SBS/橡胶粉复合改性沥青高温性能研究

为了制备高温性能优越的改性沥青混合料,选用SBS和橡胶粉为改性剂,制备复合改性沥青,并研究了橡胶粉目数和掺量,SBS掺量对复合改性沥青针入度、软化点、布氏黏度和弹性恢复等指标的影响。试验结果显示:橡胶粉目数越大,复合改性沥青的高性能越差,最佳的橡胶粉目数应为20目,随着橡胶粉掺量和SBS掺量的增多,复合改性沥青高温性能得到明显改善,当橡胶粉掺量和SBS掺量大于13%和2%,虽然继续提高掺量会使高温性能进一步提高,但是过大的黏度会造成施工的困难,因此最佳橡胶粉掺量和SBS掺量应分别为13%和2%。     

农村水泥混凝土路面裂缝密封用改性沥青性能研究

以石油沥青/煤沥青共混物为基材,使用SBS、废旧橡胶粉、短切碳纤维废丝对其进行复合改性,由单因素实验结果可知,当石油沥青与煤焦油沥青质量比为4∶1;SBS掺量为共混沥青质量的4%;橡胶粉掺量为共混沥青质量的20%,细度60目;碳纤维掺量共混沥青体积的6%,长度0.5 mm时,制备的密封材料可满足国家标准,适用于农村水泥混凝土路面裂缝密封修补。     

胶粉/SBS复合改性沥青混合料性能研究

为了解决现行SBS改性沥青路面相关技术指标偏低和造价成本高等缺点,采用胶粉与SBS改性剂按不同比例复掺制得复合改性沥青,结合沥青的三大指标、175℃运动黏度以及储存稳定性等指标确定了胶粉与SBS的掺量。并进行了SMA-13型沥青混合料高温车辙试验、低温抗裂试验、水稳定性试验等对比分析SBS改性沥青混合料与胶粉/SBS复合改性沥青混合料的路用性能。试验结果表明:掺量为20%胶粉+2.5%SBS时,复合改性沥青的高温稳定性性能和低温抗裂性能是SBS改性沥青的1.24倍和1.34倍。     

SBS改性沥青短期老化性能研究

采用室内薄膜老化试验模拟SBS改性沥青短期热氧老化过程,对老化前后不同掺量SBS的改性沥青进行常规试验,分析老化前后改性沥青25℃针入度、软化点、60℃和135℃旋转黏度以及25℃弹性恢复率等指标,并计算25℃残留针入度比、软化点增量。研究结果表明:老化前后改性沥青的软化点、旋转黏度、10℃延度等指标与SBS改性沥青中SBS含量的相关关系具有一致性;当SBS改性剂掺量小于4%时,上述指标均随SBS改性剂掺量的增加而增加;针入度与SBS改性剂掺量呈负相关;且在SBS改性剂掺量为4%时,抗短期老化能力最佳。     

关于布敦岩改性沥青流变性能研究

为研究布敦岩沥青掺量对70~#道路石油沥青性能的影响,分别对掺加0%、15%、20%、25%和30%布敦岩沥青的70~#道路石油沥青的高温性能、低温性能和温度敏感性能进行测试。试验结果表明:掺加BRA后,70~#道路石油沥青的针入度减小、软化点升高、延度值降低、粘度值增大,当BRA的掺量在15%~25%之间时,BRA改性沥青的温度敏感性能与SBS改性沥青相接近。当BRA的掺量为30%时,70~#道路石油沥青的粘度值仍小于SBS改性沥青。70~#道路石油沥青的车辙因子随着BRA掺量的增加而逐渐增大,而低温性能变差。当BRA的掺量在20%~25%之间时,BRA改性沥青的高温性能与SBS改性沥青相差不大。并建议BRA的掺量宜在25%左右。     

