煤直接液化残渣对沥青-集料黏附性的影响

为评价煤直接液化残渣（Direct Coal Liquefaction Residue,DCLR）对沥青与集料黏附性的影响,基于表面自由能理论,以SK-90沥青为基质沥青,以石灰岩为集料,利用躺滴法分别测试不同DCLR掺量下（0%、2%、4%、6%、8%、10%,掺量表示DCLR与SK-90质量比,下文同）改性沥青在不同老化阶段（原样、短期老化以及长期老化）的表面自由能,计算不同老化阶段不同DCLR掺量下沥青的黏聚功,以及无水和有水条件下不同DCLR掺量的改性沥青在不同老化阶段与石灰岩之间的黏附功和剥落功,并采用黏附功、黏聚功之和与剥落功的比值作为水稳定性能评价参数来评价沥青-集料间的水稳定性能。试验结果表明：DCLR加入后,随着掺量的增加会提高沥青自身的重均分子量和极性基团含量,从而提高DCLR改性沥青表面自由能中的极性分量、非极性分量以及黏聚功;DCLR改性沥青-石灰岩之间的黏附功、水稳定性能等均随着DCLR掺量的增加而逐渐增加,说明加入DCLR并增加其掺量会显著提高沥青与石灰岩之间的黏附性和水稳定性能,但沥青的老化对DCLR改性沥青-石灰岩之间的黏附性及水稳定性能影响不大。     

TLA改性沥青的性能与改性机理研究

研究了特立尼达湖沥青(TLA)与不同基质沥青(SK-90和TZ-70)的相容性以及TLA的掺量对两种沥青性能的影响,并通过原子力显微镜(AFM)探讨了TLA改性沥青的改性机理.结果表明:TLA均可提高基质沥青的软化点和黏度,降低其延度和针入度,但在TLA掺量大于10%以后,TLA改性TZ-70沥青的软化点和黏度随TLA掺量的增大程度明显大于SK-90沥青.与SK-90相比,TLA与TZ-70表现出更好的相容性.AFM分析表明TLA的加入改变了基质沥青中的沥青质与其他组分的相互作用,沥青中以沥青质为核心的分散相表现出明显的缔合作用,从而提高了体系的刚性,使得改性沥青的软化点、黏度等性能得到了显著的提高.     

基于分子模拟技术的单体接枝SBS与沥青相容性研究

以沥青三组分分析法为基础,构建沥青分子模型,采用分子模拟方法对甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、马来酸酐接枝前后SBS与沥青相容变化进行研究.结果表明,单体接枝后SBS分子的溶解度参数提高,与沥青溶解度参数更为接近,与沥青间相容性提高;改性沥青混合前后能量差值计算表明,单体接枝后SBS改性沥青体系热力学体系更加稳定;3种不同单体接枝SBS改性沥青稳定性排序依次为马来酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯,这与试验结论一致.     

DCLR改性乳化沥青的制备及其性能研究

为了研究DCLR改性乳化沥青的性质,先将DCLR作为改性剂对90^#基质沥青进行改性,然后使用高速剪切机对DCLR改性沥青进行乳化,对其制备工艺进行研究,制得了不同比例(4%、8%、12%、16%、20%和24%)的DCLR改性乳化沥青,并进行常规性能试验、低温弯曲蠕变试验、储存稳定性试验和黏度试验。试验结果表明,随着DCLR掺量的增加,蒸发残留物的针入度逐渐减小,软化点逐渐增大,表明DCLR的加入使其高温性能得到明显改善;随着DCLR掺量的增加,蒸发残留物的蠕变劲度S和蠕变速率m值变化不大,表明DCLR的加入对低温性能影响不大;随着DCLR掺量的增加,新鲜沥青乳液的储存稳定性降低、黏度变大,表明DCLR的加入使其工作性能受到一定影响。     

