短期老化对聚合物改性沥青流变学特性的影响

为了探究短期老化作用对聚合物改性沥青的流变性能产生的影响,利用扫描电子显微镜(SEM)、动态剪切流变试验(DSR)、重复蠕变恢复试验(RCRT),从宏观与微观角度对短期老化前后的橡胶粉改性沥青和SBS改性沥青四种沥青试样进行沥青微观结构以及高温流变性指标评价。SEM试验结果表明短期老化作用使沥青的组分和改性剂结构发生改变而导致沥青与改性剂结合情况变差,沥青变硬;通过DSR与RCRT试验结果可知无论老化前后在不同温度及频率下橡胶粉改性沥青均较SBS改性沥青具有较强的抗变形能力,且短期老化对SBS改性沥青产生的影响要大于橡胶粉改性沥青。     

聚合物改性沥青老化后的流变特性研究

利用沥青常规试验和动态力学试验测量了3种基质沥青与15种聚合物改性沥青老化后流变性能的变化,表明常规试验能够描述基质沥青老化对流变特性的影响,但对聚合物改性沥青的评价却显得力不从心。动态剪切流变试验结果显示,聚合物改性沥青老化后流变性能与基质沥青相比有着不同的响应：EVA改性的沥青老化后的流变性向基质沥青转化;而SBS改性沥青的变化与共聚物分子结构的分解有关,使SBS由高分子共聚物降解成为低分子结构。     

改性沥青及混合料流变学性能研究

利用扫描电子显微镜（SEM）、动态剪切流变试验（DSR）、小梁弯曲蠕变试验及三轴压缩蠕变试验,分别从微观和宏观角度对比研究了胶粉改性沥青（CR）和SBS改性沥青及其混合料的微观结构、高温及低温对其流变性能的影响。SEM试验结果表明,橡胶粉及SBS改性剂都能与沥青达到良好共融,但在沥青混合料中胶粉改性沥青与石料界面的粘结性要优于SBS改性沥青;DSR试验结果表明,CR具有更好的温度稳定性、低温抗裂能力和高温抗变形能力;小梁弯曲蠕变试验在-15、0、15、30,45℃5种温度下对比研究了配合比相同的2种沥青混合料,得到不同温度下的弯曲蠕变速率对比曲线,试验结果表明,CR混合料比SBS改性沥青混合料具有更好的高、低温性能;此外,还进行了45℃下2种沥青混合料的三轴压缩蠕变试验,证明CR沥青混合料具有更好的抗高温变形特性。     

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。     

EMAA离聚物改性沥青性能研究

本文采用沙林树脂(EMAA)离子聚合物对道路石油沥青进行改性研究,采用高速剪切的方法制备了SBS和EMAA改性沥青样品,进行基本性能指标测试,并试验了EMAA改性沥青的相容稳定性、弹性恢复能力和抗短期老化性能,最后采用多应力蠕变恢复(MSCR)试验分析其高温性能。试验结果表明EMAA改性沥青具有更低的针入度、更高的软化点和60℃动力黏度,且抗短期老化性能明显优于原基质沥青和SBS改性沥青,表明离聚物(EMAA)可以改善沥青胶体的稳定性。MSCR试验结果表明EMAA改性沥青蠕变恢复能力低于SBS改性沥青,但抗塑性变形能力较强,整体高温性能优于SBS改性沥青。     

多聚磷酸/SBS复合改性沥青的抗老化性能

为了研究多聚磷酸改性沥青、SBS改性沥青以及多聚磷酸/SBS复合改性沥青老化后的流变性能,从而深入探讨改性沥青的老化机理,采用动态剪切流变仪测试老化前后沥青试样的复数剪切模量和相位角,分析老化对沥青抗剪强度以及黏弹性相对比例的影响;并对试样进行凝胶渗透色谱分子量分析。研究结果表明:老化对多聚磷酸改性沥青复数剪切模量和相位角的影响最显著,对SBS改性沥青的影响最小;老化后多聚磷酸改性沥青的复数模量远大于SBS改性沥青,而相位角却较SBS改性沥青小;老化使改性沥青中沥青相的分子量增大,SBS改性剂相的分子量减小。     