Sasobit对SBS改性沥青性能影响分析

为研究Sasobit温拌型SBS改性沥青性能,采用三大指标、布氏粘度基础试验分析不同Sasobit含量下SBS沥青性能的变化。结果表明:当掺量3%Sasobit时改性沥青的针入度取值从SBSI—C类变为SBSI—D类,此时针入度指数值最大,温敏感性最低,软化点升高了10℃,但延度值随掺量递增持续降低,当掺3%Sasobit时SBS改性沥青的延度值降至22 cm不满足规范要求。随掺量变化90℃时改性沥青的粘度提升了47.5%,对夏季抗车辙性能有利;135~165℃粘度显著下降有利于施工。     

SBS改性沥青混合料高温性能的影响因素研究

为了研究SBS改性沥青混合料的高温稳定性,通过试验,研究了SBS掺量、温度、荷载和压实功等因素对动稳定度和车辙深度的影响。试验结果表明:SBS的加入能很好地改善沥青混合料的高温稳定性,但当掺量超过6%时,改善效果不明显;温度越高,高温稳定性越差,其中当温度升高至70℃时高温稳定性大幅降低;随着轮压的增大,高温稳定性逐渐变差,其中当轮压为1.2 MPa时,高温稳定性衰减明显;压实次数越多,动稳定度越大,而车辙深度随压实次数的增多表现出先减小后增大的趋势,当压实次数为24次时,车辙深度最小。     

大掺量胶粉改性沥青胶砂高低温性能研究

针对沥青胶砂性能问题,基于胶浆理论,利用高温锥人度试验和低温小梁弯曲试验对3种不同改性沥青(20%胶改性沥青,30%胶改性沥青以及SBS改性沥青)胶砂试件进行了试验研究。研究结果表明:随着温度的升高,沥青胶砂试件的抗剪强度降低,50℃时30%胶粉改性沥青胶砂的抗剪强度和-10℃时最大弯拉应变分别为SBS改性沥青胶砂的1.4和1.8倍,表明30%胶粉改性沥青胶砂比SBS改性沥青胶砂具有更良好的高低温性能;50℃时胶粉改性沥青胶砂的抗剪强度和-10℃时最大弯拉应变分别为20%胶改沥青胶砂的1.5和2.2倍,随着胶粉掺量的增加,可以有效改善沥青胶砂的高低温性能。     

抗车辙MPE改性沥青混合料性能研究

采用MPE和SBS两种改性剂,对比研究了基质沥青、MPE改性沥青与花岗岩碎石的黏附性;分析了加抗剥落剂的基质沥青、加抗剥落剂的SBS改性沥青和MPE改性沥青与酸性花岗岩碎石混合料的路用性能。研究结果表明:MPE改性沥青和花岗岩碎石的黏附等级为5级;掺加MPE的AC-13沥青混合料,其动稳定度为60,70,80℃条件下分别超过6 000,5 000,2 000次/mm,马歇尔稳定度比基质沥青混合料提高35%,比掺加5%SBS的改性沥青混合料提高23%;浸水残留稳定度达到98%,比基质沥青混合料提高11%,比SBS改性沥青混合料提高5%;冻融劈裂残留强度比达到97%,较基质沥青提高8%。     