DOP对LDPE改性沥青性能影响的试验研究

为了改善低密度聚乙烯(LDPE)改性沥青低温柔韧性,将增塑剂DOP掺入LDPE改性沥青对其进行增塑。通过改变LDPE、DOP掺量,对沥青进行沥青的常规试验,评价了沥青的针入度体系指标;对不同掺量的改性沥青进行了化学四组分试验与离析试验,研究了两种改性剂对沥青各组分变化影响的规律及复合改性沥青的储存稳定性;基于车辙试验,低温小梁弯曲试验,水稳性能试验,研究了DOP对LDPE改性沥青的路用性能的影响。试验结果表明:根据常规试验结果,推荐LDPE添加量为5%～6%,DOP添加量为2. 5%～3%;LDPE与DOP的加入均会改变沥青的化学四组分所占比例;掺入DOP能提高LDPE改性沥青的储存稳定性; DOP能明显提高LDPE改性沥青混合料的低温性能,同时复合改性沥青混合料也拥有良好的高温稳定性和水稳定性能。     

DCLR改性沥青的流变力学性质

为研究煤直接液化残渣（DCLR）改性沥青的流变力学性质并评价其改性效果,采用动态剪切流变仪对90^#基质沥青（改性前）和DCLR改性沥青（改性后）进行温度频率扫描试验、多重应力蠕变恢复（MSCR）试验和不同应力水平下的时间扫描试验,分别评价其强度、抵抗永久变形的能力和抵抗疲劳开裂的能力。结果表明：DCLR改性沥青在低频范围（10^-3～10³ rad·s^-1）内的动态剪切模量大于90^#基质沥青,在高频范围（10³～10⁶ rad·s^-1）内的动态剪切模量略小于90^#基质沥青,整体上DCLR改性沥青的强度高于90^#基质沥青,且在同一频率范围内其动态剪切模量变化幅度变小,说明改性后其温度敏感性降低;通过对比DCLR改性沥青和90^#基质沥青在不同温度下的未恢复蠕变柔量和恢复率,发现同一温度下DCLR改性沥青的未恢复蠕变柔量均低于90^#基质沥青,恢复率均高于90^#基质沥青,说明DCLR改性沥青抵抗永久变形的能力和变形恢复的能力相较于90^#基质沥青有显著提高;通过对比分析这2种沥青在不同应力水平下的疲劳寿命,发现DCLR改性沥青的疲劳寿命显著高于90^#基质沥青,证明其抵抗疲劳开裂的能力相较于90^#基质沥青更好,这2种沥青的疲劳寿命随应力水平的变化规律均能采用幂函数进行拟合,且拟合效果良好。     

基于表面能理论的改性沥青-集料界面黏结性

为系统探究沥青特性、集料岩性及老化条件对沥青-集料界面黏结性的影响，选取SK-70号基质沥青、胶粉改性沥青、SBS改性沥青(两种掺量)、高黏改性沥青共5种沥青，选用石灰岩、玄武岩2种集料，测量各沥青与集料的表面能参数，计算得到各体系黏附功、剥落功及能量比ER值，分析得到沥青-集料黏结性规律。结果表明：5种沥青在干燥条件下与石灰岩之间的界面黏附功均要大于玄武岩，且集料种类对黏附功的影响要大于沥青种类的影响。改性剂的加入可以提高沥青-集料的界面黏附性与抗水损坏性能，且SBS改性沥青、高黏改性沥青与集料的黏附性最优，胶粉改性沥青与集料的黏附性次之。老化效应降低了沥青与集料的黏附功和ER值，削弱了沥青-集料界面的抗水损害性能；高掺量SBS改性沥青由于聚合物的部分降解使其浸润性得到一定恢复，较普通改性沥青(胶粉与高黏剂)表现出更好的黏附性。     

