路用新型常温改性沥青性能评价体系及其混合料性能研究

为降低沥青混合料生产及施工过程中产生的能源损耗与环境污染,以橡胶烃油为基体制备常温改性剂.采用差示扫描量热法、红外光谱仪以及离析试验,系统评价了常温改性剂的微观性能及其与沥青的相容性.在此基础上,利用常温改性剂对基质沥青进行改性,制备常温改性沥青,明确了常温改性沥青性能评价体系及其混合料组成设计方法,基于车辙试验、残留稳定度试验和冻融劈裂试验评价了常温改性沥青混合料的高温性能与水稳定性,基于单轴抗压强度试验分析了混合料的强度增长规律.结果表明:(1)常温改性剂小分子物质与杂质含量较少,且与基质沥青相容性较好;(2)常温改性沥青的性能评价体系不宜采用道路石油沥青与液体石油沥青的性能评价体系,而应结合交通量与气候构建;(3)常温改性沥青混合料应采用幂函数构建骨架矿料级配,根据矿料最紧密状态确定最佳油石比;(4)常温改性沥青混合料高温性能有待进一步提升,但常温养生15d的高温性能可满足现行规范要求;(5)常温改性沥青混合料的水稳定性亦满足现行规范要求;(6)随着养护龄期增长,常温改性沥青混合料的单轴抗压强度先增大后减小,且养护龄期为14d时,强度达到峰值,为13.23MPa.     

改性沥青现状及发展前景（上）

按我国现行规范定义，改性沥青是基质沥青与一种或数种改性剂通过适宜的加工工艺形成的混合物”。其通常是指在基质沥青中掺橡胶．树脂类高分子聚合物，磨细橡胶粉或其他填料等外掺剂(改性剂)．或采取对沥青吹氧(空气)等措施，使沥青或沥青混合料性能得以改善所制成的沥青混合料。我国公路技术的发展，使改性沥青的推广应用成为必然趋势。及时总结已有经验，     

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。     

PPA与SBS复合改性沥青胶结料性能研究

传统的SBS改性沥青属物理共混改性,普遍存在着改性剂与基质沥青相容性差、热稳定性不足的问题。而PPA对沥青的改性属于化学改性,可有效弥补传统SBS改性沥青的不足,提高其路用性能。通过对不同掺量的SBS(3%、4%)与不同掺量的PPA(0.5%、1.0%、1.5%和2.0%)的复合改性沥青的针入度、软化点、5℃延度、旋转粘度、RTFOT、PAV老化后的技术指标以及PG分级等技术指标进行试验分析,并横向比较SBS+PPA与SBS改性沥青的性能变化关系,分析评价PPA加入沥青中的改性效果。结果表明:PPA加入到沥青中,可有效提高沥青的高温性能、耐老化性能,改善改性沥青的热存储稳定性。通过复配改性的沥青相容性好,且能有效提高其低温抗裂性,用部分PPA替代一部分SBS改性剂可达到成品改性沥青的路用性能,且降低了改性沥青的成本。     

道路用沥青的改性研究

通过对道路沥青添加改性剂SBS和碳酸钙进行改性试验,研究了不同方法的改性效果,得到了改性沥青的最佳配合比。结果表明:两种改性剂同时加入到基质沥青中得到性能更好的改性沥青,改性沥青具有很强的相容性,改善了基质沥青的软化点、延度和针入度值,提高了改性沥青的路用性能。     

OMMT/SEPS复合改性沥青的性能研究

为了改善聚合物改性沥青的储存稳定性问题,以苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯(SEPS)加纳米蒙脱土(OMMT)作为复合材料,用作沥青粘结剂的改性剂.通过常规试验(针入度、软化点、离析试验)和流变性能试验(动态剪切流变仪和弯曲梁流变仪)对沥青性能进行评价.试验结果表明:加入SEPS不仅能提高沥青的温度敏感性,还能改善沥青的高低温流变性能;并随着掺量增加,其改善效果越好.添加OMMT能进一步提高SEPS改性沥青的高低温性能,说明改性后的沥青粘结剂具有较高的刚度、弹性和柔韧性,对沥青永久变形的影响较小,发生低温开裂的可能性变小.此外,OMMT能改善SEPS改性沥青的储存稳定性,降低SEPS与沥青之间在高温储存过程中降解和分层可能性.     

