并增强聚合物相网络结构，从而显著提升沥青复合改性效果；对混合生物沥青进行SBS/橡胶粉复合改性后未出现新的特征吸收峰，此复合改性过程属于物理变化；沥青厂生产的复合改性沥青性能优于实验室水平制备的复合改性沥青。     

SBS与TPS复合改性沥青混合料路用性能研究

主要对复合改性沥青混合料路用性能进行研究分析.将应用较为普遍的SBS改性剂与新型TPS沥青改性剂对基质沥青进行复合改性,使用高速剪切仪制备SBS与TPS复合改性沥青.对复合改性沥青混合料的高温稳定性、低温性能、水稳定性和抗疲劳性能进行试验研究,并与基质沥青混合料和SBS改性沥青混合料进行对比.试验分析表明:SBS与TPS复合改性沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性和抗疲劳性能都有很大提高(尤其是抗疲劳性能),水稳定性略有增加.     

SBS/胶粉复合改性新疆调和沥青性能探讨

为改善新疆本地沥青与改性剂的配伍性,将克拉玛依沥青与塔河沥青按比例调和,弥补其组分缺陷。采用SBS、胶粉对调和沥青进行复合改性,探讨了以不同方式掺入芳烃油后制备的复合改性沥青性能差异。结果表明:将KLMY90与TH60按2∶3的比例制备的调和沥青更符合新疆地区的气候特点;以助剂掺入芳烃油制备的调和沥青与SBS、胶粉的配伍性较好,经SBS/胶粉复合改性后高、低温性能显著提高,最高增幅分别可达64.6%、221.0%;沥青调和与复合改性可改善新疆沥青的高、低温性能,但仍然存在离析问题。     

脱硫橡胶沥青改性剂制备及改性沥青性能研究

采用双螺杆挤出法对胶粉进行脱硫降解,通过正交试验得到脱硫橡胶改性沥青改性剂制备工艺关键参数;通过三大指标及高温剪切流变试验,分析脱硫橡胶改性沥青高低温性能;并掺加SBS探究其对脱硫橡胶改性沥青性能的影响。结果表明:改性剂制备工艺参数为裂解催化剂2.6 %、酸化油30.0 %、挤出温度290 ℃;脱硫橡胶沥青改性剂掺量对改性沥青高低温性能影响显著,最优掺量为20.0 %时,改性沥青软化点及5 ℃延度均显著增大,同时黏度较低,工作性能良好;脱硫橡胶可提高改性沥青的复数模量和车辙因子,降低相位角,改善沥青的高温抗变形能力;SBS的掺入提高了脱硫橡胶改性沥青的软化点和延度,改善了改性沥青的短期抗老化性能和弹性恢复性能。     

SBS与沥青相容性的研究

改性剂与沥青的相容性是决定改性效果和改性沥青制作工艺的关键因素，而聚合物改性沥青的相容性与基质沥青的组成，聚合物的剂量，聚合物成分结构以及贮存温度密切相关，利用热贮存稳定性试验系统研究了SBS与基质沥的相容性，结果表明，线形SBS普遍比星型SBS具有较好的相容性，SBS含量小于3％时的改性沥青的稳定性也较好，沥青质含量适中，芳香分含量越小的基质沥青与SBS相容性也越好。     

SBS改性沥青软化点试验特性

软化点是评价改性沥青高温性能的重要指标,为了研究SBS改性沥青软化点特性及其影响因素,采用软化点试验方法,对经过高温储存和常温储存以及短期老化和长期老化后SBS改性沥青的软化点进行了测试。结果表明：改性沥青的软化点表现出复杂的变化规律,其变化与改性沥青的配伍性有关;基质沥青对改性剂的溶胀以及改性剂对沥青的吸附是改性沥青初期性能和储存稳定性的关键,而改性剂在存储和老化条件下的变化是软化点发生变化的根源。     

超声波对WE/WPU复合改性乳化沥青黏附性能的影响

为进一步确定水性环氧树脂/水性聚氨酯(WE/WPU)复合改性乳化沥青的黏附性能,制备了WE/WPU改性乳化沥青,优选了基于超声波的黏附性评价方法,对WE/WPU改性乳化沥青、SBS改性沥青、胶粉改性沥青的黏附性进行对比测试。结果表明:改进的超声波试验可以作为定量测试沥青黏附性的方法,WE/WPU改性乳化沥青的黏附性能和高温稳定性能显著优于目前抗滑封层中常用的SBS改性沥青、胶粉改性沥青。     

废胶粉复合改性沥青制备与性能研究

以剪切速率、剪切温度、剪切时间和发育时间为影响因素进行正交试验,以软化点、延度、软化点差和弹性恢复作为评价指标进行极差分析,研究不同工艺参数对废胶粉复合改性沥青性能的影响,推荐废胶粉复合改性沥青的制备工艺为剪切速度5 000 r/min、剪切温度185℃、剪切时间30 min、发育时间50 min;采用上述工艺参数制备废胶粉复合改性沥青与普通胶粉改性沥青和SBS改性沥青进行性能对比试验,结果表明,废胶粉复合改性沥青的高低温流变性能更好,储存稳定性也得到较大改善,能满足高温多雨地区对沥青胶结料的性能要求和工厂化生产的要求。     

胶粉与SBS复合改性沥青制备与性能研究

为优化胶粉与SBS复合改性沥青制备参数,通过正交试验探讨SBS嵌段比、胶粉目数、SBS掺量及胶粉掺量对复合改性沥青高、低温性能及黏度的影响,进行影响因素与沥青性能Pearson相关性分析,最后采用傅里叶变换红外光谱分析仪研究改性机理。结果表明,高嵌段比SBS与高胶粉掺量会提升复合改性沥青的高温性能,但不利于复合改性沥青的低温性能;提高胶粉目数可降低复合改性沥青的黏度,提高SBS掺量对改善复合改性沥青的高、低温性能均能起到积极作用;SBS嵌段比对复合改性沥青的高温性能影响显著,胶粉掺量对沥青黏度影响显著;胶粉与SBS对沥青的改性过程主要为物理改性。     

活性硅/SBS复合改性沥青性能正交试验研究

为弥补SBS改性沥青在高温稳定性、抗老化性等方面的不足,提高SBS改性沥青的综合性能,延长沥青路面使用寿命,将活性硅、SBS改性剂加到基质沥青中,制备活性硅/SBS复合改性沥青。针对活性硅掺量、SBS掺量、剪切时间、剪切温度4个因素,在3种水平条件下进行正交试验研究,分析其对活性硅/SBS复合改性沥青各项性能变化趋势的影响及其影响程度,从而确定复合改性沥青的各项制备工艺参数及改性剂掺量的优化组合方案。