基质灰色关联度法的SBS改性沥青性能影响因素分析

为了分析基质沥青性能指标、组分比例以及改性剂性能与SBS改性沥青之间的内在联系,利用灰色关联度方法对SBS改性沥青性能与基质沥青指标、4组分比例、改性剂嵌段比、改性剂结构类型、断裂伸长率、300％拉伸应力、拉伸强度和永久变形之间的关联性进行分析,研究结果表明：SBS改性沥青的针入度与基质沥青的针入度、软化点以及改性剂的300％拉伸应力关联系数较大;改性沥青的软化点与基质沥青的软化点、针入度以及改性剂的硬度关联系数较大。而改性沥青的延度与改性剂的伸长率、基质沥青的软化点和胶质含量有很好的相关性。     

高黏改性沥青性能指标分析

为了研究高黏改性剂对沥青的改性作用,通过室内试验分析了TPS高黏改性剂掺量对沥青针入度、软化点、低温延度和弹性恢复的影响。试验结果表明:随着TPS掺量的增大,沥青的针入度逐渐减小,而软化点、延度和弹性恢复大幅升高,当TPS掺量大于15%时,沥青的变形几乎可以完全恢复。表明TPS能很好地改善沥青的高温性能、低温性能和弹性恢复性能。     

WTR/APAO复合改性高黏沥青及改善排水性沥青混合料性能研究

为制备废旧轮胎胶粉（WTR）高黏改性沥青，将WTR和APAO改性剂按照一定比例复配后对基质沥青进行复合改性，通过高黏改性沥青评价体系指标、WTR复合改性沥青针入度评价体系指标，评价WTR/APAO复合高黏改性沥青性能，优化WTR/APAO复配方案；通过动态力学流变性能试验分析复合改性沥青的动态力学性能。研究表明：掺加WTR和APAO能显著提升沥青的60℃动力黏度、170℃运动黏度、黏韧性、软化点和25℃弹性恢复率，同时降低了针入度；随WTR、APAO掺量增大，WTR/APAO复合改性沥青的能量损耗因子逐渐增大，复合改性沥青发生相同的塑性变形所需外力增大，WTR/APAO复合改性沥青表现出良好的阻尼特性。增大WTR和APAO掺量显著改善OGFC-13排水性沥青混合料的综合路用性能，20%WTR+6%APAO、20%WTR+8%APAO比14%TPS改性OGFC混合料有更好的综合路用性能与抗疲劳耐久性能。     

高黏剂对高黏弹改性沥青宏观性能和微观结构的影响

通过常规性能试验、动力黏度试验、弹性恢复试验和Brookfield黏度试验，研究了高黏剂种类和掺量对高黏弹改性沥青宏观性能的影响，利用荧光显微镜探究了改性沥青微观结构变化，评价了自主研发的高黏剂制备的STC-10高黏弹沥青混合料路用性能。结果表明：不同类型高黏剂均能显著降低改性沥青针入度，提高软化点和延度，但对60℃动力黏度和135℃黏度有不同影响。高黏剂掺量提高导致改性沥青中零散的聚合物微粒向网络结构转变，网络结构间出现明显过渡区，对改性沥青高低温性能的增强具有重要作用。STC-10沥青混合料各项性能指标均满足相关规范技术要求，证明高黏弹改性沥青和STC-10级配在超薄罩面中应用具有可行性。研究成果为新型高黏弹改性沥青在同步超薄罩面中的应用提供了科学依据。     

苏打木质素改性沥青流变性能研究

采用苏打浆法提取无硫木质素作为沥青改性剂,使用不同比例的木质素制备苏打木质素改性沥青。为研究木质素改性沥青的流变性能,进行了一系列测试,包括3大指标(针入度、延度和软化点)试验,车辙因子试验,多重应力恢复试验,应力控制模式时间扫描疲劳试验,弯曲蠕变劲度试验,以探究苏打木质素对沥青流变性能的影响。此外,还进行了频率扫描试验以探究木质素改性沥青宽频域的流变性能。测试结果表明:随木质素含量的增加,改性沥青的软化点增加,而针入度和延度则下降。此外,苏打木质素的加入,显着增强了改性沥青的高温抗车辙性能。时间扫描疲劳试验的结果表明,跟基质沥青相比,苏打木质素改性沥青具有更好的抗疲劳性能,同时得出苏打木质素最佳推荐用量为10%。然而,苏打木质素会略微降低改性沥青的低温性能。     

