多聚磷酸改性沥青在西柏坡高速公路中的应用

0引言 多聚磷酸（PPA）作为一种酸性沥青化学改性剂,可显著改善沥青的高温性能、温度敏感性和抗老化性能,而对低温和水稳定性没有显著影响。此外,以SBS为代表的聚合物改性沥青在具有良好路用性能的同时,实际工程应用中在成本、改性设备、改性工艺、批量生产以及储存稳定性等方面存在一些问题,成为聚合物改性沥青在公路工程建设中应用的障碍。     

BRA/SBS复合改性沥青混合料路用性能研究与工程应用

大交通量和重载对沥青路面的抗车辙性能提出严峻考验,为了提升沥青混合料的抗车辙性能,减少沥青路面车辙,延长路面使用寿命,在常规沥青混合料中添加高灰分岩沥青BRA和聚合物改性剂SBS,形成复合改性沥青混合料。为研究复合改性沥青混合料的路用性能,首先进行了高灰分BRA与SBS复合改性岩沥青混合料的制备,然后对其路用性能性能进行了测试,并且与改性Sup20和高模量EME-14两种混合料进行对比,最后在实体工程中进行了示范应用。试验结果表明:采用高灰分BRA和SBS对普通沥青进行复合改性,能有效提高沥青混合料的高温稳定性和水稳定性,且对提高沥青路面的抗车辙性能和抗水损害性能具有显著改善作用;工程实践表明,BRA/SBS复合改性沥青路面在行驶质量、车辙深度、抗滑性能和路面结构强度等方面均表现良好,尤其在抗车辙能力上有明显优势。     

对改性沥青改性机理的探讨

分析改性沥青形成的原因、途径，通过对两种改性沥青的微观结构分析和性能比较，证实改性过程是一个复杂的物理化学过程，认为保证改性效果的首要条件是改性剂与基质沥青之间具有良好的相容性。因此，为取得良好的改性效果，聚合物改性应充分保证以物理改性为主，以化学改性为辅。     

改性生物沥青的基本性能研究

对改性生物沥青进行高温稳定性、塑性、稠度等基本性能进行了研究。通过控制改性沥青种类以及改性沥青掺和比例两种方法，分析这两种因素对改性生物沥青基本性能的影响。结果表明:生物沥青具有较好的高温稳定性，但塑性和稠度性能差。掺入改性沥青后的生物沥青塑性和稠度性能有了大幅度的提高，并且仍然具有较好的高温稳定性。改性沥青掺和比例越大，生物沥青塑性的改善越大，SBR改性沥青改善效果最好。     

岩沥青用于石油沥青复合改性的试验研究

通过对岩沥青/SBS和岩沥青/LDPE复合改性石油沥青三大性能指标的研究,分析了岩沥青和聚合物用量比的变化对改性沥青性能的影响规律.结果表明:岩沥青与SBS复合后,对改性沥青的软化点和延度有较明显的影响,两者均随岩沥青含量的提高而下降;岩沥青与LDPE复合后对改性沥青的软化点和延度也有较明显的影响,前者随岩沥青含量的提高而下降,而后者则当岩沥青/LDPE用量比在1∶1左右时出现极大值,即岩沥青与LDPE复合后可明显改善改性沥青的延度;添加少量岩沥青有利于改善SBS和LDPE在石油沥青中的分散特性.     

膨胀珍珠岩改性沥青应用研究

针对常用聚合物改性沥青造价高、不利于在地方道路建设和维护中推广应用的缺点,提出对基质沥青进行膨胀珍珠岩矿物填料类改性方法.通过膨胀珍珠岩改性沥青“三大指标”测试,膨胀珍珠岩改性沥青混合料马歇尔稳定度、车辙试验、低温单轴压缩试验以及导温导热试验,评价珍珠岩改性效果.试验结果表明,膨胀珍珠岩能够提高基质沥青的软化点和针人度指数、降低基质沥青的温度敏感性;同时,能够在一定程度上改善混合料的高、低温性能,极大地降低混合料的导温、导热系数.     