热阻式SMA-13沥青混合料级配优化

为了研究热阻式SMA-13沥青混合料中耐火碎石最佳掺量, 设计了SMA-13沥青混合料配合比方案, 即在2.36~4.75 mm集料中, 耐火碎石体积掺量为100%, 在4.75~9.5 mm集料中, 耐火碎石体积掺量分别为20%、40%、60%、80%、100%, 在9.5~13.2 mm集料中, 耐火碎石体积掺量分别为10%、20%、30%;研究了耐火碎石掺量对SMA-13沥青混合料路用性能和阻热性能的影响规律, 提出了耐火碎石最佳掺量, 并分析了最佳掺量下热阻式SMA-13沥青混合料路用性能和阻热性能。试验结果表明: 与普通SMA-13沥青混合料相比, 将2.36~4.75 mm集料全部替换为耐火碎石时, 热阻式SMA-13沥青混合料路用性能降低约3%, 试件温度降低约1.4℃; 4.75~9.5 mm耐火碎石掺量占该粒径普通集料60%时, 热阻式SMA-13沥青混合料路用性能降低5%~10%, 试件温度降低约5.7℃, 阻热效果明显, 耐火碎石掺量超过60%时, 热阻式SMA-13沥青混合料路用性能急剧衰减, 阻热效果不明显, 掺量为60%~80%时, 热阻式SMA-13沥青混合料路用性能降低幅度达到10%~20%, 而试件温度降低幅度不超过0.7℃; 9.5~13.2 mm耐火碎石掺量占该粒径普通集料10%~20%时, 热阻式SMA-13沥青混合料路用性能基本不变, 而阻热效果明显, 掺量达到20%时, 路用性能降低约13%, 试件温度降低约7℃, 耐火碎石掺量超过20%时, 路用性能急剧下降, 无阻热效果, 试件温度增加0.1℃; 基于热阻式SMA-13沥青混合料降温效果最佳原则, 建议2.36~4.75、4.75~9.5与9.5~13.2 mm耐火碎石掺量分别占同粒径普通集料的100%、60%和20%。      

基于固有与改善性能的SBS改性剂最佳掺量确定

基于沥青的固有与改善性能，在代表沥青性能的三大指标基础上，研究了SBS改性沥青在SBS改性剂在2%、4%、6%、8%掺量下沥青三大指标及密度、动态剪切模量、动力粘度、表观粘度、弹性恢复试验的变化情况，分析了不同产量下SBS改性沥青较原有90^#基质沥青性能的变化，根据改善性能的变化由此来确定SBS改性沥青在SBS改性剂的最佳掺量。研究表明：SBS改性沥青的流变性能和抗变形性均优于基质沥青，等同于经SBS改性剂改性后的沥青所获得的改善性能优于沥青固有性能的结论。同时也对比出在SBS改性剂产量为4%时，SBS改性剂所得到的综合改善性能最优。     

橡胶颗粒改性沥青混合料抗滑性能研究

针对橡胶颗粒沥青混合料的耐久性问题,选取1. 18～2. 36mm橡胶颗粒进行掺配,通过主骨架空隙填充法进行级配组成设计,采用二次成型工艺制备了橡胶颗粒改性沥青混合料试件,借助室内加速磨光试验,研究了改性沥青用量和橡胶颗粒掺量对试件抗滑性的影响规律。结果表明:沥青用量过低时,试件磨耗过程中细集料脱落现象严重,混合料粘聚力不足,抗滑衰变速率较高;随着橡胶颗粒掺量的增加,试件的抗滑指标摩擦系数衰变速率减缓,能够为改善路面抗滑性能提供理论指导。     

基于荧光显微镜的SBS改性沥青显微相态分析

采用金属制小盛样皿浇注成型制备显微观测样本,在荧光显微镜100倍放大倍数下,观测实验室新制备SBS改性沥青、室温存放2个月的SBS改性沥青及不同厂家提供的成品SBS改性沥青显微相态。观测结果表明：在荧光显微镜下,改性剂的分布形态清晰可见,并且 SBS掺量为4%~5%时,微观上可以达到两相连续的最佳共混状态;随着存放时间的延长,当 SBS掺量大于3%时,改性沥青网状结构逐渐形成,这种网状结构会由于SBS改性剂吸附沥青分子中的油分充分溶胀、发育及分散到沥青中,基质沥青的组分发生重组,从而形成共混体系的空间网状结构。对于不同厂家的成品改性沥青,由于加工工艺和相容性等原因,微观相态存在明显的“聚结”现象,也就是宏观性能表现的“离析”现象。     