温拌剂对SBS复合改性沥青低温性能影响研究

通过室内试验,采用软化点试验、针入度试验和布式黏度试验对添加SNJ温拌剂的基质沥青和SBS改性沥青的中高温流变性能进行评价;采用弯曲梁流变试验对SNJ温拌剂的SBS改性沥青的低温流变性能进行评价。试验结果表明:掺加SNJ温拌剂后,基质沥青和SBS改性沥青的针入度下降、软化点升高、135℃布氏黏度显著下降。从弯曲梁流变试验来看,SNJ温拌剂的加入会引起基质沥青和SBS改性沥青劲度模量上升和蠕变速率的下降,低温性能明显下降。相比较而言,SNJ温拌剂对于基质沥青低温性能的不利影响更加显著,高掺量SBS下的复合沥青具有一定能力弥补温拌剂的不利影响。     

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。     

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。     

改性沥青中SBS含量的灰色关联度分析

为分析性能指标随SBS含量的变化趋势及敏感性,避免由单个指标确定SBS含量所带来的偏差较大的问题,采用灰色关联度分析沥青针入度、软化点、5℃延度、弹性恢复、135℃运动黏度等性能指标与SBS含量的关联性,从而确定改性沥青的SBS含量控制关键指标,并综合关联度高的指标来确定SBS的含量。结果表明改性沥青性能与SBS含量有着相关性,SBS含量对沥青的135℃运动黏度、弹性恢复、软化点、延度、针入度均有影响,其中对135℃运动黏度影响最为显著,沥青的软化点、弹性恢复、135℃运动黏度等指标与SBS含量有着较高的关联度。建立了基于软化点、弹性恢复、135℃运动黏度等性能指标的改性沥青中SBS含量的确定方法,其误差小于4%。     

高黏度弹性恢复沥青的制备与性能研究

为制备高黏度弹性恢复沥青,高效利用废弃物降低工程造价,采用橡胶粉(CR)和布敦岩沥青(RA)替代部分SBS改性剂,制备5种不同改性剂掺量的高黏度弹性恢复沥青,通过常规性能和流变性能试验评价其弹性恢复能力、黏韧性和高低温性能。结果表明,橡胶粉和布敦岩沥青可显著提高沥青的软化点、黏度、黏韧性和弹性恢复能力,增强沥青的抗塑性变形能力,较好的黏韧性可增强沥青的弹性和拉伸能力,使沥青具有较好的抗冲击能力;橡胶粉和布敦岩沥青可显著提高沥青的车辙因子,增强沥青的高温性能和抵抗剪切荷载的能力;与基质沥青相比,高黏度弹性恢复沥青的低温流变性能明显提升,-12℃时的低温流变性能满足要求;高黏度弹性恢复沥青的最佳配比为SBS掺量3%、RA掺量10%、CR掺量15%、稳定剂掺量0.2%。     

不同稳定剂对SBS改性沥青稳定效果的对比研究

通过试验测试不同老化时间样品的针入度、软化点和延度比较其相容性和路用流变学性能指标的变化,分析体系宏观稳定性和稳定剂性能特征,并通过形态结构照片分析稳定剂改善的效果。结果表明,加入稳定剂后改性沥青的高温储存稳定性明显改善,同时加入FD-06无硫稳定剂的改性沥青在热储存过程中性能更加稳定,不易离析。沥青中的部分组份具有化学活性,利用其活性点,引入带有活性基团的反应物,并通过被引入分子的化学结构的调节改善SBS与沥青的相容性,从而制备储存稳定性良好的SBS改性沥青。化学改性技术的应用提高了路用改性沥青的性能/价格比。     

脱硫橡胶沥青改性剂制备及改性沥青性能研究

采用双螺杆挤出法对胶粉进行脱硫降解，通过正交试验得到脱硫橡胶改性沥青改性剂制备工艺关键参数；通过三大指标及高温剪切流变试验，分析脱硫橡胶改性沥青高低温性能；并掺加SBS探究其对脱硫橡胶改性沥青性能的影响。结果表明:改性剂制备工艺参数为裂解催化剂2.6 %、酸化油30.0 %、挤出温度290 ℃；脱硫橡胶沥青改性剂掺量对改性沥青高低温性能影响显著，最优掺量为20.0 %时，改性沥青软化点及5 ℃延度均显著增大，同时黏度较低，工作性能良好；脱硫橡胶可提高改性沥青的复数模量和车辙因子，降低相位角，改善沥青的高温抗变形能力；SBS的掺入提高了脱硫橡胶改性沥青的软化点和延度，改善了改性沥青的短期抗老化性能和弹性恢复性能。     

纳米 Al2O3 改性沥青的制备及其性能研究

为了研究纳米Al2O3改性剂对A-70#基质沥青物理性能、流变特性的影响及其微观改性机理。基于室内试验制备了不同掺量（1%、2%、3%、4%、5%）的纳米Al2O3改性沥青,对其进行三大指标、黏度、流变、抗老化性能及其傅里叶红外光谱试验测试。结果表明：加入纳米Al2O3之后,基质沥青的软化点和黏度提高,针入度及延度下降,纳米Al2O3最佳掺量为4%。由流变试验结果可知,纳米Al2O3可以提升基质沥青的车辙因子,显著增强其高温稳定性,抗老化性能得以提升,但对低温抗裂性能不利。根据微观分析结果,纳米Al2O3与基质沥青之间既产生了物理变化,又有微弱的化学反应存在。     

