季冻区橡胶粉与SBS复合改性沥青混合料工厂化生产工艺及性能研究

为了改善季冻区重载交通沥青路面病害突出的问题,通过对橡胶粉与SBS复合改性沥青混合料性能的系统研究,确定了橡胶粉与SBS适宜的掺配比例,系统评价了复合改性沥青混合料的路用性能,并将其与SBS改性沥青混合料进行了对比。试验研究结果表明:用于季冻区的橡胶粉与SBS复合改性沥青中,推荐的橡胶粉掺量为18%~22%,SBS适宜的掺量为2%~2.5%,掺加橡胶粉可减少SBS改性剂掺量,橡胶粉/SBS复合改性沥青可大幅改善沥青混合料的高低温性能,其抗疲劳耐久性优于SBS改性沥青混合料。试验段检测结果表明,橡胶粉与SBS复合改性沥青混合料对于解决季冻区重载交通的车辙和开裂等路面问题病害具有较高的应用价值,采用橡胶粉与SBS复合改性沥青混凝土延长了道路的使用寿命。     

MAC与SBS复合改性沥青及其混合料性能及耐久性研究

为了解决MAC改性沥青混合料低温病害突出的问题,通过对MAC与SBS复合改性沥青针入度指标性能和PG分级系统研究,确定了MAC与SBS适宜的掺配比例,系统评价了不同MAC和SBS掺量复合改性沥青混合料的路用性能。试验结果表明,MAC与SBS复合改性沥青混合料具有优良的路用性能,MAC与SBS复合可以充分发挥SBS与MAC各自对沥青的改性作用,提高沥青混合料的综合路用性能。MAC与SBS复合改性沥青中,MAC的推荐掺量为2.5%~3.0%,SBS添加量为2.0%~3.0%;MAC与SBS复合改性沥青可大幅改善SMA以及AC沥青混合料的综合路用性能,其抗疲劳耐久性优于SBS改性沥青混合料;实体工程和试验段检测结果表明,MAC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。     

RET与SBS复合改性沥青性能及改性机理

RET沥青化学改性剂在我国的工程实践中使用较少,基于室内实验和试验路铺筑,通过对RET与SBS复合改性沥青针入度指标性能和PG分级系统研究,确定了RET与SBS适宜的掺配比例,系统评价了不同RET和SBS掺量复合改性沥青混合料的路用性能,进而定性揭示了RET对低剂量SBS改性沥青混合料的改性机理。试验结果表明,RET与SBS复合改性沥青混合料具有优良的路用性能,RET与SBS复合可以充分发挥SBS与RET各自对沥青的改性作用,提高沥青混合料的综合路用性能。RET与SBS复合改性沥青中,RET的推荐掺量为1.0%~1.5%,SBS添加量为2.0%~3.0%;RET与SBS复合改性沥青可大幅改善SMA以及AC沥青混合料的综合路用性能,其高温稳定性和抗疲劳耐久性优于SBS改性沥青混合料。实体工程和试验段检测结果表明,RET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。     

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。     

青川岩沥青与橡胶粉复合改性沥青混合料性能研究

为了提高青川岩沥青和橡胶粉单一改性沥青的综合路用性能,并改善重载、湿热地区沥青路面病害突出的问题,通过对青川岩沥青与橡胶粉复合改性沥青混合料性能的系统研究,基于不同青川岩沥青和橡胶粉掺量下复合改性沥青177℃黏度、软化点和PG分级试验结果,确定了适宜的橡胶粉和青川岩沥青掺量,采用车辙、低温弯曲、浸水马歇尔、冻融劈裂和四分点加载疲劳试验系统评价了复合改性沥青混合料的路用性能和抗疲劳耐久性。试验结果表明,青川岩沥青与橡胶粉复合改性沥青中,橡胶粉的推荐掺量为15%~20%,青川岩沥青的推荐掺量为6%~10%;相比SBS改性沥青混合料,青川岩沥青与橡胶粉复合改性沥青混合料具有优良的高温稳定性、水稳定性和抗疲劳耐久性,推荐最佳的掺配比例为10%青川岩沥青+18%橡胶粉。经试验路验证,青川岩沥青与橡胶粉复合改性沥青混凝土延长了道路的使用寿命。     