短期老化对TPS改性沥青性能影响研究

为研究短期老化对TPS改性沥青性能影响,采用软化点、延度、针入度、布氏旋转黏度和动态剪切流变值作为评价指标,对比老化前后TPS改性沥青和SBS改性沥青的高低温性能、黏温特性及流变特性变化规律,并借助红外光谱对其改性和老化机理进行分析。研究表明:相比于SBS改性沥青,老化前后TPS改性沥青的高低温性能优异,温度敏感性更小,抗荷载能力强,且受短期老化作用影响较小;TPS改性过程以物理改性为主,存在微弱化学作用;短期老化作用使TPS改性沥青出现氧化反应及其他化学反应,沥青中芳香烃和饱和烃减少,沥青质增多。     

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。     

DSR对改性沥青PG分级的影响与分析

采用SHRP开发的动态剪切流变仪(DSR)对多组改性沥青和普通石油沥青进行试验,通过测试原样沥青及其短期老化沥青试样的动态流变参数,对比分析了试验条件和技术指标对改性沥青PG分级的影响,针对目前改性沥青短期老化试验存在的不足,提出改进建议.     

聚合物改性沥青细观结构及高温性能试验研究

针对包括内蒙古在内的西部地区常用的3种聚合物改性沥青（胶粉改性沥青、SBS 改性沥青及复合胶粉改性沥青）,利用扫描电镜（SEM）对比观察了废胶粉和 SBS 改性剂、普通沥青及3种改性沥青的微观结构形貌,发现两种改性剂均具有网状结构,3种改性沥青中橡胶粉及 SBS 改性剂都与沥青融合性良好;利用针入度粘度指数 P VN和粘温指数 VTS对3种改性沥青的感温性进行了评价,发现胶粉改性沥青具有最小的温度敏感性;利用动态剪切流变试验,通过研究复数剪切模量 G*及相位角δ随温度及频率变化的规律并利用改进的车辙因子对3种改性沥青的高温性能进行评价,得出胶粉改性沥青具有最好的高温稳定性,其次为复合胶粉改性沥青,并且从改性沥青微观结构的角度出发解释了3种改性沥青温度敏感性与高温变形性能存在此种规律的原因。     

高模量沥青结合料的SHRP试验研究

通过对AH-50基质沥青和2种改性沥青(高模量HM、SBS)制备的高模量沥青结合料进行SHRP试验,分析了复数模量、车辙因子和相位角对动态力学性能的影响。结果表明,高模量沥青的储能性能、抗高温剪切能力、抗高温变形能力优于基质沥青和SBS;高模量沥青的低温性能不如SBS改性沥青。     

短期老化对岩沥青改性沥青流变性能的影响

为探究不同老化温度下,短期老化作用对不同岩沥青改性沥青流变性能的影响,采用室内模拟试验对老化前后不同岩沥青改性沥青的常规性能和流变性能进行研究。结果表明:老化前添加不同岩沥青的改性沥青其高温性能及抗变形能力增强;在5~25℃时(低温区),163℃短期老化作用使布敦岩沥青改性沥青有较好的抗变形能力;在45~65℃时(高温区),178℃和193℃短期老化作用使新疆岩沥青改性沥青具有较好的抗变形能力。在高温区随着老化温度的升高,新疆岩沥青改性沥青抗车辙性能比布敦岩沥青改性沥青的抗车辙性能好。     

