不同老化条件对高黏度SBS改性沥青性能的影响

采用几种不同的老化方式,对高粘度SBS改性沥青进行老化后,利用荧光显微镜技术对老化前后的沥青试样进行对比分析。将图像用MATLAB和image-pro plus处理计算后得到一系列相关微观参数。短期老化后SBS的损失比例分别为77.7%(RTFOT)和69.8%(TFOT);长期老化后SBS的损失比例为84.7%(RTFOT+PAV)和85%(TFOT+PAV)。同时,对高粘度SBS改性沥青的宏观指标进行了对比研究,TFOT和RTFOT两种老化方式下高粘度SBS改性沥青的宏观性能会有较为明显的区别:RTFOT老化方式对于沥青的老化程度要高于TFOT,经过长期老化后这种差异仍然存在。     

不同再生方式的再生S BS改性沥青老化性能研究

采用新基质沥青、新改性沥青和再生剂再生老化 SBS 改性沥青,测定了不同方式再生后的 SBS 改性沥青 RTFOT老化前后的25℃针入度和老化后的残留延度,以及不同老化时间后的质量损失。通过对不同再生再生方式再生后的 SBS 改性沥青的残留针入度比、残留延度和质量损失率进行对比,分析再生 SBS 改性沥青的老化性能。研究结果表明,通过新改性沥青再生的 SBS 改性沥青的老化性能优于通过新基质沥青和再生剂再生的 SBS改性沥青。     

SBS改性沥青RTFOT老化黏附性量化评价方法研究

为了研究沥青老化对黏附性的影响,并实现量化评价,从而改善传统水煮法试验只能定性分析的不足,通过延时RTFOT试验对SBS含量为5%的改性沥青模拟不同时间的热氧老化,采用光电比色法计算了不同老化时间的SBS改性沥青与3种集料的黏附率,分析了沥青老化对集料黏附性的影响。采用表面自由能理论研究了SBS改性沥青老化后接触角、表面自由能及其分量的变化规律。并通过烘箱加热法试验研究了SBS改性沥青混合料短期老化和长期老化后水稳定性的变化规律。研究表明:随着老化时间的延长,SBS改性沥青与集料的黏附率会逐渐降低,不同集料在同等情况下与老化后的SBS改性沥青黏附性强弱依次为:石灰岩、玄武岩、闪长岩;SBS改性沥青与测试液体间的接触角变大,表面自由能及其色散分量、极性分量均呈现降幅先大后小的下降趋势,在老化360 min后,其表面自由能、色散分量和极性分量分别下降了21.5%,14.5%,78.2%;光电比色法和表面自由能理论的试验结果一致,表明采用这两种方法进行SBS改性沥青老化后黏附性量化评价是准确合理的;随着老化时间延长,SBS改性沥青混合料的残留稳定度和冻融劈裂强度比逐渐下降,即老化降低了沥青混合料的水稳定性,这也再次证实了本研究的SBS改性沥青黏附性量化评价结果是准确有效的。     

多聚磷酸复合SBS改性沥青耐老化性能研究

为了研究老化对多聚磷酸(PPA)复配SBS改性沥青流变性能的影响,选择1.2%PPA+3.0%SBS复配改性沥青作为研究对象,并以4.0%SBS和1.5%PPA单一改性沥青作对比,采用旋转薄膜加热试验(RTFOT)和压力老化容器加速沥青老化试验(PAV)模拟沥青的短期老化和长期老化,采用动态剪切流变仪(DSR)和弯曲梁流变仪(BBR)研究不同改性沥青老化前后的高低温性能。结果表明:老化可以使多聚磷酸复配SBS改性沥青的高温性能提高,但是对其低温性能具有不利影响;多聚磷酸复配SBS改性沥青可以改善单一PPA或SBS改性沥青的高温抗老化能力,但是其低温抗老化能力却低于单一PPA或SBS改性沥青,因此推荐在高温地区采用多聚磷酸复配SBS改性沥青,但是在寒区尽量避免采用复配改性沥青,可以采用单一PPA或SBS改性沥青。     