橡胶粉改性沥青技术性能及质量控制研究

通过对不同橡胶粉掺量改性沥青的温度敏感性、高温稳定性指标进行试验分析。研究认为,当橡胶粉掺量从2%开始后,每增加1%,橡胶粉改性沥青25℃针入度值降低0.2 mm左右;在3%掺量时,橡胶粉改性剂发挥的作用效果最佳;改性沥青的当量软化点并非呈单调递增的特征;当橡胶粉掺量小于6%时,聚合物改性沥青的135℃流变粘度没有超出规范最大值3 Pa·S,可以实现沥青泵送和拌和要求。最后,探讨了改性沥青混合料生产工艺、质量控制要素及关键问题。研究成果将有利于完善改性沥青的评价体系和指导施工。     

SBS改性沥青混合料宏观裂缝微波自愈合研究

为研究微波加热对SBS改性沥青混合料宏观断裂—愈合性能的影响,制备AC-13型沥青混合料半圆试件,采用半圆弯曲试验和微波加热对试件进行断裂—愈合—断裂试验,采用愈合前、合后加载试验的抗拉强度比值作为愈合指数HI(healing index),分析了加热时间和微波强度对试件表面温度和沥青混合料自愈合性能的影响。研究结果表明:微波加热过程主要是集料中的极性粒子吸收微波,产生热量并传递给弱极性的沥青,实现混合料整体升温;试件表面温度随加热时间、微波强度呈良好的二元线性回归关系;在一定范围内,加热时间、微波强度的增长能够促进混合料自愈合行为,这主要与该微波条件下混合料达到的温度有关,AC-13型SBS改性沥青混合料经微波强度700 W,加热100 s或微波强度560 W,加热120s后达到最佳的强度恢复率为83%～85%,试件表面温度在90-96℃之间。     

SBS与岩沥青复合改性沥青混合料性能评价

为评价SBS和岩沥青复合改性沥青混合料的性能,首先制备不同质量分数(10%、20%、30%)岩沥青的复合改性沥青并对其性能进行评价与分析,然后基于SGC压实效应对沥青混合料配合比进行设计,最后通过浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、肯塔堡浸水飞散试验,评价四种改性沥青混合料的水稳定性,通过车辙试验和单轴贯入试验评价其高温抗车辙性能,通过低温弯曲小梁试验、疲劳试验分别评价其低温性能和疲劳性能。结果表明:复合改性沥青的性能较好,但不如SBS的性能,仅仅通过普通指标评价其性能是不全面的;复合改性沥青沥青混合料抗水损害性能优于SBS的,但是岩沥青掺量超过30%时,抗水损害性能有所降低;复合改性沥青60℃和70℃车辙动稳定度比SBS的提高均在30%以上,随岩沥青含量增加而增加;复合改性沥青混合料低温性能比SBS的稍微降低,但疲劳寿命均优于SBS;建议复合改性沥青中岩沥青含量不超过20%。     

多聚磷酸改性沥青流变性能

为研究多聚磷酸(PPA)对沥青性能的影响规律与作用机理, 采用四组分分析试验和沥青三大指标试验研究了PPA对不同基质沥青化学组分的影响, 基于动态剪切流变仪(DSR)开展了沥青温度扫描试验与频率扫描试验, 分析了不同配比的PPA改性沥青、PPA/SBS改性沥青与PPA/橡胶粉改性沥青在不同温度、不同动态频率加载条件下的流变性能变化趋势。分析结果表明: 随着PPA含量(质量分数, 后同)的增加, 沥青质含量逐渐提高, 油分(饱和分与芳香分)含量减小, 沥青逐渐由溶胶结构转变成溶-凝胶结构, 沥青高温性能逐渐增强; PPA改性沥青的高温性能与基质沥青的沥青质含量相关, 沥青质含量大的基质沥青经PPA改性后其沥青质含量提升最大, 针入度降低最多, 具备更好的高温性能; 基质沥青、SBS改性沥青与橡胶粉改性沥青掺入PPA后, 其抗车辙因子分别提高了1.0~8.2、0.8~13.9与2.9~19.7 kPa, 表明PPA可有效改善基质沥青、SBS改性沥青和橡胶粉改性沥青的高温、感温及流变性能, 增强沥青的弹性特征, 提高其抵抗剪切变形能力; 与单一改性沥青相比, PPA复合改性沥青的流变性能改善效果更为明显, PPA与聚合物改性沥青之间存在良好的相容性; 随着PPA含量的增加, 沥青10℃延度逐渐降低, 当PPA含量为1.5%时, 基质沥青、SBS改性沥青与橡胶粉改性沥青10℃延度分别下降77%、64%与39%, 表明PPA对沥青的低温性能存在一定负面作用, 建议PPA含量不宜超过1.0%;PPA/SBS改性沥青最佳复配比为1.0%PPA复配3%SBS, PPA/橡胶粉改性沥青最佳复配比为0.75%PPA复配15%橡胶粉。      

