极端高温下纳米复合改性沥青及其混合料高温性能试验研究

为减缓极端高温天气下的沥青路面车辙病害,采用纳米ZnO、TiO_2和SBS对SK-70基质沥青进行复合改性,通过对比改性沥青针入度、软化点、延度、DSR及老化试验结果,提出对沥青高温性能改善最佳的纳米复合改性方案。进而根据AC-20和SMA-13沥青混合料级配制备了纳米复合改性沥青混合料,然后采用汉堡车辙试验仪对5种不同沥青混合料分别进行60、67、75℃下的车辙试验。试验结果表明:3%ZnO+0.5%TiO_2+3.7%SBS改性方案能较好改善基质沥青的高温性能,提高沥青的抗老化性能;对极端高温天气地区,推荐使用采用3%ZnO+0.5%TiO_2+3.7%SBS改性方案制备的AC-20沥青混合料作为中面层铺筑料,以抵抗极端高温天气造成的中面层剪切破坏。     

纳米CaCO_3/TiO_2/SBR复合改性沥青性能与机理研究

采用硅烷偶联剂KH560对纳米CaCO_3和纳米TiO_2表面进行有机化改性,以改善有机物与无机物之间的相容性。采用搅拌与高速剪切的方法制备纳米CaCO_3/TiO_2/SBR复合改性沥青,采用正交实验,通过常规性能试验优选出最佳组合方案。并研究复合改性沥青常规、非常规性能。结果表明:复合改性沥青的最佳组合方案为,5%CaCO_3+1%TiO_2+3%SBR,该种复合改性沥青与基质沥青相比具有很强的高温抗车辙能力,在温度达到88℃时仍能满足规范的要求,低温性能有明显提高,抗老化性能也有显著提高。可以满足夏热冬寒地区的要求。     

增塑剂/T LA复合改性沥青的制备工艺研究

为了同时改善沥青的高低温性能,将能够增加材料柔韧性的增塑剂DOM和高温稳定性好、抗老化能力强的TLA沥青加入基质沥青中进行复合改性.通过正交试验,采用极差分析和方差分析法研究增塑剂掺量、TLA掺量、剪切温度对沥青3大指标性能的影响变化规律.结果表明:增塑剂使沥青的针入度和延度增大,TLA主要改善沥青的高温性能;为了兼顾沥青的高低温性能,综合考虑确定增塑剂/TLA复合改性沥青的制备工艺,即增塑剂掺量为3％、TLA掺量为40％、剪切温度为170℃.     

纳米CaCO_3/SBS复合改性沥青混合料的路用性能

为研究纳米CaCO_3/SBS复合改性沥青混合料的路用性能,以壳牌A-70~#道路石油沥青为基质沥青,分别制备基质沥青、纳米CaCO_3改性沥青、SBS改性沥青和纳米CaCO_3/SBS复合改性沥青混合料。通过高温、低温、水稳定性和抗疲劳性能试验,对不同沥青混合料的路用性能进行对比分析,结果表明,CaCO_3/SBS复合改性沥青混合料的高温稳定性、水稳定性和抗疲劳性能有明显增强,而低温抗裂性能较SBS有所降低,但仍能满足规范要求。     

复合纳米TiO_2改性沥青混合料路用性能研究

将复合纳米TiO_2应用于改性沥青,研究纳米改性沥青路用性能,制备沥青混合料分别进行车辙试验、小梁弯曲试验和浸水马歇尔试验。试验结果表明复合纳米TiO_2颗粒添加到沥青混合料中,车辙动稳定度比基质沥青混合料的提高了68.41%;低温弯曲试验抗弯拉强度和劲度模量与基质沥青相比差别不大,而最大弯拉应变明显高于基质沥青混合料;在浸水前后其稳定度值均高于基质沥青混合料,而且其残留稳定度也比基质沥青混合料提高了1.08倍。本文研究结果证明了复合纳米TiO_2颗粒应用于沥青改性技术中可以全面改善沥青混合料的使用性能,有良好的应用前景。     

废胶粉与废塑料复合改性沥青混合料性能研究

为研究废胶粉(WTR)与废塑料(EVA)复合改性沥青混合料的性能和最佳掺量,分别采用废胶粉掺量为5％、10％、15％与废塑料掺量为0％、4％、6％复配,制备5种复合改性沥青AC-13C混合料进行马歇尔试验、车辙试验、低温劈裂试验,研究改性沥青混合料的高低温性能.试验结果表明:废胶粉与废塑料均能有效改善基质沥青的高温性能,其中掺量为15％WTR+4％EVA复合改性沥青的改善效果最明显,其混合料具有最高动稳定度、最低流值、最佳高温性能.掺入废胶粉和废塑料,能有效改善沥青混合料的低温性能,15％WTR+6％EVA改性沥青混合料的低温劈裂强度为最大,较基质沥青提升了34.8％;15％WTR+4％EVA改性沥青混合料的低温劈裂强度稍低,较基质沥青提升了22.8％.综合改性沥青的高低温性能,15％WTR+4％EVA为复合改性沥青的最佳掺量.     