SBS改性沥青老化性能影响研究

文中选用2种基质沥青(70号、90号)分别制备得到SBS-70、SBS-90 2种SBS改性沥青,经过短期老化(RTFOT)、长期老化(PAV)试验,结合荧光显微、三大指标、温度扫描试验,研究SBS改性沥青老化性能影响。荧光显微试验结果表明,SBS改性剂与90号基质沥青具有更好的相容性,短期老化后SBS-90中的SBS氧化降解程度高于SBS-70。三大指标试验结果表明,2种改性沥青针入度和延度随老化程度增大而降低,2种改性沥青软化点随沥青老化程度增加而下降。温度扫描试验结果表明,2种SBS改性沥青复数模量在低温时随老化程度增大而升高,在高温时随老化程度增大而降低。相位角在短期老化后随温度升高出现先下降后上升趋势;在长期老化后,相位角随温度升高而上升。结合荧光显微、CMI、PAI结果表明,SBS-70抗老化性能优于SBS-90,SBS-90在老化时沥青相及SBS相氧化降解都更严重。在实际道路工程中更推荐采用E70作为基质沥青进行SBS改性沥青的制备。     

TFOT前后聚合物改性沥青SBS含量的化学滴定分析

为对聚合物改性沥青中苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)含量进行快速低成本的现场检测,借鉴油脂碘值的测定原理,利用化学滴定方法对不同SBS含量的改性沥青样品进行了分折,结果发现:沥青的碘值测定结果与其SBS含量之间存在良好的线性关系,并在此基础上建立了SBS含量标定曲线.经过对丁二烯嵌段含量进行修正处理,该标定曲线可用于不同规格与牌号的SBS改性剂的含量测算.随后利用此方法对薄膜烘箱加热试验(TFOT)后的SBS改性沥青进行了检测,发现不饱和双键的氧化和断裂造成沥青碘值的降低,从而导致表观SBS含量下降,但是各样品间仍保持良好线性.通过分析老化机理和扣除基质沥青的影响因素,阐明了TFOT后SBS的老化程度与其TFOT前的百分含量成正比.     

有机硅/SBS复合改性沥青技术性能研究

为了研究有机硅/SBS复合改性沥青技术性能，通过变化有机硅/SBS比例掺量，以AH-70沥青进行复合改性，采用针入度、软化点、延度、储存稳定性、RTFOT老化、光氧模拟老化及BBR试验，综合评定复合改性沥青高温、低温及抗老化性能。结果表明：开发的有机硅/SBS复合改性沥青在有机硅掺量为2.5%、SBS掺量为3.5%时，满足改性沥青技术指标要求；RTFOT及紫外光模拟老化后，270 min老化前后针入度比为85%、延度比为79.5%、软化点比为106%,分别较SBS改性沥青提高了29%、54.5%、32%,抗老化性能明显增强；在BBR试验加载240 min时，低温抗裂性能评价指标J(t)值为0.005 8,较SBS改性沥青提高了71%,提高了低温抗裂性。可见，研发的有机硅/SBS复合改性沥青较SBS改性沥青具有更优良的抗老化性能、储存稳定性及低温抗裂性能。     

SBS改性沥青老化后的流变特性

为了评价老化对SBS改性沥青流变特性,对基质沥青、SBS改性剂质量掺量分别为3%和6%的改性沥青进行旋转薄膜加热试验(RTFO)和不同时间(5h、16h、50h)的压力老化试验(PAV),对3种沥青的原样、不同老化状态的样品进行常规试验(针入度、延度、软化点)和不同温度条件下的动态剪切流变试验。试验结果表明:常规指标只能显著反映沥青前期阶段的老化性能,粘弹性指标能够反映各老化阶段沥青的性能,更适合评价沥青的老化特性;基质沥青老化表现出硬化的特性,PAV老化50h后的SBS改性沥青老化由于SBS改性剂的裂解和断裂,表现出软化的特性;SBS改性剂使得沥青储能模量随温度和老化程度的影响变小,改善了沥青的感温性能、耐老化性能;老化时间越长基质沥青高温性能越好,而SBS改性沥青在老化16h后高温性能降低。     

再生剂对老化SBS改性沥青性能的影响研究

SBS改性沥青在我国高速公路上面层中得到了广泛应用,每年产生大量的废旧老化SBS改性沥青。文中研究添加不同量再生剂对不同老化程度的SBS改性沥青主要性能指标的影响,发现添加再生剂可以改善其针入度和延度,但是难以改善其软化点和黏度,再生剂的最佳添加量与SBS改性沥青的老化程度有关;通过分析添加双环氧基团化合物的再生剂对老化SBS改性沥青性能的影响,发现该复合再生剂对其所有性能均有良好的改善作用。     

基于测力延度试验评价SBS改性沥青的老化特征

采用不同温度的室内薄膜烘箱试验对SBS改性沥青进行老化,对老化前后的改性沥青进行常规试验、动态剪切试验(DSR)、弯曲蠕变劲度试验(BBR)、测力延度试验(FDT)等,分析不同性质指标与老化温度之间的关系;同时,改变SBS掺量来探究SBS含量对沥青性质的影响并与老化作用进行对比;研究结果表明:常规指标、车辙因子、峰值力、拉伸柔量和屈服应变能等与老化作用和SBS含量之间有一定相关性,但无法区分二者作用机理的差异;BBR试验和韧性比指标可以有效区分老化温度和SBS含量对改性沥青性质的影响,且韧性比与m值之间具有很好的关联性,证明了利用测力延度试验评价SBS改性沥青老化特征的优越性。     