季冻区橡胶粉/SBS复合改性沥青工厂化参数分析与性能评价

针对季冻区特点,提出采用针入度分级和PG分级评价橡胶粉/SBS复合改性沥青的性能,并给出性能评价指标和范围;在此基础上,通过试验分析了影响工厂化橡胶粉/SBS复合改性沥青性能的多个参数,依据性能指标要求提出改性沥青中橡胶粉细度、橡胶粉掺量、SBS掺量及掺加顺序、发育时间、发育温度的合理取值范围;通过理论及DSC试验分析表明橡胶粉/SBS复合改性沥青具有良好的热稳定性;最后通过低温冻断试验、汉堡车辙试验和UTM疲劳试验对橡胶粉改性沥青混合料以及橡胶粉/SBS复合改性沥青混合料的路用性能进行了验证。结果表明,橡胶粉/SBS复合改性沥青混合料比橡胶粉改性沥青和SBS改性沥青混合料具有更优的高低温及疲劳性能,适用于在季冻地区路面工程应用。     

脱油沥青与SBS复合改性沥青的制备与性能研究

采用脱油沥青与SBS复合制备改性沥青,考察了脱油沥青、SBS及稳定剂对改性沥青性能的影响,并测试了脱油沥青与SBS复合改性沥青混合料的路用性能。结果表明,脱油沥青掺量、SBS种类和掺量及稳定剂种类和掺量对改性沥青性能影响显著。综合考虑改性沥青的常规性能,选择脱油沥青掺量30%、线型YH-791H SBS掺量3%、稳定剂硫磺掺量0.2%,该配方下脱油沥青与SBS复合改性沥青混合料具有优异的高温稳定性,其低温抗裂性及水稳定性均满足使用要求。     

东北季冻区橡胶复合改性沥青适用性对比分析

为分析橡胶复合改性沥青在东北季冻区适用性,通过分析橡胶复合改性沥青与SBS改性沥青及其沥青混合料的差异,分别从沥青指标、黏附性、光谱图、沥青混合料的路用性能及经济性、施工性能进行对比。对比结果表明:橡胶复合改性沥青与集料黏附性优于SBS改性沥青,延度、存储稳定性及光谱分析准确性均不如SBS改性沥青,其余指标相当;橡胶复合改性沥青混合料成本较高,水稳定性高于SBS改性沥青混合料,其余路用性能指标相当;橡胶复合改性沥青易离析,入罐后加热时间达12h以上方可使用,施工过程中对各环节温度要求较SBS混合料高,施工期间需充分做好沥青的供应计划与沥青混合料温度的保护措施。综合对比分析结果表明:橡胶复合改性沥青具有较高的黏度,沥青黏附性及沥青混合料抗水损害性能较SBS沥青具有一定优势,其他路用性能指标相当,且具有显著的环保效益。在做好沥青存储及混合料施工控制条件下,采用橡胶复合改性沥青对提高东北季冻区路面质量及行驶舒适性具有积极的意义。     

Superflex+SBS改性沥青混合料路用性能研究

在Superflex单掺及与SBS复掺的最佳比例情况下,以SMA-13为骨架结构,Super-flex改性沥青、SBS改性沥青及Superflex+SBS复合改性沥青为结合料,对3种沥青混合料进行高温车辙试验、低温弯曲试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验、抗滑抗渗试验等路用性能研究,分析不同胶结料对混合料路用情况的影响以及3种沥青混合料的经济性和适用性。     

BRA岩沥青与SBS复合改性沥青及其混合料性能研究

为了改善高速公路重车道和城市道路交叉口路段沥青路面病害突出的问题,通过对BRA与SBS复合改性沥青及其混合料性能进行了系统研究,确定了BRA与SBS适宜的掺配比例,系统评价了复合改性沥青混合料的路用性能,并将其与SBS改性沥青混合料进行了对比。试验研究结果表明:增大SBS掺量后复合改性沥青黏度显著增大,高温PG分级明显提高,但同时又会对低温性能有所弱化,工程实践中只要严格控制BRA掺量才不会对复合改性沥青低温性能造成大的影响,推荐BRA与SBS复合改性沥青中,适宜的SBS添加量为2.5%~3.0%,BRA合理掺量为6%~8%。BRA与SBS复合改性沥青可大幅改善沥青混合料的高温稳定性,其抗疲劳耐久性优于SBS改性沥青混合料;实体工程和试验段检测结果表明,BRA与SBS复合改性沥青混凝土延长了道路的使用寿命,BRA与SBS复合改性沥青混合料对于解决重载交通的车辙和水损坏问题具有较高的应用价值。     

