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。     

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.     

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。     

基于高温性能的橡胶沥青材料复合改性试验研究

为提高橡胶沥青及其混合料的高温稳定性,通过外加剂对橡胶沥青进行复合改性研究,开展不同类型沥青及其混合料的对比试验。研究结果表明：采用苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物SBS或温拌添加剂SAK对橡胶沥青进行复合改性能够提高胶结料的高温性能;尤其是SBS复合改性橡胶沥青,其180?℃旋转黏度、针入度、软化点、弹性恢复指标与纯橡胶沥青相比均得到显著改善;沥青混合料的动稳定度表现为：SBS复合改性橡胶沥青混合料>SBS改性沥青混合料> SAK复合改性橡胶沥青混合料>纯橡胶沥青混合料;经验证SBS复合改性橡胶沥青混合料具备稳定的综合路用性能。     

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。      

改性沥青抗紫外老化性能研究

本文以140℃下的沥青黏度作为研究对象,分析了SBS改性沥青、 SBR改性沥青、橡胶沥青以及基质沥青四种不同沥青的黏度随着紫外老化时间的变化,研究分析在不同条件下改性沥青的高温性能。     

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。     

基于失效温度动态方程的沥青抗老化性能评价

为了研究沥青的抗老化性能并预测其野外失效龄期,选用1种普通沥青和2种SBS改性沥青。在同一温度下,分3个不同的时段进行了旋转薄膜烘箱试验(RTFOT)。用动态剪切流变仪(DSR),测定了不同时段老化沥青的高温失效温度和中温失效温度。运用回归分析,拟合了3种沥青失效温度和25℃针入度与RTFOT老化时间的动态方程。分析了老化过程中高温抗车辙性能和中温抗疲劳性能的变化规律,并推算出中温抗疲劳性能失效时的临界RTFOT老化时间。以该老化区间为基础,评价了沥青的老化度和老化速率。研究结果表明:中温抗疲劳性能失效时对应的临界RTFOT老化时间能够用于区分不同种类沥青的抗老化性能,而25℃残留针入度比适用于评价同种沥青的抗老化性能,并且还可以将动态方程联合起来,预测沥青的野外失效龄期。     

超热老化条件下改性沥青的性能变化规律分析

本文通过对基质沥青、SBS改性沥青以及高黏度改性沥青在6种温度下(190、200、210、220、230、240℃)进行的老化试验,分别得到六个不同的时间点(10、20、30、40、50、60 min)所测量的3种沥青软化点和针入度两大性能指标。试验结果表明,基质沥青在190～200℃短期(0～45 min)性能基本变化很小,基本不发生老化,可以直接使用。在210～220℃沥青性能变化处于"过渡"阶段;230～240℃沥青老化随时间变化趋于一致,老化程度较高;使用SBS改性剂和高黏改性剂对沥青进行改性,沥青的抗老化性能得到提升,相比基质沥青在6种温度下的老化程度降低了很多,有效解决了沥青在超热条件下的老化问题。     

掺配植物沥青的混合沥青老化性能试验研究

为对掺配不同比例植物沥青的混合沥青的老化性能进行比较,分别采用植物沥青掺配比例在0~20%间的混合沥青进行旋转薄膜加热试验、压力老化试验,并进行初期老化和长期老化试验分析,对针入度、软化点等技术指标进行对比。试验结果表明:植物沥青的加入有效改善了沥青的针入度值,且软化点在15%掺量时最佳;RTFOT(旋转薄膜加热试验)、RTFOT+PAV(压力老化试验)后,在相同试验条件下,针入度均呈现不断增大的变化规律,软化点变化规律不明显。RTFOT 后针入度与 RTFOT 前针入度比值均大于 60%;RTFOT+PAV后,当植物沥青掺配比例超过10%,混合沥青RTFOT+PAV后与RTFOT+PAV前比值均超过30%;RTFOT+PAV作用下,混合沥青软化点增量变化不显著,说明植物沥青的加入对沥青长期老化性能软化点的影响不大。     

纳米层状硅酸盐改性沥青路用性能试验研究

针对沥青路面出现病害的原因,采用纳米层状硅酸盐改性沥青提高沥青路面抗病害能力。通过室内常规的针入度、延度、软化点、旋转薄膜烘箱老化试验及SHRP的动态剪切、弯曲梁流变、PAV压力老化试验,对比研究了纳米层状硅酸盐改性沥青与基质沥青、SBS及PE改性沥青的感温性、高低温特性及老化特性等路用性能,得出松香基膨润土纳米层状硅酸盐改性沥青具有较好的路用性能,为工程应用打下基础。     