短期老化对聚合物改性沥青流变性能的影响

针对内蒙古地区改性沥青应用特点,为研究短期老化作用对两种聚合物改性沥青:橡胶粉改性沥青(CR)、SBS改性沥青流变性的影响,利用动态剪切流变仪(DSR)分别对两种沥青原样及经旋转薄膜烘箱老化(RTFOT)后的沥青试样进行动态剪切试验和重复蠕变恢复试验,通过对流变参数复合模量G*、相位角δ、以及动力粘度η的分析,研究了两种聚合物改性沥青的流变学特性;并利用扫描电子显微镜对各沥青试样的微观结构形态进行观察,从微观角度揭示了不同沥青性能存在差异的原因。结果表明:短期老化作用使沥青变得硬脆,且可以提高改性沥青的高温抗变形能力和变形恢复能力;短期老化作用对SBS改性沥青的影响较对CR改性沥青大;短期老化使沥青的抵抗流体流动的能力增强。     

纳米材料复配对SBS改性沥青流变及抗老化性能的影响

为了研究不同纳米材料复配对SBS改性沥青流变及抗老化性能的影响,分别采用旋转薄膜烘箱、压力老化箱和紫外老化箱模拟了沥青样品的短期热氧老化、长期热氧老化和光氧老化,并运用动态剪切流变仪和弯曲梁流变仪对沥青样品的高、中、低温流变性能进行了表征。此外,运用傅里叶红外光谱对沥青样品老化前后羰基和丁二烯官能团的变化情况进行了分析。研究发现不同纳米材料复配形式对SBS改性沥青的高温抗车辙性能、中温耐疲劳性能和低温抗开裂性能有不同影响;3种复配形式对SBS改性沥青的抗老化性能均有改善效果,尤其以有机蛭石复配纳米二氧化钛效果最佳。     

再生剂对SBS改性沥青宏观性能与微观结构的影响

通过制备SBS改性剂掺量为0～5.0%的改性沥青并测试针入度、软化点、5℃延度、弹性恢复以及旋转黏度，研究了改性沥青宏观指标与SBS改性剂掺量间的联系。改性沥青再生试验表明：含SBS改性剂成分的B再生剂比普通A再生剂对老化改性沥青再生效果更好，抗老化能力也更为优异。采用红外光谱测试以及荧光显微镜成像对改性沥青中SBS改性剂含量进行定量以及定性的测定，并与改性沥青宏观指标相对应。改性沥青老化后其SBS改性剂含量降低，仅使用再生剂对其进行再生并不能恢复SBS改性剂含量，A/B新旧混合沥青中SBS改性剂含量进一步提升，可以达到3.05%的较高含量。采用动态剪切流变(DSR)试验研究改性沥青的高温抗车辙能力，老化后回收沥青的高温稳定性增强，掺入再生剂会降低其高温抗车辙能力，再生沥青、新旧混合沥青与新改性沥青的高温特性相似。     

SBS改性沥青的RTFOT微观老化机理

为了研究SBS改性沥青的微观老化机理,选择壳牌70~#基质沥青和3501线型SBS为原材料,通过室内高速剪切设备制备了SBS掺量分别为3%,4%,5%的SBS改性沥青。采用常规指标试验、傅里叶变换红外光谱、荧光显微镜分析了不同SBS掺量的改性沥青在不同老化时间下的性能指标、化学组成和微观分布的变化规律。采用双键保持率和凝胶含量分析了SBS改性剂随着热氧老化时间延长的变化规律。结果表明:随着老化时间延长,SBS改性沥青的针入度和延度逐渐下降,针入度指数上升,当量软化点增高;当SBS掺量小于5%时,针入度显著下降,软化点逐渐上升,而当SBS掺量为5%时,出现针入度降幅先大后小,软化点先降后升的两阶段变化;随着老化时间延长,BI指数逐渐下降,CI指数和SI指数均上升,这说明沥青老化过程中主要发生的是吸氧反应,生成羰基和亚砜基;老化85 min时,改性剂颗粒进一步吸收沥青中的轻质组分溶胀并部分溶解,此时分布状态接近两相连续结构,进一步证实了两阶段变化是5%掺量改性沥青的特征;随着热氧老化时间延长,SBS双键保持率下降,凝胶含量上升,表明SBS改性剂在老化过程中既发生了降解,又发生了交联反应,且降解和交联的速率随着老化时间延长而增大。     