掺量和VA含量对EVA改性沥青性能的影响

为探索乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)的掺量和乙酸乙烯(VA)含量对沥青性能的影响规律,制备了5%和10%两种掺量的EVA改性沥青,且每种掺量下EVA改性剂中的VA含量分别为18%、25%和32%,对制备的改性沥青分别进行常规指标测试、布氏黏度测试、流变测试和接触角测试。结果表明:简单或短时间搅拌无法使EVA在沥青体系内分散均匀,EVA与沥青的相溶性受VA含量的影响较大;EVA的加入使得沥青针入度降低、软化点提高、延度下降,体系温度敏感性下降;高VA含量不利于提升体系高温稳定性和黏聚性。     

AW、BLE、炭黑改性沥青的老化性能研究

采用薄膜烘箱老化试验(TFOT)、PAV压力老化试验,对不同剂量的AW、BLE、炭黑改性沥青进行试验,利用残留针入度比、残留粘度比、软化点增量和残留延度等老化指标来分析沥青的老化程度,与常用的沥青抗老化剂SBR进行对比,研究表明0.8%AW、0.8%BLE改性沥青抗老化性能较优,炭黑改性沥青低温性能下降较大。     

有机复合温拌剂对沥青性能影响研究

研究了由一种废旧塑料再生的有机蜡(ROW)、有机改性剂(OMD)和无机稳定剂(ISD)制备的有机复合温拌剂对沥青的降黏效果及常规性能影响的作用。占沥青结合料4%,OMD含量为30%的有机复合温拌剂可使基质沥青140℃时的布鲁克菲尔德运动黏度与未加温拌剂基质沥青135℃运动黏度相当。该温拌剂还可以使SBS改性沥青在135℃时黏度从2 020mPa.s降到1 450mPa.s,降幅达500～600mPa.s左右。在满足重载交通沥青规范要求前提下,该温拌剂还在一定程度上提高了沥青的软化点和针入度,延度变长,沥青的高低温性能均得到有效改善和提高。为研究和开发高性价比温拌剂开辟了一个新方向。     

聚氨酯复合改性沥青的制备与性能研究

为改善聚氨酯（PU）改性沥青的性能，实现其在道路工程领域的应用，将PU、岩沥青（RA）和基质沥青（BA）按照自定的室内工艺流程制备得到PU复合改性沥青，并探讨了制备工艺参数的适宜性。采用针入度、软化点、延度和旋转黏度试验优化了PU和RA的掺配方案，基于胶体理论分析了PU复合改性沥青的温度敏感性；利用动态剪切流变（DSR）和弯曲梁流变（BBR）试验研究了PU复合改性沥青的高、低温流变性能，应用多应力重复蠕变（MSCR）试验评价了PU复合改性沥青的抗永久变形能力，确定了PU复合改性沥青的PG分级温度；借助扫描电镜（SEM）试验观测了PU复合改性沥青的微观结构；通过红外光谱（FTIR）试验推断出PU与沥青发生的主要化学反应。结果表明：当RA添加量为5%时，随着PU添加量从1%增加到5%，PU复合改性沥青的针入度、软化点和延度分别提高了42%、4%和19%；当PU添加量为5%时，随着RA添加量从5%增加到15%，PU复合改性沥青的软化点增大了17%，但针入度和延度分别下降了64%和138%；添加3% PU、15% RA和5% PU、15% RA的复合改性沥青的PG高温等级均能达到82℃，添加5% PU、5% RA的复合改性沥青的PG低温等级为-22℃，说明添加PU改善了沥青的低温流变性能，而添加RA提升了沥青的高温流变性能；BA，PU和RA界面之间相容性良好，证明了所研究的制备工艺的合理性；在PU复合改性沥青内部存在异氰酸根和BA中芳香族化合物发生的加成反应，PU中的不饱和键与沥青中S—S键发生的交联反应，以及所形成的交联网状结构提高了PU复合改性沥青的抗低温变形能力。     

SBS改性沥青稳定剂的应用研究

添加稳定剂可以使苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)在沥青中稳定分散,制备出储存稳定性良好的SBS改性沥青。通过FD-06无硫稳定剂和一种含硫稳定剂对SBS改性沥青稳定效果的测试,比较其相容性效果和路用性能指标的变化,分析稳定剂性能特征。结果表明,加入稳定剂后样品的高温储存稳定性改善明显,同时,加入FD-06无硫稳定剂的SBS改性沥青在热贮存过程中性能更加稳定,不易离析。