橡胶沥青微观机理研究及其公路工程应用

通过对橡胶沥青进行电镜分析,认为橡胶沥青形成机理可以解释为胶粉与基质沥青在高温条件下混合后同时发生物理和化学两种反应.胶粉颗粒发生物理溶胀反应,同时胶粉颗粒表面与基质沥青形成凝胶体,彼此相连形成似网状结构.对不同规格胶粉、不同胶粉掺量、不同反应时间和不同反应温度所生成的橡胶沥青进行对比试验,并对橡胶沥青混合料的性能以及...     

橡胶沥青低温延度影响因素研究与分析

采用40目废胎胶粉和70#基质沥青,在不同试验条件下进行5℃低温延度试验,重点研究不同试验条件对橡胶沥青低温延度的影响。结果表明:胶粉掺量、反应时间、基质沥青以及拉伸速率对橡胶沥青胶结料低温延度影响较为明显;随着胶粉掺量增加、反应时间延长,橡胶沥青5℃延度均呈增长趋势;基质沥青对橡胶沥青低温延度影响较为明显;相同温度下,低拉伸速率的延度明显高于高拉伸速率延度,平均高出2 cm以上,采用1 cm/min的拉伸速率,对不同性能橡胶沥青具有更佳的区分效果。     

基于活化温度的橡胶沥青流变及微观性能研究

为提高胶粉在沥青中的分散性和稳定性,探索不同活化温度下橡胶沥青的反应机理,采用布氏黏度及流变试验对不同活化温度下橡胶沥青的性能变化规律进行了研究,并结合荧光显微、红外光谱试验探究橡胶沥青微观结构变化。结果表明:荧光显微技术能清楚真实的观测到胶粉与沥青的交互状态;随着活化温度的升高,橡胶颗粒脱硫降解作用加剧,胶粉的交联结构在高温作用下不断被破坏,较低的活化温度下胶粉既能充分溶胀脱硫又可保留较好的力学性能;红外光谱测试证实,活化温度升高导致橡胶分子主链断裂,是胶粉在沥青中力学性能贡献下降的原因。     

基于逼近理想点排序法的废旧胶粉改性沥青生产工艺参数优选

采用3个废旧胶粉掺量(10%,15%和20%)、4个反应时间(15,60,120 min和240 min)、3个搅拌速率(1 000,2 000,3 000 r/min)和3个反应温度(160,190℃和220℃)等不同工艺参数制备橡胶沥青。同时,检测所制备橡胶沥青的黏度、失效温度、车辙因子并计算复数模量指数。在此基础上,探讨了反应温度、胶粉掺量和搅拌速率对橡胶沥青关键指标-黏度的影响规律和机理。利用逼近理想点排序法(TOPSIS)对橡胶沥青的路用性能进行综合评价,以评价结果优选橡胶沥青制备方案。结果表明:TOPSIS法运用于橡胶沥青路用性能多指标评价时能够获得较好的结果;橡胶沥青生产工艺参数中的反应时间与生产温度存在交互影响;推荐的最优制备工艺参数为:反应温度190℃、胶粉掺量20%、搅拌速率2 000 r/min、反应时间60 min。     

双螺杆挤出胶粉改性沥青流变性能研究

为解决橡胶沥青黏度高、掺量低的问题，用双螺杆挤出法对胶粉进行脱硫，同时为了进一步解决螺杆高温挤出时胶粉力学性能损失大的问题，采用双螺杆分别在低温（低于170℃）120℃、160℃和高温200℃、240℃挤出胶粉，再分别以20%、30%、40%的胶粉掺量（质量分数）制备12组胶粉改性沥青。通过溶胶含量试验，测试胶粉的脱硫程度；采用布氏黏度试验、动态剪切流变试验（DSR）、多应力蠕变恢复试验（MSCR），研究挤出温度、胶粉掺量对胶粉改性沥青加工流动性能、流变性能的影响规律。结果表明：采用活化工艺结合双螺杆挤出工艺制备的胶粉溶胶含量有较大提高，160℃挤出温度下溶胶含量较120℃挤出温度下溶胶含量提高了2.13%；黏温曲线中，活化挤出胶粉改性沥青相比橡胶沥青黏度降低较为明显，说明活化挤出工艺能很好地改善橡胶沥青黏度高的问题；随着挤出温度的升高，胶粉改性沥青复数剪切模量逐渐降低，同时在低频区相位角不断增大，意味着弹性性能逐步减弱；挤出温度为120℃和160℃时，胶粉掺量的增加能改善沥青高温性能和弹性恢复性能，但温度升至200℃及240℃时，高温性能随掺量增加有所降低，240℃时弹性恢复性能也开始降低；12组样品中160℃挤出温度条件下，各掺量胶粉改性沥青流变性能较好，加工流动性能也相比橡胶沥青有较大改善。     