Sasobit~温拌沥青表面自由能与组分含量关系研究

为研究Sasobit温拌沥青表面自由能与组分含量之间的关系,首先制备不同Sasobit温拌剂(0、2%、3%、4%)掺量的沥青试样,且基于躺滴法测定不同温拌剂掺量沥青的表面自由能、极性分量、色散分量等参数;其次,采用四组分法测定不同温拌剂掺量沥青中饱和分、芳香分、胶质、沥青质含量;最后,建立温拌沥青组分含量与表面自由能参数之间的关系。结果表明:随着Sasobit温拌剂掺量的增加,沥青中沥青质明显增大,而胶质则明显减小;沥青表面自由能、色散分量与饱和分、沥青质、芳香分含量呈负相关,与胶质含量呈正相关;而沥青极性分量与饱和分、沥青质、芳香分含量呈正相关,与胶质含量呈负相关。     

活化煤矸石协同胶粉改性沥青交互特性研究

为揭示胶粉(CR)与活化煤矸石粉(AG)和轻质油(OL)3种组分对沥青黏结料宏观性能影响规律和交互作用机理，以推动固废在路面材料中的资源化应用和发展。通过响应面试验设计研究了不同组分间的交互效应，建立了3种组分梯度掺量与沥青宏观性能间的映射关系，确定了最优组分配比，从流变性能、微观角度和分子层面探明了不同组分间交互特性对沥青服役品质的协同增效机制。研究结果表明：CR的结构形态和溶胀效果对沥青的物理性能起到了决定性作用，且CR与AG和OL的交互效应明显，当CR、AG和OL的掺入量分别为17.27%、2.28%和1.34%时，沥青的常规物理性能可达到最佳；在AG和OL组分的协同作用下，胶粉可以与沥青形成稳定的复合结构，改善沥青的高温流变性能、高温抗剪切性能、中温抗疲劳损伤性能及低温柔韧性；基于分子动力学模拟发现，采用3种组分复合改性沥青，可以增强界面复合体系中的非共价键键合形式，提升其界面吸附效果，其中，氢键和范德华力在短程相互作用中占据主导地位。研究结果可为复合改性沥青技术的指向性设计与应用提供理论基础与科学指导。     

环氧树脂与沥青相容性研究

以2种AH-90沥青为基质沥青,外掺环氧树脂、增容剂或马来酸酐制备环氧沥青,采用离析实验和荧光显微镜作为表征手段,研究了增容剂和马来酸酐对环氧树脂与沥青相容性的影响。结果表明:加入增容剂或经顺酐化的沥青与环氧树脂形成的环氧沥青混合物环离析得到明显改善,分散相颗粒尺寸明显变小且分散更均匀。当增容剂及马来酸酐掺量分别达到1%或4%时,对环氧树脂和沥青的相容性能起到较明显的改善作用,而前者效果更佳。     

ZnO对DCLR改性沥青抗永久变形及抗紫外老化性能影响

为了探究氧化锌(ZnO)对煤直接液化残渣(DCLR)改性沥青的抗永久变形及抗紫外线老化性能的影响规律,制备了不同ZnO掺量DCLR改性沥青,分别进行了多重应力蠕变恢复试验(MSCR)和全断面断裂能量试验。试验结果显示:当ZnO掺入DCLR改性沥青后,随着ZnO掺量的逐渐增大,DCLR改性沥青的Jnr逐渐减小、R逐渐增大、温度升高时的Jnr增幅与R降幅均减小、DCLR改性沥青断裂能密度增大且因随紫外老化时间的延长而造成的降速变慢,表明ZnO能够降低DCLR改性沥青温度敏感性、提高DCLR改性沥青抵抗永久变形能力及抗紫外线老化性能。     

沥青分子聚集状态变化特征研究

为研究沥青的化学结构特征,根据沥青组分溶解度参数和极性的不同,将沥青分为沥青质、胶质、油分3个组分,分别采用一个典型分子模型代表沥青的每一个组分,构建2种沥青分子模型,采用分子动力学模拟方法对沥青分子聚集状态变化特征进行分析.结果表明:由于π-π效应,沥青质分子之间形成层状堆积现象,但较长烷烃链造成芳环间扭转角增大,阻碍层状堆积现象的形成;随着温度升高,芳环间扭转角增大,沥青质分子之间的层状堆积结构被破坏,形成穿插或垂直排列结构;在沥青分子模型中,胶质和油分分子的存在使沥青质分子间的距离大于沥青质分子模型中的距离,也使沥青质分子间形成的聚集结构趋于稳定;沥青质与胶质分子形成聚集结构,分散在油分中,沥青质分子结构对沥青能否形成稳定胶体结构具有重要影响.     