废胶粉改性沥青的离析机理研究

废胶粉改性沥青的存储稳定性能是影响橡胶粉改性沥青性质的重要因素,也是研究人员长期试图解决的问题。通过采用离析试验、荧光显微分析和傅立叶变换红外光谱（FTIR）等手段来评价废胶粉改性沥青的相容性,并且探讨离析的机理,研究结果表明：废胶粉改性沥青的离析程度会受储存时间、温度等贮存条件的影响,但是最主要的影响因素还是基质沥青的自然特性与改性剂的性质、剂量。     

废胶粉改性沥青的离析机理研究

废胶粉改性沥青的存储稳定性能是影响橡胶粉改性沥青性质的重要因素,也是研究人员长期试图解决的问题.通过采用离析试验、荧光显微分析和傅立叶变换红外光谱(FTIR)等手段来评价废胶粉改性沥青的相容性,并且探讨离析的机理,研究结果表明:废胶粉改性沥青的离析程度会受储存时间、温度等贮存条件的影响,但是最主要的影响因素还是基质沥青的自然特性与改性剂的性质、剂量.     

废胶粉改性沥青的离析机理研究

废胶粉改性沥青的存储稳定性能是影响橡胶粉改性沥青性质的重要因素,也是研究人员长期试图解决的问题。通过采用离析试验、荧光显微分析和傅立叶变换红外光谱(FTIR)等手段来评价废胶粉改性沥青的相容性,并且探讨离析的机理,研究结果表明:废胶粉改性沥青的离析程度会受储存时间、温度等贮存条件的影响,但是最主要的影响因素还是基质沥青的自然特性与改性剂的性质、剂量。     

基于红外光谱技术测定SBS聚合物改性沥青热储存稳定性的方法

从改性沥青结构出发,通过采集改性沥青热储存后上部和下部红外光谱图,计算改性剂特征吸收峰面积与基质沥青特征吸收峰面积的比值,快速精确测定SBS改性沥青热储存试验后上部和下部改性剂SBS的含量,从本质上直接表征SBS改性沥青的离析情况,达到准确监控SBS改性沥青热储存稳定性的目的。     

几种改性沥青零剪切黏度的测试分析

对基质沥青和4种改性沥青分别进行高温条件下的稳态流动试验和静态蠕变试验,应用流变模型拟合零剪切黏度（ZSV）,并对拟合结果进行深入分析。结果表明：稳态流动试验可反映沥青的稳态流动状态,由该试验拟合的ZSV与60℃动力黏度具有较高的相关性,能较好地评价基质沥青和部分改性沥青的高温性能,但无法准确描述高强改性沥青优秀的抗车辙性能;两种试验结果拟合的改性沥青ZSV相差很大,静态蠕变试验的拟合结果明显偏小,说明改性沥青尚未进入稳态流动状态,需要更长的蠕变时间才能获得准确的ZSV。     

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。      

改性沥青疲劳破坏判定指标适用性

采用Malvern动态剪切流变仪, 在应力/应变2种荷载控制模式下对90#基质沥青、SBS改性沥青、岩沥青改性沥青、胶粉改性沥青、岩沥青/SBS复合改性沥青和岩沥青/胶粉复合改性沥青(RA/CRCMA)进行了时间扫描疲劳试验; 采用5种疲劳失效定义方式确定了改性沥青疲劳寿命; 使用统计学分析方法评价了改性沥青疲劳破坏判定指标的适用性; 采用推荐指标对比分析了改性沥青的疲劳性能。研究结果表明: 基于归一化动态模量确定的指标独立于荷载控制模式和沥青种类; 基于相位角和累积耗散能比确定的指标显著依赖于改性沥青种类和荷载控制模式, 且不具备普适性; 基于耗散能变化率确定的指标仅适用于应力控制模式的疲劳寿命判断; 基于简化耗散能变化率确定的指标受沥青种类影响较小, 对本研究所有试验沥青均具有较好的疲劳寿命评价效果; 归一化动态模量和简化耗散能变化率确定的指标在应力/应变控制模式下的相关系数高达0.94, 平均绝对误差低于20%, 展现出了较好的相关性及等效的疲劳寿命排序结果, 由于其计算简单, 定义明确, 因此, 推荐其作为时间扫描疲劳试验中检测沥青疲劳失效的判定标准; 采用推荐指标对本研究试验沥青的疲劳寿命排序可知, 添加18%胶粉和5%岩沥青的RA/CRCMA在应力/应变2种控制模式下均展现出较优的抗疲劳性能。      