TB(Terminal Blend)胶粉与SBS复合改性沥青混合料性能及改性机理

基于流变学原理和针入度分级体系评价了SBS掺量(2%~3%)和TB橡胶沥青掺量对复合改性沥青性能的改性效果,研究了SBS与TB复合改性沥青混合料的路用性能、抗疲劳性能和长期使用性能,并探讨了SBS与TB沥青的改性机理。研究结果表明:SBS与TB复合改性沥青是一种高、低温性能兼顾的产品,增大SBS掺量能有效提高复合改性沥青的软化点、延度和PG高温分级,降低针入度;增大TB胶粉掺量有效改善了复合改性沥青的低温性能。推荐用于TB与SBS复合改性沥青中适宜的SBS掺量为2%~3%,TB胶粉掺量为15%~20%,综合考虑沥青混合料的高低温性能、水稳定性能以及长期使用性能,5种改性沥青混合料综合性能排序为3%SBS+15%TB2.5%SBS+18%TB4.5%SBS2.0%SBS+20%TB20%TB胶粉。经硫化、枝结物化反应后SBS、TB胶粉、基质沥青三者之间空间网状结构交联紧密,形成了均匀、致密的热稳定体系。工程实践表明,相比SBS改性沥青混合料,SBS+TB复合改性沥青混凝土可节省工程造价13%,延长了道路的使用寿命,经济、社会效益显著。     

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。     

胶粉及PE复合改性沥青混合料路用性能试验研究

为改善沥青混合料的路用性能,采用胶粉、聚乙烯(PE)对沥青混合料进行改性,对比分析了胶粉改性沥青混合料与基质沥青混合料、SBS改性沥青混合料高、低温性能、水稳定性能,并研究了PE掺量对胶粉复合改性沥青混合料性能的影响,并将此技术应用到河南省机西高速公路二期路面工程中。研究表明:随着胶粉掺量的增加,改性沥青混合料动稳定度不断增大,胶粉掺量为20%时改性沥青混合料与SBS掺量为4.5%的改性沥青混合料高温性能相当,而低温性能、水稳定性能均优于SBS改性沥青混合料;随着PE掺量增加,复合改性沥青混合料的高温抗车辙性能及水稳定性能不断提高,低温性能有所降低,但仍高于基质沥青混合料。     

高模量剂与SBR复合改性沥青及其混合料性能研究

为改善高模量沥青混合料抗裂性能差等路面病害突出问题,通过对高模量剂与SBR复合改性沥青及其混合料性能系统研究,评价了不同PRM和SBR掺量下复合改性沥青针入度体系指标和PG分级,基于车辙、低温弯曲、浸水马歇尔、冻融劈裂和弯曲疲劳试验确定了PRM高模量剂和SBR适宜的掺量范围。试验结果表明:掺加SBR改性剂可显著改善高模量沥青混凝土的低温抗裂性和抗疲劳耐久性,PRM与SBR复合改性沥青可大幅改善高模量沥青以及SBR改性沥青混合料的综合路用性能,复合改性沥青混合料的抗疲劳耐久性优于SBS改性沥青混合料。实体工程和试验段检测结果表明,PRM与SBR复合改性沥青混凝土延长了道路的使用寿命,推荐最佳复合改性剂的掺配比例为2.5%SBR+0.6%PRM。     