橡胶沥青制备工艺参数及改性机理研究

为了确定橡胶沥青合理的制备工艺参数,通过常规试验和SHRP试验研究沥青的反应温度、反应时间、胶粉掺量及胶粉粒径对橡胶沥青高温、低温及黏弹性能的影响,并结合微观试验分析橡胶沥青改性机理。结果表明:在反应温度为180℃~200℃、反应时间为90~120 min、胶粉掺量为20%、胶粉粒径为40目时,制备橡胶沥青比较适宜;橡胶沥青以物理共混为主,存在微弱的化学反应。     

不同溶胀反应时间下TOR橡胶沥青性能变化规律的试验研究

在橡胶沥青中加入维他连接剂(TOR)是一种新型的化学改性方法,原材料选用金陵70号沥青,宏磊60目废旧橡胶粉,通过维他连接剂化学改性,根据选择的最佳制备工艺与反应温度,对TOR橡胶沥青及普通橡胶沥青在不同溶胀反应时间下进行170℃黏度试验,比较其黏度变化规律,并测定TOR橡胶沥青的针入度、延度、软化点随溶胀反应时间的变化,最后选择适合TOR橡胶沥青的SMA13级配,用湿法工艺成型车辙试件,测试出各溶胀时间TOR橡胶沥青混合料车辙试件的动稳定度.并根据黏度及动稳定度变化规律总结出最佳的溶胀反应时间.     

不同因素对复合橡胶沥青高温性能影响研究

以软化点和黏度为表征沥青高温性能的指标,设计多种工艺制备复合橡胶沥青(CR/SBS),并最终根据高温性能表现选择了最佳复合橡胶沥青的制备工艺,在此基础上通过正交试验确定了复合橡胶沥青的CR、SBS掺量和胶粉目数,并探究了加热次数对复合橡胶沥青的性能影响。结果表明:胶粉与SBS同时加入沥青中并搅拌至均匀,在180℃温度下剪切30 min后再搅拌30 min,最后在烘箱中溶胀30 min,制备效果最佳;CR/SBS的最佳材料组成为17%胶粉、2%SBS和40目胶粉。     

基于正交设计法的橡胶沥青性能试验研究

为提高橡胶沥青的性能,依托河北廊沧高速公路建设工程,针对当地气候特征及材料性状,借助正交试验优选橡胶沥青的9种正交组合,并研究了胶粉掺量、胶粉目数、沥青型号对橡胶沥青3大指标的规律性影响。此外,采用老化试验和布氏黏度试验,评价了拌和时间以及拌和温度对橡胶沥青老化前后性能的影响程度。研究结果表明:橡胶沥青正交试验各因素的显著性顺序为:胶粉掺量基质沥青型号胶粉目数;拌和时间和拌和温度对橡胶沥青老化性能影响显著,因此在制备橡胶沥青的过程中需合理控制时间和温度;选取90#、60目、胶粉含量为20%的橡胶沥青,在190℃的环境下拌和60 min,能使橡胶沥青达到最佳性能;建议橡胶沥青的性能评价指标以5℃延度和180℃黏度为主,针入度和软化点为辅。     

稳定型胶粉改性沥青黏弹特性和微观机制分析研究

为橡胶沥青领域提供一种稳定型胶粉改性沥青,从针入度、针入度指数、延度、软化点、135℃黏度等指标确定了稳定型胶粉的最佳掺量,并对稳定型胶粉改性沥青的热储存稳定性和胶粉的溶胀状态及反应机理进行表征。结果表明：稳定型胶粉的加入改善了沥青的温度敏感性,确定了稳定型胶粉掺量为30%,并有效降低了135℃黏度,提高了施工和易性;温度的变化对稳定型胶粉改性沥青的影响小于普通橡胶沥青;比表面积对比试验,说明了稳定型胶粉具有比普通胶粉与沥青基体的接触面积更大的优势;扫描电镜试验和差示扫描量热法试验结果表明,稳定型胶粉改性沥青主要以相容性机理为主,主要发生吸油溶胀-高温剪切-相容分散这一系列过程。     