水泥改性沥青微表处技术研究与应用

为了研究水泥改性沥青为改性剂微表处沥青混合料路用性能,通过室内试验,对2%SBS+1%C、2%SBS+2%C、5%SBS+1%C、5%SBS+2%C为改性剂,对沥青混合料高温抗车辙性能、低温抗裂性能进行试验分析.试验结果表明5%SBS+2%水泥改性沥青混合料抗车辙性能、低温抗裂性能优于SBS改性沥青混合料性能,微表处混合料可以有效改善、延长路面使用寿命。     

高模量沥青及混合料性能试验研究

运用基质沥青、不同剂量SBS改性沥青进行试验,发现掺5%SBS的改性沥青可以达到高模量沥青的性能技术要求,进一步在70号基质沥青中加入法国高模量外掺剂与5%SBS改性沥青及基质沥青混合料常规性能和动态模量对比试验,发现PR MODULE改性沥青混合料可以很好地达到高模量技术标准,5%SBS改性沥青混合料常规性能可以达到高模量技术标准,但动态模量试验结果未能达到高模量混合料的性能要求。     

WTR/APAO复合改性沥青混合料性能研究

应用聚合物对沥青进行改性是提高沥青以及沥青混合料性能的有效方式之一。改性沥青的应用对沥青路面的使用性能、寿命周期内的服务水平以及抗病害性能等方面有较为显著的提升。应用WTR、APAO对沥青进行复合改性,并探究复合改性沥青混合料的性能。对70~#基质沥青、15%WTR单一改性沥青、12%WTR+4%APAO及15%WTR+4%APAO复合改性沥青共4种沥青制备的沥青混合料进行高、低温性能、水稳定性能及疲劳性能试验。研究结果表明:WTR/APAO对沥青混合料的高温性能、水稳性能及疲劳性能有较为显著的改善,但低温变形能力有所降低;15%WTR+4%APAO掺量的沥青混合料性能较优,适用于温热地区的高等级沥青道路。     

纳米TiO2改性沥青抗光老化性能研究

选用纳米TiO2对沥青进行改性.采用自制紫外光源环境箱对基质沥青和改性沥青进行紫外线光老化试验,根据光老化前后沥青性能指标的变化,研究纳米TiO2对提高沥青抗光老化性能的作用.结果表明,紫外光照射后,改性沥青的低温延度明显高于基质沥青,且光照前后软化点的变化率也低于基质沥青,说明掺入纳米TiO2能明显提高沥青的抗光老化...     

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。      

不同老化条件下纳米材料复配胶粉改性沥青的流变特性

通过短期老化(RTFOT)、长期老化(PAV)、紫外老化(UV)3种老化方式,采用多重应力蠕变恢复(MSCR)和弯曲梁流变(BBR)等试验,研究纳米二氧化硅(Nano-SiO2)、纳米二氧化钛(Nano-TiO2)、纳米氧化锌(Nano-ZnO)单一改性及复配胶粉改性沥青在不同老化状态下的高低温流变特性,最后通过DMA试验分析了纳米材料复配胶粉改性沥青的玻璃态转变温度.结果表明:纳米材料复配胶粉改性对沥青的高低温流变性能及抗高低温老化特性改善优于SBS改性;经过RTFOT、PAV、UV老化后,3种纳米材料复配胶粉改性沥青中Nano-TiO2/橡胶复配方案的不可恢复蠕变柔量、劲度模量及玻璃态转变温度Tgc和Tgs变化幅度最小,其抗紫外线老化和抗热氧化性能更强;不同老化条件下沥青的玻璃态转变温度Tgc和Tgs均与劲度模量之间呈线性相关,通过损伤曲线得到玻璃态转变温度Tgs与劲度模量的相关性更好,Tgs能更有效评价不同老化状态下纳米材料复配胶粉改性沥青的低温性能.     

纳米材料改性沥青混合料路用性能试验研究

为了进一步提高SBS改性沥青路面的路用性能,在SBS改性沥青中加入不同比例的纳米ZnO、TiO_2,对改性前后沥青进行三大指标对比,对确定最优掺量后的纳米材料改性沥青混合料进行车辙试验、冻融劈裂试验、低温弯曲试验、疲劳试验等,并与SBS改性沥青混合料进行对比分析。结果表明:在SBS改性沥青中加入一定比例的纳米材料对沥青的三大指标有较好的改善作用,同时,纳米材料复合SBS改性沥青混合料的高低温性能、抗水损坏性能、疲劳耐久性方面均优于常规SBS改性沥青混合料,由此可见纳米材料可显著改善沥青混合料的路用性能,将其应用于道路是可行的。     