国产岩沥青与TB胶粉复合沥青性能及改性机理研究

采用室内针入度和PG分级双指标控制体系研究了青川岩沥青、TB胶粉掺量对Terminal Blend胶粉改性沥青性能的影响,采用荧光显微镜研究了天然沥青对TB沥青的增强作用和改性机理。基于车辙、MMLS1/3、低温弯曲、冻融劈裂和浸水马歇尔及四分点加载疲劳试验试验系统研究了青川岩沥青与TB复合改性沥青混合料的路用性能。试验结果表明,掺加青川岩沥青与SBS显著提高了TB沥青及其混合料的高温性能,同时在一定程度上保留了TB胶粉改性沥青低温性能突出的特点;掺加青川岩沥青后显著提高了TB胶粉改性沥青的PG高温分级,15%NES+15%TB+2.0%SBS、15%NES+20%TB+2.0%SBS、20%NES+15%TB+2.0%SBS三种改性沥青PG分级可达到PG88-28、PG82-28、PG88-28。SBS与TB岩沥青改性沥青高温性能和抗疲劳耐久性可达到甚至超过4.5%SBS改性沥青混合料,TB岩沥青复合改性沥青混合料可在夏炎热区和季节性冰冻区推广应用,将SBS与TB岩沥青复配可有效降低SBS掺量。综合考虑青川岩沥青与TB胶粉掺量对复合改性沥青高低温性能的影响,兼顾沥青混合料的高低温性能和抗疲劳性能,可优化出15%青川岩沥青+20%TB胶粉、20%青川岩沥青+20%TB胶粉、25%青川岩沥青+15%TB胶粉3种SBS与TB青川岩沥青复配方案。     

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。     

石墨烯-玄武岩纤维沥青混合料路用性能试验研究

为了适应季冻区自然气候条件对沥青路面使用性能的特殊要求，克服单一外掺剂对沥青混合料性能改善的不足，选用石墨烯和玄武岩纤维对沥青混合料进行复合改性。在混合料配合比设计的基础上，通过车辙试验、小梁弯曲试验和冻融劈裂试验等对基质沥青混合料、石墨烯改性沥青混合料、玄武岩纤维沥青混合料及石墨烯-玄武岩纤维复合改性沥青混合料的路用性能进行了对比试验研究。结果表明，石墨烯和玄武岩纤维的同时加入极大地改善了沥青混合料的路用性能，在4种沥青混合料中，石墨烯-玄武岩纤维复合改性沥青混合料的高温稳定性和水稳定性表现最佳，低温抗裂性仅次于玄武岩纤维沥青混合料。石墨烯-玄武岩纤维复合改性沥青混合料具有优异的路用性能，可用于季冻区沥青路面工程。     

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%。     

季节性冰冻区PPA/SBS复合改性沥青工厂化参数与性能评价

通过对多聚磷酸与SBS复合改性沥青及其混合料性能的系统研究,分析了影响PPA与SBS复合改性沥青性能的多个工厂化生产参数,针对季节性冰冻区的特殊要求,提出了PPA掺加顺序、剪切速率、发育温度、发育时间的合理取值范围,评价了PPA与SBS复合改性沥青的针入度分级和PG分级;采用室内加速加载模拟试验、低温冻断试验、低温小梁弯曲试验和四分点加载疲劳试验对PPA与SBS复合改性沥青混合料的路用性能进行了验证,并将其与4.5%SBS改性沥青混合料进行了对比,进而推荐了适宜的PPA与SBS掺配比例。结果表明,PPA与SBS复合改性沥青混合料比4.5%SBS改性沥青混合料具有更优的高温稳定性及抗疲劳耐久性,适用于在季节性冰冻地区推广应用。     

聚氨酯改性沥青混合料配比设计及其路用性能

为改善基质沥青的路用性能,采用聚氨酯对基质沥青进行改性,测试基质沥青、SBS改性沥青和不同掺量聚氨酯改性沥青的基本指标,表明聚氨酯能够改善基质沥青的基本指标,确定了适宜的掺量范围为20%～30%。采用马歇尔方法进行聚氨酯改性沥青混合料级配设计,通过路用性能试验对4种沥青混合料的路用性能进行研究,试验结果表明:改性后沥青混合料路用性能有显著改善,高温性能尤其突出,30%掺量聚氨酯改性沥青混合料车辙动稳定度达11 000次/mm,动稳定度较基质沥青和SBS改性沥青混合料显著提升;当聚氨酯掺量超过30%时,混合料水稳定性受聚氨酯水解特性的影响会降低。