TLA／SBS复合改性沥青胶结料的抗老化性能

对TLA／SBS复合改性沥青进行了RTOFT短期老化、PAV热老化及UV紫外老化试验．采用常规沥青试验和DSR试验对老化后沥青胶结料进行了相关性能试验,并与对照组SBS改性沥青进行了对比分析．试验结果表明：TLA／SBS复合改性沥青在经历不同老化后,其软化点和粘度上升,针入度下降,复数剪切模量上升,相位角下降．与SBS改性沥青相比,TLA／SBS复合改性沥青各项性能指标变化幅度相对较低．DSR温度扫描试验结果表明：TLA的加入能提高SBS沥青的抵抗热老化和紫外老化的能力,TLA／SBS复合改性沥青具有更强的抗老化性能．     

热老化作用下橡胶改性沥青的低温流变性能

为探究老化作用下橡胶改性沥青（AER）及其复合改性沥青（AER/SBS）的低温流变性能，借助常规性能、低温弯曲试验和Burgers模型，研究了在不同老化状态、不同橡胶粉掺量下AER改性沥青及其复合改性沥青的低温流变特性，同时借助红外光谱（FTIR）方法定量分析老化对AER改性沥青官能团的影响，并将其官能团指数和低温指标进行相关性分析. 研究结果表明:在不同老化状态下AER、SBS均可提高沥青低温性能，且短期老化下AER/SBS复合改性沥青的低温性能优于AER改性沥青，长期老化则反之；AER、SBS改性剂均可改善沥青的劲度模量，且AER对沥青劲度模量的影响程度更显著，同时低温指标（劲度模量S、蠕变速率m、劲度模量与蠕变速率之比S/m）与黏弹性指标（松弛时间λ、耗散能比a具有紧密的联系；AER改性沥青的低温性能与脂肪指数I_A和脂肪长链指数I_AL有较高的相关性，且I_A越大其低温性能越好，I_AL则反之.      

基于流变性的沥青胶浆老化性能研究

为了研究老化对沥青胶浆流变性能的影响,采用了黏度试验及动态剪切试验,测试了不同老化状态(0 h,10 h,20 h,30 h)下沥青胶浆的流变性数据,同时选用不同的粉胶比(0,0.4,0.8,1.2,1.6,2.0)作为对比试验.通过对实验数据的分析,得出了不同老化状态和不同粉胶比对沥青胶浆老化性能的影响.     

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/岩沥青复合改性沥青基本性能研究

通过SBS/岩沥青复合改性沥青的三大性能指标研究,分析了岩沥青和SBS的用量比变化对改性沥青性能的影响规律。结果表明:在改性沥青中有效成分用量不变的情况下,随着其中岩沥青用量比例的不断增大,改性沥青针入度的变化不大;改性沥青的软化点呈明显下降的趋势,即岩沥青与SBS复合改性对提高软化点的效果不如单独应用SBS的效果好;改性沥青的延度呈明显下降的趋势,且改性沥青的15℃延度的下降程度更为显著。适量添加岩沥青可在一定程度上提高SBS在基质沥青中的分散性。     

不同老化条件对沥青性能的影响

沥青老化是影响沥青路面使用性能的重要因素。沥青老化与时间、光照及温度等因素有密切关系,该文采用室内薄膜烘箱试验（TFOT）、旋转薄膜烘箱试验（RTFOT）以及压力老化试验（PAV）来模拟沥青的短期老化和长期老化。通过旋转粘度试验（Brookfield）、动态剪切试验（DSR）、低温弯曲流变梁试验（BBR）得到了不同老化条件下沥青的高温黏度、G^＊/Sinδ指标及低温性能的变化规律。     

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...     

改性沥青中SBS剂量检测方法(英文)

对3种基质沥青在不同SBS剂量下的性能指标进行了测试,运用灰色关联分析法,以SBS剂量作为参考数列,以改性沥青的性能指标针入度、软化点、延度、弹性恢复、135℃运动粘度作为比较数列,计算了SBS剂量与主要性能指标的关联度,并对关联度进行排序。通过对关联度系数进行归一化处理,计算得到各项性能指标所占的权重,建立了SBS剂量与常规性能指标的关系式,提出了基于多指标的SBS剂量检测方法,并采用已知SBS剂量的样品组对方法进行了验证。分析结果表明:与SBS剂量关联度显著的主要性能指标分别为软化点、弹性恢复、135℃运动粘度;对3种改性沥青采用该方法确定的SBS剂量绝对偏差均在0.15%以内,可见,检测方法可靠。