胶粉与RET复合SBS改性沥青老化前后流变特性及其混合料性能研究

为了改善高海拔寒冷地区沥青路面的耐久性能,采用自制的"紫外光与热老化模拟老化环境箱"进行室内加速老化试验,模拟紫外光与热耦合作用对高原高海拔地区沥青路面的老化作用,基于延度、软化点、弹性恢复率、DSR、BBR试验和车辙、低温弯曲、冻融劈裂及四点弯曲疲劳试验研究了胶粉与RET复合SBS改性沥青老化前后流变特性及其混合料路用性能。试验结果表明:随着胶粉、RET掺量增大,复合改性沥青老化后的低温性能提高,相较于SBS改性沥青,胶粉与RET复合SBS改性沥青具有优良的抗紫外光与抗老化性能;掺加RET可显著提高低剂量SBS改性沥青及其混合料的高温性能,但是RET对胶粉、SBS改性沥青低温性能提高幅度不大,甚至有负面影响,建议采用胶粉、SBS与RET或胶粉与RET复合SBS改性方案以提高RET改性沥青混合料的低温性能;相较于SBS改性沥青和SBS与胶粉复合改性沥青,胶粉与RET复合SBS改性沥青具有优良的抗疲劳性能,对于高原高海拔强紫外光辐射地区可优先采用胶粉与RET复合改性沥青或胶粉与RET复合SBS改性沥青。工程实践证明,胶粉与RET复合SBS改性沥青能够改善路面抗车辙性能、提高路面水损害及抗裂性能,其老化前后的抗裂性能优于SBS改性沥青,采用胶粉与RET复合SBS改性沥青混合料延长了高海拔寒冷地区沥青混凝土道路的使用寿命。     

反应型RET复合聚合物改性沥青及其混合料性能研究

通过对比新型反应型弹性体三元共聚物(RET)改性剂与SBS、SBR在不同掺配比例下复合改性沥青老化前后的针入度、软化点、延度、布氏旋转黏度、BBR和DSR试验,确定了RET改性沥青及RET复配改性沥青中各种改性剂的掺量范围,在此基础上,采用马歇尔、车辙、低温弯曲、冻融劈裂、浸水马歇尔和疲劳试验综合分析了RET及RET复配低剂量SBS、SBR改性沥青混合料的路用性能。结果表明:RET改性剂能够明显改善沥青混合料的高温稳定性、水稳定性和疲劳性能,采用复配SBS或SBR的改性方法能够弥补RET改性剂对沥青混合料低温抗裂性能的负面影响。综合考虑经济性、兼顾高低温性能,推荐RET与SBS、SBR复合改性沥青中,适宜的RET掺量为1.0%~1.5%,SBS、SBR合理掺量为2.0%~2.5%。     

TLA/SBR复合改性沥青性能试验研究

为了改善特立尼达湖沥青(简称TLA)改性沥青低温抗裂性,提出用丁苯橡胶(SBR)对其改性,期望综合两种改性剂的优点。对不同掺量的TLA与SBR复合改性沥青进行了常规试验(针入度、软化点、延度、旋转粘度)、DSR试验、BBR试验,并测试了短期老化与长期老化后的残留针入度比,研究TLA与SBR掺量对高、低温性以及抗老化性能的影响。研究结果表明:①掺入SBR与TLA均能改善沥青的高温抗变形能力和感温性,对比TLA,SBR对沥青高温性能的改善效果更显著;②TLA对复合改性沥青的低温性能有不利影响,但掺入SBR可以抵消这种不利影响;③掺加5%~20%的TLA能改善复合改性沥青的抗老化性能,在此TLA掺量下,SBR也能改善沥青的抗老化性能。④综合高、低温性能和老化性能的表现,最佳掺量为20%的TLA+3%的SBR。     

老化CR/SBS复合改性沥青混合料弯曲疲劳特性试验研究

为了研究橡胶粉(CR)/SBS复合改性沥青混合料的耐久性,该文对比分析了老化前后CR/SBS复合改性沥青混合料的路用性能及不同弯曲模式下的疲劳特性。首先,基于响应曲面法进行试验设计,根据CR/SBS复合改性沥青针入度、软化点、延度试验结果确定了CR/SBS的最佳掺量。然后,通过短期老化、长期老化制备了不同老化程度的AC-13CR/SBS复合改性沥青混合料试件。最后,进行了不同老化程度CR/SBS复合改性沥青混合料高温、低温、水稳定性能及两点弯曲、半圆弯曲、四点弯曲疲劳性能测试。结果表明:CR/SBS复合改性沥青的最佳掺量为15%橡胶粉、3%SBS;CR/SBS复合改性沥青混合料路用性能对老化的敏感程度较低,抗老化性能显著;弯曲疲劳寿命:四点弯曲半圆弯曲两点弯曲,应力敏感程度:两点弯曲四点弯曲半圆弯曲,不同老化程度下得出的结论一致;疲劳方程参数对老化敏感程度:半圆弯曲四点弯曲两点弯曲。     