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。     

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。     

SBS改性沥青热储存稳定性评价

采用8种成品SBS改性沥青,根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ 052-2000)中T0661的方法,分别对其进行热储存离析试验;并且采用AR-2000型动态剪切流变仪对不同品牌的成品SBS改性沥青及热储存离析试验上、下部试样进行动态剪切试验,以获取SBS改性沥青动态力学温度谱。试验表明,仅以离析试验上下部软化点差值小于2.5℃来评价SBS改性沥青储存稳定性是不全面的,SBS改性沥青在储存中会产生软化点的升高或衰减,这些同样会导致沥青的使用性能的不稳定性。在温度扫描下损耗因子tanδ是否出现平台区,即是否形成空间网络结构与SBS改性沥青的储存动力稳定性的好坏没有必然的联系。     

几种改性沥青粘弹性与高温性能的评价与分析

在不同的试验温度下,对热老化前后的Duroflex改性沥青、岩沥青改性沥青和SBS改性沥青进行动态剪切流变试验,采用相位角和车辙因子指标评价改性沥青的粘弹性特征、抗车辙能力以及温度敏感性。试验结果表明：Duroflex改性剂与岩沥青均可以增加沥青的高温弹性和抗车辙能力,改性效果随着改性剂掺量增加而增大,随着温度的升高而降低,经热老化后Duroflex改性沥青与岩沥青改性沥青的弹性特征增强、抗车辙能力提高;SBS改性沥青的弹性比例随着温度的升高而增大,经热老化后的弹性比例减小,但仍强于Duroflex改性沥青与岩沥青改性沥青;SBS改性沥青车辙因子对温度敏感性小于Duroflex改性沥青与岩沥青改性沥青。此外,采用现行superpave胶结料分级标准,对SBS改性沥青的分级较为合适,而对Duroflex改性沥青和岩沥青改性沥青可能过于苛刻。     

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。     

改性沥青老化后动态粘弹力学行为的研究

确定了基质、改性沥青的线粘弹范围,并利用时温等效原理探讨了4种改性沥青和基质沥青经过短期、长期老化后动态粘弹力学性能的变化规律。研究表明:改性沥青的线粘弹范围小于基质沥青的线粘弹范围;基质沥青最容易发生老化;橡胶改性沥青、复合改性沥青经过短期、长期老化后动态粘弹行为向基质沥青转变,复合改性沥青对温度的敏感性最低;PE改性沥青和SBS改性沥青在高频和中频阶段经过短期老化后老化程度很小,在低频区域经过短期、长期老化后,复合模量变小。     

聚合物改性沥青及混合料高低温性能试验研究

胶粉改性沥青（CRMA）是将一定比例的废旧橡胶轮胎粉末加入基质沥青中而制成的一种高性能改性沥青。利用扫描电镜（SEM）对比观察了CRMA和SBS改性沥青及其混合料的外观形貌,发现橡胶粉及SBS改性剂都与沥青融合性良好,混合料中石料与CRMA沥青界面粘结性更好;通过动态剪切流变试验,得到温度和荷载作用频率对两种改性沥青流变性能的影响规律,证明CRMA具有更好的温度稳定性、低温变形能力和抗高温性能;通过小梁弯曲蠕变试验,研究了配合比相同的两种沥青混合料在-15、0、15、30和45℃5种温度下的流变特性,得到不同温度下的弯曲蠕变速率对比曲线,发现CRMA混合料比SBS改性沥青混合料具有更好的高、低温性能;通过对45℃下两种沥青混合料进行三轴压缩蠕变试验,证明CRMA沥青混合料具有更好的抗高温变形特性。     

短期老化作用下聚合物改性沥青重复蠕变恢复性能对比研究

应用重复蠕变恢复试验对橡胶粉改性沥青和SBS改性沥青（CRMA）以及经过短期老化作用的橡胶粉改性沥青和SBS改性沥青的高温性能进行评价。结果表明:橡胶粉改性沥青相对SBS改性沥青具有较好的高温抗变形能力以及高温变形恢复能力；短期老化作用在高温时对SBS改性沥青的抗变形能力和变形恢复能力有较大影响；压强对改性沥青的蠕变劲度的粘性成分Gv影响较小，温度对改性沥青的蠕变劲度的粘性成分Gv指标影响较大。