湿度对SBS改性沥青老化的影响

为了探究湿度对SBS改性沥青路面在长期使用过程中的影响,该文在不同湿度条件下对3种沥青试样进行了长期老化模拟试验,并分析了老化后沥青的软化点、黏度、车辙因子以及相位角的变化规律。研究结果表明:水分加速了基质沥青的老化,且空气中湿度越大,基质沥青老化程度越深;SBS改性沥青的老化指数随着湿度的增加先增大后减小,当空气中水分分压小于25kPa时,基质沥青组分的老化是SBS改性沥青老化的主要贡献来源;SBS改性沥青的红外光谱分析结果表明,水分致使沥青中羰基和亚砜基含量增加,并促进了SBS中丁二烯段C=C双键的断裂。     

矿粉掺量对紫外光老化后沥青物理性能和化学组成的影响

为了研究矿粉掺量对沥青抗紫外光老化性能的影响,对不同粉胶比下的基质沥青与改性沥青胶浆进行紫外光老化前后相关性能研究。结果表明:适量矿粉的掺入可以提高沥青的抗紫外光老化能力,改性沥青胶浆抗紫外光老化能力优于基质沥青胶浆;通过饱和分含量的变化可以评价改性沥青胶浆中SBS改性剂的裂解程度;强紫外光地区基质沥青胶浆的合理粉胶比为1.0~1.2,改性沥青胶浆的合理粉胶比为0.8~1.0。     

光热耦合条件对SBS改性沥青性能的影响研究

研究了不同温度和紫外光照条件下的SBS改性沥青性能变化,分析了光热耦合条件对SBS改性沥青性能的影响。结果表明:热和紫外光照可以加速SBS改性沥青的老化,温度越高或紫外光强度越大,SBS改性沥青老化越严重。而且,热和紫外光对SBS改性沥青的老化具有耦合效应,但是,温度条件较低时,对SBS改性沥青老化的耦合效应较小,随着温度的升高,光热耦合效应对SBS改性沥青老化的影响增大;另外,随着紫外光强度的增大,对SBS改性沥青老化的影响越大。     

短期老化方法对沥青性能评价的适用性

为了探讨薄膜加热老化试验(TFOT)与旋转薄膜加热老化试验(RTFOT)在模拟沥青短期老化过程中的适用性,选择2种不同油源的基质沥青与3种不同掺量的SBS改性沥青、3种不同掺量橡胶粉改性沥青进行试验,比较了老化前后沥青针入度、软化点、延度、动力黏度的变化趋势,并采用红外光谱法揭示特征官能团的演变规律,分析了2种方法对不同类型及改性剂掺量的沥青老化效果差异,以此评价2种方法对沥青老化的适用性。     

SBS改性沥青再生剂耦合老化研究

为了深入研究开发的SBS改性沥青再生剂ZZ在复杂自然环境下抵抗热、光、水耦合老化的能力,选取了RA-2、DN100、DN101广泛使用的3种沥青再生剂,对RTFOT、耦合老化前后质量损失、粘度比及结构官能团指数变化进行了对比试验研究,结果表明:再生剂RTFOT及热、光、水耦合老化前后质量变化和粘度比均具有很好的相关性,即老化后的质量变化越小,粘度比越小,再生剂的抗老化性能越好;通过对RTFOT及热、光、水耦合老化前后沥青再生剂分别进行红外光谱分析,老化后沥青再生剂的羰基指数CI、亚砜基指数SI增大,芳烃指数FI下降,含氧极性官能团的增加,导致再生剂中分子间作用力增强,粘度增大。综上分析,SBS改性沥青再生剂ZZ的抗老化能力明显优于其他3种再生剂。     

石墨烯对SBS改性沥青流变性能的影响研究

采用熔融共混法制备了石墨烯/SBS改性沥青(GSMB),研究了石墨烯对SBS改性沥青压力老化(PAV)前后动态剪切流变性能的影响，并利用红外光谱(FTIR)分析了GSMB老化前后化学结构的变化。结果表明：石墨烯提高了SBS改性沥青的复数剪切模量，降低了相位角，增强了SBS改性沥青的抗永久形变能力；相比SBS改性沥青，GSMB在PAV老化后的复数剪切模量老化指数明显降低；FTIR显示SBS改性沥青老化后的羰基指数变化率、亚砜基指数变化率和碳碳双键指数变化率均随石墨烯掺量增加而减小，表明石墨烯能够有效改善SBS改性沥青的耐老化性能。