基于MMLS3的纳米复合改性沥青混合料高温稳定性研究

为评价纳米/聚合物复合改性沥青混合料的高温性能,制备了基质沥青混合料试件、4%SBS改性沥青混合料试件、3%ZnO+0.5%TiO_2改性沥青混合料试件、3.7%SBS+3%ZnO+0.5%TiO_2改性沥青混合料试件。采用小型加速加载设备(MMLS3)对上述沥青混合料试件进行高温稳定性试验。同时测定不同混合料的动稳定度。试验结果表明,两种试验得出的不同沥青混合料高温稳定性能优劣顺序是一致的,即:SBS/ZnO/TiO_2沥青混合料、SBS沥青混合料、ZnO/TiO_2沥青混合料、基质沥青。可见,当纳米材料与聚合物复掺时,沥青混合料的高温性能优于单掺纳米材料或者单掺聚合物材料。因此,对高温稳定性有较高要求的地区,可以采用纳米/聚合物复掺的改性方法对沥青的高温性能进行改善。     

沥青老化行为及其机理研究

为了系统研究SK-90#基质沥青与SBS改性沥青老化前、后性能变化,选取原样沥青(SK-90#、SBS)及回收沥青(R-90#、R-SBS)作为研究对象,通过DSR、BBR试验比较两种沥青在不同状态下性能差异,并根据微观相态结构、四组分、红外光谱试验探究差异形成之因。试验结果表明:相比于原样沥青,回收沥青低温抗变形能力降低,而高温抗变形及抗疲劳能力均明显增强,且两种状态下SBS改性沥青的性能均更优,说明其具有更好的耐久性质; R-SBS零散的荧光现象表明SBS改性剂发生裂解变成了更小的颗粒,SBS改性剂的裂解增加了沥青的流动性和温度敏感性,使R-90#与R-SBS相位角δ的变化情况出现了较大差异;此外,四组分及红外光谱的试验结果表明沥青在老化过程中饱和分因高温而挥发,芳香分因老化向胶质转化,并最终因氧化作用转化为沥青质,其中很多短链碳氢化合物经加成、聚合生成了更多的长链化合物。     

基于分子动力学的相变微胶囊与沥青相容性及增强机理研究

微胶囊法是相变材料（PCM）封装的一种重要手段，为了改善加入相变微胶囊后沥青路面的低温性能，采用分子动力学方法，对相变微胶囊的相变机制、与沥青共混后的相容性和抗拉强度等进行模拟分析。对沥青四组分（As，R，S，Ar）、三聚氰胺甲醛树脂（MF）、沥青四组分与MF共混体系、沥青四组分与石墨烯（CG）共混体系、MF与CG共混体系、沥青体系、沥青与MF共混体系、沥青与CG共混体系等17个分子体系分别进行了溶度参数和内聚能密度计算，分析了MF，CG与沥青四组分之间的相容性变化规律，评价了MF，CG对沥青四组分抗拉强度的影响。对以MF为壁材、正十四烷为芯材的3种不同微观结构PCM分子模型和以石墨烯复合三聚氰胺甲醛树脂（CGMF）为壁材、正十四烷为芯材的2种不同微观结构PCM分子模型进行了升温过程相变性能模拟研究，分析了壁材厚度、芯材体积大小对PCM相变性能的影响，并比较了不同种类壁材PCM的热效率。通过对CGMF为壁材的PCM降温过程的相变性能模拟研究，进一步分析了CG对PCM热效率的影响。研究结果表明：采用CGMF为壁材制备PCM，可以提升PCM的热效率，CGMFPCM2031的能量效率比MFPCM2026平均增加141.15%，在沥青体系中加入CGMF为壁材的PCM，可以提高沥青组分之间的相容性和抗拉强度，有利于增强沥青体系的低温抗裂性能。     