基于FBG的沥青混合料横向流动变形评价

为了分析沥青混合料横向流动变形, 进行了沥青混合料的车辙试验, 利用布设于沥青混合料板表面的光纤布拉格光栅传感器, 研究了沥青混合料表面的横向应变规律; 以最大应变和蠕变稳定阶段横向应变速率绝对值为评价指标, 分析了沥青混合料横向流动变形。分析结果表明: 横向流动变形随沥青混合料的最大应变和横向应变速率绝对值的减小而降低; 横向流动变形在循环轮载作用下不断发展, 测试点距离轮载愈近其流动变形愈剧烈; 当胶粉掺量分别为0、15%、18%时, 距离轮载63 mm的测试点横向应变速率分别为6.8×10-6、4.0×10-7、6.4×10-6 min-1, 因此, 掺15%胶粉的沥青混合料具有较大的抵抗高温横向流动变形的能力; 对于15%胶粉掺量的沥青混合料, 当其集料级配分别为AC-13粗级配和AC-13细级配时, 距离轮载28 mm的测试点横向应变速率分别为6.0×10-7、7.7×10-6 min-1, 因此, AC-13粗级配沥青混合料高温抗横向流动变形能力优于AC-13细级配; 胶粉改性沥青混合料最大应变为1.96×10-4, 而胶粉和抗车辙剂复合改性沥青混合料最大应变只有1.22×10-4, 说明在高温情况下, 胶粉和抗车辙剂复合改性沥青混合料整体结构强度较大, 能够承受来自轮载的直接作用而不向轮迹两边产生横向推移致使发生较大的横向流动变形。基于光纤布拉格光栅横向应变的沥青混合料横向流动变形评价能较好地说明不同材料和级配对沥青路面产生侧向流动变形规律的影响。      

超薄沥青路面层间粘结强度试验分析

通过直剪试验、斜剪试验及拉拔试验系统分析了SBS改性沥青用量、碎石用量及试验温度对SBS粘结防水层强度的影响,结果表明SBS改性沥青洒布量为1.4~1.6 kg/m2,单粒径碎石撒布量为55%时,超薄磨耗层路面的粘结防水层的力学性能最优。     

不同黏结层沥青路面层间抗剪性能研究

为了研究沥青路面的层间抗剪性能,通过试验主要分析了油石比、加载速率、温度、层间结合料种类和用量对层间抗剪性能的影响。试验结果显示,随油石比增大抗剪强度呈现先增大后减小的变化规律,当油石比为4.0%时,抗剪强度最大;加载速率越大,抗剪强度越高,当加载速率大于20 mm/min后,抗剪强度趋于稳定;温度越高,抗剪强度越小,其中当温度超过45℃后,抗剪强度急剧下降;以SBR改性沥青做黏结料时,抗剪强度随结合料用量的变化规律与基质沥青和SBR改性乳化沥青为结合料时明显不同,当结合料用量大于1.0时,以SBR改性沥青做黏结料对应的抗剪强度较高。