岩沥青-丁苯橡胶复合改性沥青路用性能研究

为了在不影响岩沥青(BRA)高温性能和抗老化性能的基础上改善其低温性能,该文拟使用丁苯橡胶(SBR)与BRA对基质沥青进行复合改性。通过向BRA改性沥青中添加不同类型(胶粉和胶乳)和掺量(0、2%、4%、6%、8%)的SBR制备复合改性沥青。采用低温弯曲梁试验(BBR)评价复合改性沥青的低温性能,同时根据TFOT和PAV试验方法对复合改性沥青进行老化处理,并通过对比复合改性沥青老化前后旋转黏度试验(RV)和动态剪切流变试验(DSR)的试验结果揭示两种复合改性沥青的抗老化性能。研究结果表明:就低温性能而言,SBR胶乳的改性效果优于SBR胶粉。BRA改性沥青优异的高温性能几乎不受SBR胶乳的影响,但当其掺量达到或超过6%时表现为抗车辙性能的降低,且降低了沥青胶结料的抗老化性能。综合各项路用性能指标,建议SBR胶乳/胶粉的掺量为4%?6%。     

蒙脱土/SBS复合改性沥青混合料路用性能研究

为了分析蒙脱土对SBS改性沥青混合料路用性能的影响,采用蒙脱土对SBS改性沥青进行复合改性,并制备复合改性沥青混合料,开展了车辙试验、低温弯曲试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验。首先研究了蒙脱土掺量对复合改性沥青混合料高低温性能和水稳定性的影响,并结合灰关联分析推荐了蒙脱土最佳掺量。然后以SBS改性沥青混合料作为对照,通过测试不同老化条件下路用性能,分析了复合改性沥青混合料的抗老化性能。研究结果表明:适当掺加蒙脱土可以提高复合改性沥青混合料的高温性能和水稳定性,但是掺量过大时高温性能提升幅度不大,水稳定性反而有所下降。掺加蒙脱土会对复合改性沥青混合料的低温性能产生不利影响。灰关联分析表明蒙脱土掺量对各项路用性能指标的影响程度大小依次为低温性能水稳定性高温性能,因此不宜为了提升高温性能而片面增大蒙脱土掺量。结合蒙脱土掺量与各项路用性能指标的关系,推荐蒙脱土掺量范围为2%～4%,并选取3%作为最佳掺量。最佳蒙脱土掺量条件下,复合改性沥青混合料的抗老化性能较之SBS改性沥青混合料得到显著提高,尤其是低温抗老化性能,虽然老化前复合改性沥青混合料的低温性能要差于SBS改性沥青混合料,但是经老化后前者的衰减幅度较小,其低温性能反而优于后者。     

路面结构抗裂层沥青新材料研发及性能评价

针对路面结构抗裂层沥青材料的特点和现有研究的不足,采用热塑性丁苯橡胶(SBS)、废胎胶粉(CRM)和邻苯二甲酸二丁酯(DBP)作为改性剂,研制了一种适用于路面结构抗裂层的复合改性沥青,通过延度、针入度、软化点、弹性恢复等试验,确定了各改性剂的合理掺量。通过动态剪切流变试验、粘度及力学性能温度扫描、疲劳试验、低温弯曲梁流变试验等,对研发的复合改性沥青路用性能进行了评价,并确定了CRM的最佳掺量。研究表明:当SBS掺量为5%、DBP的掺量为4%、CRM掺量为4%时,研发的复合改性沥青各项性能均达到抗裂层要求并具有优良的路用性能。     

基于老化程度的SBS复合改性沥青低温流变性能分析

为研究温度与老化程度对SBS复合红油增塑剂及C9石油树脂改性沥青低温流变性能的影响,采用弯曲梁流变试验(BBR)对3种老化程度条件下的SBS复合改性沥青低温流变性能进行研究,并与基质沥青和SBS改性沥青进行对比分析。研究表明,掺加增塑剂的SBS改性沥青低温性能优于其他沥青,但随温度下降及老化程度加深增塑剂对其改性沥青低温性能改善作用明显下降;掺加石油树脂的SBS改性沥青低温性能最差,但可以改善其改性沥青抗老化性能。通过松弛弹性模量主曲线方法分析可知,老化程度是影响沥青应力松弛能力的主要因素,因此建议通过减缓沥青老化程度的方法来延长其使用寿命。     