碳纤维/橡胶粉复合改性沥青高低温性能研究

为了综合改性沥青高低温性能,克服橡胶粉对沥青高温性能改性的不足,在橡胶粉改性沥青的基础上复配碳纤,通过延度试验、软化点试验、针入度试验以及动态剪切流变试验(DSR)分析碳纤维和橡胶粉掺量对复合改性沥青高低温性能的影响。通过三大指标确定碳纤维与掺量10%橡胶粉复配其改性效果性价比最好,且复合沥青具备较好的低温延度;动态剪切流变试验表明碳纤维与橡胶粉复配能有效改善沥青的高温流变性能,且碳纤维掺量为0.5%时对复合沥青高温性能提高最为明显。     

SBS-PU复合改性沥青及其混合料路用性能研究

基于复合改性技术制备了具有高黏高弹特性的SBS-PU复合改性沥青,通过沥青的常规性能试验、SHRP评价体系多应力蠕变恢复(MSCR)试验、弯曲梁流变(BBR)试验评价了其技术性能。在此基础上,以SBS-PU复合改性沥青为胶结料制备SMA-13沥青混合料,通过车辙试验、低温弯曲试验、冻融劈裂试验、汉堡车辙试验(HWTD)及间接拉伸疲劳试验测试其高温抗车辙性能、低温抗裂性能、水稳性能及抗疲劳性能,同时与市场上常见的TPS、SINOTPS、SBS及聚氨酯(PU)改性沥青混合料的技术性能进行对比。结果表明:采用复合改性技术制备的SBS-PU复合改性沥青满足高黏高弹沥青指标要求,具有较好的高低温性能及储存稳定性; 60℃黏度与弹性恢复分别达到了34 217 Pa·s和97%,分别为PU改性沥青的2倍和3倍; SBS-PU复合改性沥青的60℃黏度值高于TPS改性沥青,低于SINOTPS改性沥青,储存稳定性高于SBS、TPS、SINOTPS改性沥青,相对PU改性沥青具有优异的高黏高弹特性; SBS-PU复合改性沥青混合料的高温、低温及抗疲劳性能高于TPS改性沥青混合料,低于SINOTPS改性沥青混合料,总体上具有较好的高低温性能和抗疲劳性能,在水热耦合作用下的抗水损害能力略低于TPS改性沥青混合料,但仍满足相关技术标准。     

改性沥青与基质沥青的不同性状表现

根据SHRP沥青胶结料性能分级(PG)方法,对辽宁地区近年来沥青路面常用的AH90#重交基质沥青和SBS改性沥青的性能进行测试和比较。研究表明SBS改性沥青高低温性能优于重交AH90#沥青,SBS改性沥青更适应辽宁的气候和交通要求,改善沥青路面使用性能,延长路面使用寿命。     

SBS改性沥青常规指标与SHRP性能指标的关系

笔者选取了具有代表性的4种国产重交通道路石油沥青和4种专用型道路沥青改性剂,在试验室里采用高剪切的改性工艺制备得到16种SBS改性沥青;运用常规试验方法和SHRP试验方法,对制备得到的SBS改性沥青的高低温性能进行了研究;在综合分析各种沥青的试验结果的基础上,提出了常规高低温指标与SHRP高低温性能指标之间的关系.     

纳米TiO2改性沥青抗光老化性能研究

选用纳米TiO2对沥青进行改性。采用自制紫外光源环境箱对基质沥青和改性沥青进行紫外线光老化试验,根据光老化前后沥青性能指标的变化,研究纳米TiO2对提高沥青抗光老化性能的作用。结果表明,紫外光照射后,改性沥青的低温延度明显高于基质沥青,且光照前后软化点的变化率也低于基质沥青,说明掺入纳米TiO2能明显提高沥青的抗光老化能力。     

SBS改性沥青常规指标与SHRP性能指标的关系

笔者选取了具有代表性的4种国产重交通道路石油沥青和4种专用型道路沥青改性剂,在试验室里采用高剪切的改性工艺制备得到16种SBS改性沥青;运用常规试验方法和SHRP试验方法,对制备得到的SBS改性沥青的高低温性能进行了研究;在综合分析各种沥青的试验结果的基础上,提出了常规高低温指标与SHRP高低温性能指标之间的关系.     

SBS改性沥青的相容性研究

对不同类型、不同牌号的SBS和不同的基质沥青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,但嵌段比为30/70SBS的改性效果优于嵌段比为40/60SBS的;与同一类型SBS改性剂相容性越好的基质沥青,其改性效果越好;组分比R>3的基质沥青与SBS有较好的相容性.将合理剂量的增容剂Z和稳定剂W掺加到SBS改性兰炼沥青中,可显著改善其相容性,同时能提高其路用性能,使其达到规范要求.