废旧轮胎橡胶改性沥青的研究进展

文中介绍了有关废旧轮胎组成、橡胶沥青的改性机理以及影响橡胶沥青性能的各种因素，废旧轮胎的主要成分为橡胶与炭黑，这两种成分在改性过程中起主要作用；不同类型废旧轮胎对改性沥青的影响主要在于轮胎中橡胶含量不同；橡胶改性机理以物理溶胀填充为主、化学共混为辅，重点讨论了胶粉粒径、胶粉添加比例、搅拌条件等对橡胶沥青性能的影响。     

橡胶颗粒对沥青的改性机理及其混溶体系分析

通过扫描电镜分析、组分分析和差热分析等微观技术手段,研究了橡胶沥青混溶体系构成和改性机理,结果表明:橡胶沥青表面凹凸程度与橡胶粉细度有关,与胶粉来源和发育溶胀反应时间无关;胶粉越粗,橡胶粉改性沥青表面凹凸程度越明显.橡胶粉与沥青高温下发生传质过程,同时部分胶粉降解,使沥青中橡胶烃和不饱和双键增加.道路石油沥青与橡胶沥青在-20～0℃低温区间和60～120℃高温区间,内部没有明显聚集态变化和玻璃化转变;而在0～60℃常温区间内聚集态变化和玻璃化转变明显,改性前后沥青温度敏感性相近;且胶粉越粗玻璃态转变越难,橡胶沥青吸热峰峰值温度越高,吸热峰热量值越大.相同目数下货车轮胎胶粉吸热峰热量值略高于小车轮胎胶粉.另外,对沥青改性效果起主要影响的是胶种种类,而不是橡胶烃含量.     

橡胶沥青配伍性及黏附性能研究

为了评价橡胶沥青配伍性及黏附性能,选取5种不同油源基质沥青加工得到橡胶沥青,分析基质沥青组分、胶粉掺量与橡胶沥青常规性能的关联性;基于表面自由能理论,通过测定橡胶沥青的表面自由能及其参数,考察基质沥青组分、胶粉的含量、薄膜烘箱热老化及紫外光老化对橡胶沥青黏附性能的影响。结果表明:橡胶沥青针入度、软化点、延度指标受基质沥青性质影响明显,胶质和沥青质含量较高的沥青加工得到的橡胶沥青针入度小、软化点高、运动黏度较大;若生产用于热区,基质沥青宜选择重组分含量多的70~#基质沥青或者50~#沥青;随着胶粉含量的增加,橡胶沥青针入度减小、软化点升高,但其延度值较为接近,胶粉含量宜根据沥青组分信息确定掺加量;橡胶沥青在高温条件下储存会使其黏度下降,在180℃条件下储存8 h黏度将会下降60%,橡胶沥青在生产使用过程中应降低温度储存,高温下储存时间不宜超过8 h;随着胶粉掺量的增大,橡胶沥青的表面能增大;经过5,10,15 h薄膜烘箱热老化后沥青表面能呈现增大趋势,但老化后表面能变化率较小;紫外老化对橡胶沥青表面能性质影响不明显,组分不同的基质沥青加工得到的橡胶沥青经过10,20 d紫外光老化后表面能变化趋势不同。橡胶沥青的表面能主要受基质沥青品质的影响,受热老化时间和胶粉含量影响较小。     

次氯酸钠活化橡胶沥青微观特性研究

为改善橡胶沥青储存稳定性，采用次氯酸钠活化橡胶粉的方法制备活化橡胶沥青，对活化前后的橡胶沥青性能微观和宏观性能进行测试。研究结果表明:次氯酸钠活化改善了胶粉与沥青的相容性，使得胶粉与沥青的反应更加充分；活化胶粉降低了橡胶沥青黏度，改善了橡胶沥青施工和易性，且提高了橡胶沥青的高温性能；通过红外光谱观测可知，活化橡胶沥青没有出现明显的特征峰，表明活化橡胶沥青主要以物理反应为主；此外，采用HP-GPC的方法，测得活化橡胶沥青的LMS值明显高于普通橡胶沥青，且建立了橡胶沥青LMS与车辙     