浅析改性沥青在辽宁地区的应用

通过对SBS、SBR、PE改性沥青试验结果进行比较分析,得出三种改性剂对辽河AH90     

纳观尺度沥青相态力学特性老化行为

选取原样、短期老化和长期老化的基质沥青与SBS改性沥青为研究对象, 利用原子力显微技术的定量纳米力学(QNM)性质功能模块测试了沥青纳观相态的力学性质; 利用Nano Scope Analysis软件对沥青相态力学图像进行量化分析, 重点分析了相态模量和黏附力这2个指标; 采用细观力学领域中的Halpin-Tsai模型研究了沥青多相态力学性质的复合行为, 并探究了纳观尺度沥青相态力学特性的老化行为。分析结果表明: 基质沥青中蜂形相态和基质相态的纳观模量分别集中在600.0和18.3 MPa, 纳观黏附力分别集中在10.3和18.6 nN; SBS改性沥青中蜂形相态和基质相态的纳观模量分别集中在899和35 MPa, 纳观黏附力分别集中在30.2和38.4 nN; 对于基质沥青, 原样、短期老化和长期老化沥青的复合模量分别为111、138和187 MPa, 复合黏附力分别为16.7、14.3和4.2 nN; 对于SBS改性沥青, 原样、短期老化和长期老化沥青的复合模量分别为158、313和547 MPa, 复合黏附力分别为32.2、35.0和15.8 nN; 沥青纳观相态结构中, 蜂形相态属于高模量、低黏附力相态, 而基质相态属于低模量、高黏附力相态; SBS改性沥青的相态模量与黏附力显著高于基质沥青; 随着老化程度的增加, 沥青相态的力学性质发生变化, 且不同相态的老化行为存在显著差异; 采用QNM技术可有效辨别纳观尺度沥青相态的力学特性, Halpin-Tsai模型可用于量化沥青相态力学性质的复合行为。      

EBBR试验下沥青结合料低温性能评价指标

聚焦沥青结合料低温性能评价指标,基于流变学的弯曲梁流变仪试验、改进弯曲梁流变仪试验,分别分析了实际路面回收沥青、老化后的基质沥青、改性沥青低温流变性能规律;利用传统劲度模量及模量变化率指标展开了沥青的低温性能评价,提出了等效低温设计温度指标与温度差异值指标;在不同养护环境下进行模拟,利用低温等级损失指标对新制备、回收沥青展开了低温物理硬化影响因素研究;利用不同来源、不同品种沥青试验结果相互验证,从抗干扰能力、稳定性、评价准确度、直观性与指标获取难易程度等方面对上述指标进行分析,确立了4类指标对沥青低温性能的区分与评价能力。研究结果表明:回收沥青的实验室流变分析能够反映路面结构的低温抗裂水平,开裂严重路段沥青的模量明显高于其他路段,其数值差异可达130 MPa;新制备的SBS改性沥青与回收沥青低温加载规律一致性高,模量偏差低于15%,可有效搭建起实验室研究同实际路面病害处理需要的关系;传统指标数据稳定性偏弱,置信度仅为64.7%~82.3%,难以满足研究需要,温度差异值指标及低温等级损失指标在应用方面同样受到制约,对此仍需开展更多深入的研究。      

PP/PVC共混体系的研究进展

综述了国内外有关聚丙烯/聚氯乙烯共混体系的形态结构、热性能、动态力学性能、流变性能和物理力学性能的研究进展。分别介绍了非反应性、引入特殊作用基团和超支化聚合物增容剂改性聚丙烯/聚氯乙烯共混体系对其性能的影响。在聚丙烯/聚氯乙烯共混体系中加入增容剂使聚丙烯/聚氯乙烯共混体系的力学性能得到提高,两相之间的相分离程度减小,相容性改善。尤其是超支化聚合物增容剂和其它增容剂同时改性聚丙烯/聚氯乙烯共混体系,能够更加有效的提高其性能。     

SBS聚合物改性沥青技术性能及其微观形态

针对不同种类、不同工艺的SBS改性沥青,采用试验、理论相结合的方法,包括常规3大指标试验、SHRP动态剪切流变DSR试验、以及储存稳定性试验等,研究加工工艺参数以及改性剂种类等对SBS改性沥青性能的影响.说明,通过掺配适当的稳定剂和助剂等措施改善改性工艺,是提高SBS改性沥青技术性能的最有效途径之一.     

SBS聚合物改性沥青技术性能及其微观形态

针对不同种类、不同工艺的SBS改性沥青,采用试验、理论相结合的方法,包括常规3大指标试验、SHRP动态剪切流变DSR试验、以及储存稳定性试验等,研究加工工艺参数以及改性剂种类等对SBS改性沥青性能的影响.说明,通过掺配适当的稳定剂和助剂等措施改善改性工艺,是提高SBS改性沥青技术性能的最有效途径之一.     

PE复合改性沥青技术研究

依据"相似相容"和"空间位阻"原理,以显微图像分析、流变力学和常规试验为手段,对添加了不同化学助剂的几种PE复合改性沥青的技术性能、加工工艺及影响因素进行了系统研究。结果表明:PE复合改性沥青不仅具有优良的性能,而且在热贮存过程中不发生离析,达到Ⅲ-B、Ⅲ-C级行业技术标准,提出的工艺条件参数可以作为工业化生产技术的基础。