反应性助剂对SBS改性沥青的化学改性研究

通过在SBS改性沥青中加入反应性助剂,用化学改性的方法使聚合物SBS中的C=C与沥青中的活性基团发生交联、接枝、加成等化学反应。沥青性能测试结果表明,加入含活性基团较多的有机胺类反应性助剂后,SBS改性沥青的软化点提高了48%,高温性能得到了明显改善。加入含芳香类物质较多的酯类反应性助剂后,SBS改性沥青的高、低温性能都有较大程度的提高,特别是低温延度提高率达到184%。DSC测试结果表明,反应性助剂A和B的加入提高了SBS改性沥青的温度稳定性,提高率分别为22%和8%。同时TGA曲线也进一步证实了反应性助剂能提高SBS改性沥青的温度稳定性。SBS和沥青之间稳定空间网络结构的形成使沥青的性能得到根本改善。     

纳米改性沥青制备和路用性能研究

为提高基质沥青的路用性能,采用纳米Ⅰ作为改性剂,并选用A,B和C作为分散剂,制备了纳米改性沥青并进行路用性能评价;同时将纳米工与SBS复合进行沥青改性,以考察纳米Ⅰ对聚合物改性沥青性能的影响.对其中的优选改性方案,进行DSR和BBR试验,进一步评价其路用性能.结果表明:纳米Ⅰ可以明显改善沥青的性能,使沥青的高温性能得以显著提高;纳米粒子的表面改性对沥青的性能有显著影响,有必要开发适用于沥青的纳米粒子表面改性方案,以充分发挥粒子的纳米效应;纳米Ⅰ对SBS改性沥青的影响表现为高、低温路用性能的全面提高.     

聚氨酯改性沥青及胶浆的全温域路用性能研究

作为一种新型的聚合物改性沥青,聚氨酯改性沥青体现出良好的耐油、耐磨、耐高温、耐老化、耐撕裂性能和低温柔性好等优势。不过,针对聚氨酯改性机理及其具有优良性能的内在机理的研究还较为匮乏。从胶浆尺度对其改性机理开展相关研究,在实验室制备聚氨酯改性剂及其相应改性沥青和胶浆的基础上,研究了聚氨酯改性沥青及其胶浆在全温域内的路用性能,包括高温抗车辙性能、中温抗疲劳性能以及低温抗开裂性能。研究结果表明,掺入聚氨酯能显著改善沥青及其胶浆的高温抗车辙性能,同时能有效提高聚氨酯改性沥青及其胶浆的抗疲劳能力。并且,相比于基质沥青,聚氨酯改性剂的添加及其掺量的增加,均显著地降低了沥青在低温下的劲度模量。主要原因在于聚氨酯经过高速剪切搅拌后,能均匀分散于沥青基质中,相互交联形成网状结构,起到约束沥青分子链运动的作用,使其具备优良的工程性能。     

基于MSCR的SBS、SBR改性沥青蠕变恢复特性研究

在高温高速剪切条件下制备3%、4%、5%、6%掺量的SBS、SBR聚合物改性沥青,测试沥青的常规性能指标;基于多应力蠕变恢复试验(MSCR),研究聚合物改性沥青在100 Pa和3 200 Pa应力条件下的应变特性;采用灰色关联度方法分析沥青常规性能指标与平均应变恢复率R(P)和平均不可恢复蠕变柔量Jnr(P)的相关性。结果表明,在基质沥青中掺入SBS、SBR均能够有效改善沥青的路用性能,使沥青的针入度降低,软化点、延度、弹性恢复增大;加入改性剂后沥青的R(P)增大,Jnr(P)减小,SBS改性剂能够增大沥青复合模量中的弹性成分,进而提高沥青的蠕变恢复能力,SBR改性沥青的柔性变形能力优于SBS改性沥青;聚合物改性沥青在不同应力条件下的蠕变规律具有显著差异,在低应力条件下的蠕变恢复能力更强;聚合物改性沥青的常规性能与其平均应变恢复率R(P)和不可恢复蠕变柔量Jnr(P)具有良好相关性,可以采用蠕变性能指标来评价聚合物改性沥青的路用性能。