SBS改性克拉玛依沥青相容性的改善

应用不同类型的SBS改性剂对克拉玛依90#沥青进行改性,通过各种指标的大量试验评价,选择出与克拉玛依90#沥青相容性比较好的SBS改性剂。通过分析改性效果不明显的原因,提出掺加改善相容性助剂的方法,从而使改性沥青获得了较高的性质指标值。     

基于活化特性的橡胶沥青性能及其改性机理研究

为了改善和提高橡胶沥青性能,采用次氯酸钠活化橡胶粉的方法,并结合扫描显微电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、粘度及动态剪切流变仪(DSR)对活化橡胶沥青的微观及宏观性能进行研究。测试结果表明:次氯酸钠活化可使胶粉和沥青之间的接触面积相应增大,同时增加胶粉表面的活性成分,提高胶粉与基质沥青间的相容性;活化胶粉可显著降低橡胶沥青粘度,且胶粉掺量越大,降粘效果越明显,从而提高沥青路面施工和易性;活化橡胶沥青的车辙因子略大于普通橡胶沥青的车辙因子,说明次氯酸钠活化对于橡胶沥青高温性能有一定的改善作用;橡胶沥青活化前后的FTIR图谱没有明显的吸收峰变化,未产生新的官能团,说明次氯酸钠活化在橡胶沥青体系中仅起到增容的作用。     

SBS聚合物改性剂与基质沥青的配伍性研究

对不同类型、不同牌号的SBS和不同的基质沥青,采用不同掺配按照相同的加工工艺制备SBS改性沥青,通过技术指标试验来分析SBS类型、牌号、掺量和基质沥青对SBS改性沥青性能的影响,结果表明:星型SBS的改性效果并不一定优于线型SBS,但线型SBS较星型SBS与同一种基质沥青有更好的相容性;SBS嵌段比为30/70的SBS的改性效果优于嵌段比为40/60的SBS;与同一类型的SBS改性剂相容性越好的基质沥青,其改性效果越好;而同一种SBS改性沥青的改性效果随SBS改性剂掺量(小于5.5%)的增大而提高。     

不同类型SBS对改性沥青性能的影响

SK-90号沥青经不同种类、不同牌号的改性后,各项性能均得到了改善,但改性效果大不相同。其中沥青经T-161B和T6302改性后,高温、低温、抗老化和感温性均得到了大幅度提高,综合改性效果最好;YH-791改性沥青抗老化性能较差,而4303改性沥与SK-90号沥青的相容性较差。无论是线型还是星型,嵌段比S/B为20/80时改性效果优于S/B嵌段比为30/70。但在同一嵌段比下,其改性沥青的技术特性还与SBS的其它物理特性有关。不同改性沥青相位角δRTFOT后,在高温区域的差异较为明显,其中星型SBS的相位角δ变化比较平缓,温度敏感性较小,说明其有较好的抗老化性能,具有较好的高温稳定性。     

油煤共炼物改性沥青微观结构研究

为了研究油煤共炼物改性沥青的微观结构和改性机理,在SK-90#沥青中掺入5%、10%、15%、20%和25%（外掺法）油煤共炼物制成混合沥青,采用接触角、红外光谱、断面SEM和光电子能谱试验,研究混合改性沥青的性能和微观结构变化规律。结果表明：油煤共炼物与沥青混合后相容性较好;油煤共炼物改性沥青过程中发生了酯化反应,含羟基芳香化合物含量下降,含羰基的芳香化合物含量升高,宏观表现为油煤共炼物改性沥青具有良好的高温性能。