碳纳米管/SBS复合改性沥青路用性能研究

为了研究碳纳米管/SBS复合改性沥青的路用性能,将碳纳米管和SBS小颗粒混合掺杂后加入沥青中,制备碳纳米管/SBS复合改性沥青,通过改变碳纳米管掺量来研究改性沥青的针入度、软化点、延度、黏度及车辙因子等指标,并测试了混合料的综合性能。试验结果表明,碳纳米管只有与SBS协同使用才能更好地发挥作用;当碳纳米管掺量为0. 15%时,SBS改性沥青的高温性能及低温性能均得到了增强;碳纳米管/SBS复合改性沥青具有优异的抗变形和抗车辙能力,其混合料具有良好的路用性能。     

废轮胎胎面胶粉改性沥青性能研究

通过对沥青基本性能和动态剪切流变性能的测试,分析研究了一种50目废轮胎胎面胶粉改性沥青的工艺参数和性能指标。研究表明,这种胶粉具有较好的高低温性能和高温存储稳定性,常规性能指标高于一些项目标准,路用性能等级能达到PG76。随着胶粉掺量的增加,沥青的软化点、延度、老化延度、弹性恢复、粘度、DSR值都呈上升变化趋势,此种胶粉掺量16%左右为宜;添加少量SBS的胶粉/SBS复合改性沥青较胶粉改性沥青具有更好的低温性能和高温抗车辙性能,老化后5℃的延度有明显的提高,路用性能等级能达到PG82。     

基于流变学的木质素纤维复配SBS改性沥青高低温性能及微观特性研究

为研究木质素纤维复配SBS改性沥青胶浆的流变特性及微观作用机理，制备了不同掺量的木质素纤维/SBS复合(WF/SBS)改性沥青，利用动态剪切流变(DSR)以及弯曲梁流变(BBR)试验分析了复合改性沥青的高、低温流变性能，通过针入度、软化点与延度试验评价了其基本物理性能；借助扫描电子显微镜(SEM)对改性沥青的微观结构、改性共混机理进行了观察与分析。研究结果表明：木质素纤维对SBS改性沥青的高温性能改善效果显著，低温抗裂性改善效果一般。在高温状态下，WF/SBS改性沥青表现出更优的弹性特性，具有更宽的相位角变化范围，更低的温度敏感性。基于扫描电镜SEM试验可知，WF/SBS是一种以物理改性为主的共混体系，木质素纤维的脱黏与拔出效应以及与SBS改性沥青复配后形成的“点+线”式的空间网络结构是促使其高温稳定性提升的主要原因。当木质素纤维掺量为0.2%时，其微观分布形态最优，掺量增加至0.3%时开始出现团聚现象。     

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。     

TS高黏度改性沥青的制备和OGFC混合料的路用性能

为了制备高黏度改性沥青,以70号A级石油沥青、TLA、SBS、芳烃油和稳定剂为原材料制备了TS (TLA+SBS)复合改性沥青,采用正交试验设计方法对TS复合改性沥青进行正交试验设计,研究了TLA掺量、SBS掺量和芳烃油掺量对TS复合改性沥青黏度、针入度、延度、软化点、黏韧性和韧性的影响规律,确定了TS高黏度改性沥青的最佳掺配比例。对TS高黏度改性沥青、6%SBS改性沥青和国产高黏度改性沥青进行了技术性能对比研究,并评价了3种高黏度改性沥青OGFC-13混合料的路用性能。结果表明:当TLA掺量为25%,SBS掺量为5%,芳烃油掺量为4%时,TS高黏度改性沥青的综合性能最佳;与6%SBS改性沥青和国产高黏度改性沥青相比,TS高黏度改性沥青具有更好的抗老化性、施工和易性和热储存稳定性; TS高黏度改性沥青的高温抗车辙性能远高于6%SBS改性沥青,但略低于国产高黏度改性沥青;与6%SBS改性沥青OGFC-13混合料和国产高黏度改性沥青OGFC-13混合料相比,TS高黏度改性沥青OGFC-13混合料具有优良的高温稳定性、水稳定性和排水性,但在低温抗裂性方面略微不足,可应用于我国南方湿热地区的沥青路面工程中。     

多聚磷酸—橡胶复合改性沥青及其混合料性能研究

在橡胶改性沥青中掺入多聚磷酸，以期提高橡胶改性沥青的高温储存稳定性、高温稳定性等性质。研究了多聚磷酸掺量对橡胶改性沥青基本性能、高温储存稳定性、黏附性、老化性能的影响，并测试了多聚磷酸—橡胶复合改性沥青混合料的路用性能及疲劳性能。试验结果表明：随着多聚磷酸掺量的增加，橡胶改性沥青的软化点、弹性恢复能力、黏度逐渐增加，针入度、延度逐渐减小，高温储存稳定性得到提高，增强了橡胶改性沥青与集料的黏附性能，提升了橡胶改性沥青的抗老化性；多聚磷酸的掺入提高了橡胶改性沥青混合料的抗车辙能力、水稳定性及耐久性能，但对橡胶改性沥青混合料的低温抗裂性有一定负面影响。多聚磷酸促使沥青向凝胶结构体系转变，能有效延缓橡胶粉在沥青中的离析，提高橡胶改性沥青的高温储存稳定性，同时提升橡胶改性沥青的高温性能和黏附性能。     