本期导读

正采用AMPT设备测试沥青混合料在不同试验条件下的动态模量和相位角,讨论试验温度和加载频率对沥青混合料黏弹性动态响应的影响,并根据时间-温度等效原理,得到了沥青混合料动态模量主曲线……沥青混合料的动态响应影响因素分析(栗培龙等,P1)胶粉颗粒吸收沥青轻质油分而溶胀,混合料的级配需要给胶粉足够的空间,在级配设计时常采用废胎胶粉的颗粒替代矿料级配     

废胎胶粉橡胶沥青性能试验和分析

使用不同目数的废旧轮胎胶粉,按照不同掺量制备橡胶沥青,并对其路用性能进行室内试验.分析了胶粉的掺量和目数对橡胶沥青高温性能、低温性能、温度敏感性和老化性能的影响,认为：随着胶粉的加入,沥青的高温性能、低温性能、温度敏感性和老化性都有不同程度的改善提高;掺量和目数是影响橡胶沥青性能的两个主要因素.     

橡胶沥青热老化性能研究

以常规方法制备橡胶沥青,采用TFOT试验及PAV试验对橡胶沥青进行了短期和长期热老化模拟。利用针人度、软化点、延度、弹性恢复及黏度指标对橡胶沥青老化性能进行了评价,分析了胶粉掺量、老化时间和老化温度对橡胶沥青老化性能的影响。研究表明:胶粉掺量的增加能够改善短期老化后橡胶沥青的高低温性能,但应控制掺量不能超过28%;增加老化时间、提高老化温度,都会使橡胶沥青的老化程度更严重。当老化时间超过15 h或老化温度超过193℃后,黏度会超过施工要求范围;每延长5 h老化时间,橡胶沥青的老化程度是每提高10℃老化温度的2.5~3倍。橡胶沥青的软化点与橡胶沥青老化时间显著相关,可以用来作为建立老化动力学方程的参数;橡胶沥青受长期热老化影响比短期老化更严重,但比基质沥青具有更好的长期老化性能。     

脱硫胶粉橡胶沥青路用性能评价

废胎胶粉橡胶沥青具有优良的路用性能,近年来,为了进一步提高其路用技术性能、更好的满足环保化需求,对胶粉进行脱硫预处理,以降低生产过程中加工温度,提高橡胶沥青稳定性是有效途径之一。本文通过对3种不同脱硫程度的废胎胶粉橡胶沥青进行路用性能指标的试验评价,比较了其与普通胶粉橡胶沥青的差异,结果表明:经过预处理的脱硫胶粉橡胶沥青黏度与相同掺量的橡胶沥青相比,明显降低,经温度老化后的各项性能衰减程度也明显降低。     

不同胶粉掺量的橡胶沥青黏弹性能评价

通过高速剪切方法制作橡胶沥青后采用DSR温度扫描试验得到橡胶沥青的黏弹性参数,通过频率扫描试验再拟合得到主曲线,对比不同温度,不同胶粉掺量条件下的橡胶沥青的黏弹性特性。通过研究得出:随着温度的升高,沥青弹性部分所占比例变小,可恢复变形变少,不可恢复变形变大;胶粉的加入可以增加沥青的黏性,同时提升沥青的弹性性能;通过对橡胶沥青的复数剪切模量G*和相位角δ的研究发现胶粉的加入可以提升橡胶沥青的G*,同时显著降低δ,从而提升沥青抵抗变形的能力;通过分析橡胶沥青的主曲线,在较高温度时,基质沥青与橡胶沥青以及不同掺量的橡胶沥青之间的区分度明显,胶粉的掺量越大,复数剪切模量越大,表明沥青的黏性越大,抵抗变形的能力越强。在较低试验温度时,差异较小,沥青的黏性变化不大;通过对比CA模型拟合参数,证明胶粉可以改善沥青的黏弹性性能,同时使沥青从弹性到稳态流动这个过程更加平缓,从而导致沥青在中等加载时间和温度的作用下弹性性能更好,不容易发生脆性破坏。     

橡胶沥青黏结剂的设计研究

0引言 橡胶沥青是将热沥青、橡胶粉和添加剂混合发育而成的一种黏结剂。胶粉与沥青在高温下发生物理变化,胶粉颗粒溶胀,从而使黏结剂具有特定性能。