硅藻土对SBS改性沥青技术性能的影响

硅藻土在改性沥青中的分散显著改变改性沥青技术性能,利用XRD,SEM,荧光显微镜等试验手段从微观尺度揭示了硅藻土/SBS改性沥青的改性机理,研究了硅藻土掺量对SBS改性沥青技术性能的影响,得到改善SBS改性沥青技术性能的最佳掺量。结果表明：硅藻土与SBS改性沥青融为一体,掺入1%的硅藻土可以提高SBS改性沥青软化点7.61%,其针入度下降3.76%,延度下降9.86%;老化后软化点提高5.68%,针入度下降3.45%,延度下降22.1%。     

老化SBS改性沥青再生性能试验研究

为揭示老化SBS改性沥青的再生规律和指导再生沥青设计,分别测试了应用新SBS改性沥青和再生剂再生老化SBS改性沥青的性能,并回归了再生沥青性能与新沥青、再生剂掺量的关系。研究结果表明,再生SBS改性沥青的高温性能好,低温性能不能得到有效地改善,必须采取新SBS改性沥青与再生剂复合再生方式。由于SBS改性剂交联网络结构在老化前后的差异,再生SBS改性沥青软化点随新沥青和再生剂掺量的增加呈现出相反的发展趋势。再生SBS改性沥青的黏度、针入度与新沥青、再生剂掺量之间非线性关系可采用两相液体混溶模型描述,软化点、延度与新沥青或再生剂掺量之间分别具有良好的线性和指数关系。     

KSH温拌改性沥青胶结料性能试验研究

通过SBS改性沥青掺配KSH温拌剂前后对比试验分析,从三大指标、DSR和BBR试验入手分析两种沥青的综合性能。试验结果表明:掺配KSH温拌剂后并未有效改善SBS沥青的综合性能,尤其是抗老化性能和抗低温开裂性能还有所降低,对于高温性能的改善,仅从RTFOT前后的试验数据来看,未能得出一致的结论,还需进一步的试验验证。     

常温温拌AC-13沥青混合料路用性能分析

采用SBS和SMC制备复合改性常温温拌沥青,并将其应用于AC-13沥青混合料,通过室内试验评价其混合料的高温性能、低温性能、水稳定性。结果表明:就SBS改性沥青而言,随之SMC掺量的增加,沥青的软化点、延度、针入度和弹性恢复等常规指标都随之增加,SMC的最佳掺量范围10%左右;SBS-SMC复合改性AC-13混合料养生6d后,单层动稳定度增大52%,双层动稳定度增大36%;其水稳定性满足规范要求,并且明显优于SBS改性沥青AC-13混合料,其低温平均弯曲应变达到5500微应变,达到SBS改性沥青AC-13的2倍以上。     

温拌剂对SBS改性沥青性能影响的研究

为研究温拌剂对SBS改性沥青性能的影响,分别以不同掺量的Evotherm-3和Sasobit温拌剂制备温拌沥青,通过基本物理性能及流变性能试验对比评价其性能。基本物理性能测试结果表明,温拌剂的掺加降低了SBS改性沥青针入度和延度,但软化点提升,且2种温拌剂降黏效果明显;流变性能试验表明Evotherm温拌剂对SBS改性沥青的高温抗车辙性能、低温抗裂性能的影响效果明显优于Sasobit温拌剂。     

SEAM与SBS复合改性沥青及混合料性能研究

为研究新型硫磺改性剂(SEAM)和SBS掺量对沥青及混合料综合路用性能的影响,变化4种SEAM和SBS掺量,采用177℃黏度、针入度、软化点、BBR、DSR试验确定了SEAM和SBS适宜的复配比例。采用车辙、低温弯曲、浸水马歇尔和冻融劈裂、四分点加载控制应变疲劳试验评价了复合改性沥青的综合路用性能和抗疲劳耐久性。试验结果表明:根据SEAM与SBS复合改性沥青的常规性能指标和PG分级试验结果,推荐SEAM与SBS复合改性沥青中的SBS添加量为2.0%~2.5%,SEAM合理掺量为15%~20%。SEAM与SBS复合改性沥青混合料具有优良的高温稳定性和抗疲劳性能,将SEAM与SBS复配有助于提高沥青混合料综合路用性能和耐久性。使用SEAM与SBS复合改性方案可替代18%~20%的沥青,同时降低了SBS掺量。试验路后期跟踪调查结果表明,采用SEAM与SBS复合改性沥青混凝土延长了道路的使用寿命,经济、社会效益显著,推广应用前景广阔。