基于动态力学的直投改性技术机理及应用研究

以SBS-T为改性剂,通过干法制备不含矿粉及细集料的改性沥青混合料并加热取得其中的改性沥青结合料,通过湿法以相同掺量的LG501SBS改性剂制备SBS改性沥青,基于动态力学方法对两种工艺制备的改性沥青结合料进行改性剂网络结构强度评价及软化点、延度宏观指标分析,研究SBS-T直投改性剂在拌和时对沥青的作用机理;通过干法、湿法两种工艺分别制备相同改性剂掺量的AC-16沥青混合料并进行试验,评价SBS-T对沥青混合料的改性效果。结果显示,随着发育时间的增加,湿法制备的改性沥青的改性剂网络强度逐渐增强而后趋于稳定,其稳定值与干法制备改性沥青的网络结构强度相仿;两种工艺制备的改性沥青性能指标基本一致,干法工艺的低温性能更优;干法制备的混合料的性能指标超过规范要求,部分指标优于湿法,改性作用明显;在干法拌和过程中,SBS-T中的改性剂能迅速溶于沥青并发生交联反应形成稳定的三维网络结构,显著提高沥青及沥青结合料的宏观指标。     

低剂量SBS对改性沥青及沥青混合料的影响

通过对不同掺量SBS改性沥青和沥青混合料性能指标试验,提出了低剂量SBS改性剂的合理掺量范围和技术指标评价标准,为低剂量改性沥青的加工生产与应用提供了依据.研究结果表明,低剂量SBS改性沥青混合料基本可达到普通改性沥青混合料的性能指标,而其经济一性能指标则优于普通改性沥青.     

红外光谱法定量分析SBS改性沥青的方法研究

SBS掺量是控制改性沥青质量、保证改性沥青路面路用性能的关键指标,现阶段迫切需要形成一种快速、高精度的量化检测方法。文中通过对基质沥青、SBS改性剂和SBS改性沥青红外光谱图的分析,得出966cm~(-1)是SBS结构中反式丁二烯的特征峰,可作为SBS定量检测的特征参数;1 377cm~(-1)是基质沥青特有的吸收峰,可作为标准使用;利用朗伯-比尔定律测量SBS改性沥青光谱图的特征峰,建立了A966/A1377评价指标,通过5种不同SBS掺量试验结果的线性回归分析,形成了SBS含量的检测方法,精度分析显示其相对误差较小,精确度可达1%以上。     

西宁南绕城高速公路SBS改性沥青试验研究

以西宁南绕城高速路面工程为依托,针对该地区独特的气候特点,主要研究SBS改性剂、增容剂、稳定剂对西宁南绕城高速公路SBS改性沥青技术性质的影响,提出适合西宁南绕城高速公路的SBS改性沥青路用性能指标控制标准。结果表明:适用于西宁南绕城高速公路的SBS改性沥青SBS改性剂掺量为4.5%,增容剂掺量为1.5%,稳定剂掺量为2.0‰;在此SBS改性沥青的前提下,对其低温性能进行验证,在-18℃及以上温度,SBS改性沥青符合美国SHRP低温性能指标。     

SBS聚合物在沥青中溶胀直径及其与沥青性质的关系

为研究SBS改性沥青微观结构量化指标与沥青性质之间的关系,采用4种SBS改性剂、3种基质沥青、3种SBS改性剂掺量制备14组SBS改性沥青进行荧光显微镜取样观察,选择400倍荧光显微图像为研究对象,借助MALTAB图像处理功能、Auto CAD软件以及微积分思想提出一种SBS改性沥青微观结构中SBS溶胀直径计算的方法,即SBS在沥青中溶胀相互联结之后形成的网络状、棒状、云状等结构的平均直径;测试了14组SBS改性沥青的溶胀直径,结合荧光显微图像分析了SBS溶胀直径与SBS改性沥青路用性能指标之间的关系。研究认为SBS溶胀直径在2.4~2.6μm时具有较高的改性性能和均一稳定的微观溶胀状态,SBS溶胀直径可以更加全面地反映出SBS改性沥青的本质属性。     

SBS改性沥青改性剂含量测定方法研究

为解决SBS沥青改性剂添加含量的质量控制问题,采用红外光谱仪对SBS改性剂不同掺量(沥青质量的2%、3%、4%、5%、6%)下的改性沥青样本的特征吸收峰进行了红外扫描测试,以表征SBS改性剂和基质沥青的966cm-1和813cm-1特征吸收峰面积S966和S813为分析对象,利用统计分析方法将S966、S966/S813、S966/(S966+S813)分别与SBS改性剂掺量进行曲线拟合,研究发现S966/(S966+S813)与SBS改性剂掺量的线性回归相关系数最高,达到0.9874,可以作为SBS改性剂含量测定的标准曲线。利用标准曲线可以对实际工程中未知待检样改性沥青的SBS改性剂含量进行计算,实现改性沥青路面的有效施工与质量控制。     

SBS改性沥青低温性能评价

与基质沥青相比,SBS改性沥青的低温性能更加复杂,因此,选用更合适的评价指标是必要的。采用测力延度试验,本文分析了不同SBS改性沥青在不同温度,不同改性剂掺量下的性能变化特点。选用柔量D/FZ,应力差值比(F1-FZ)/(F0-FZ)和能量比W2/W1作为评价指标并加以阐述,以更有效地评价SBS改性沥青的低温性能。     

基于荧光显微图像的SBS面积比计算方法研究

以SBS改性沥青400倍荧光显微图像为研究对象,借助MATLAB图像处理功能,提出一种SBS改性剂在SBS改性沥青中所占面积比的计算方法。按照新方法确定了SBS剂量为3%,4%,5%的SBS面积比,并在二维荧光显微图片中通过改性前后SBS改性剂与基质沥青质量、密度、体积的换算得到SBS改性剂膨胀的倍数,分析了SBS面积比与SBS掺量、针入度、软化点、延度的关系。结果表明:该方法可以在30 min内完成SBS面积比的计算;SBS改性剂在3%,4%,5%质量比掺量下的SBS面积比分别为23.25%,37.22%,44.33%,改性后SBS改性剂分别膨胀了6.13,6.68,6.12倍;在SBS质量比3%~5%范围内,SBS掺量越多,SBS面积比就越大;随着SBS面积比的增大,软化点、延度随之增大,针入度随之递减;荧光显微图片中SBS面积比较大的SBS改性沥青具有较高的改性性能。     

基于红外光谱法测试改性沥青SBS含量的影响因素分析

采用红外光谱仪,分析了不同类型改性剂、不同掺量橡胶粉对改性沥青SBS改性剂含量测试结果的影响。结果表明:不同类型的SBS改性剂含量均可采用红外光谱法进行检测,按混合型SBS拟合曲线回归得到的SBS含量更加接近实际掺量;在SBS含量一定的条件下,少量的橡胶粉掺入对SBS含量测试结果几乎无影响,但随着胶粉掺量的提高,则会使SBS改性剂含量测试结果呈增大趋势,对于此类复配改性沥青,SBS含量的测试还需要补充其他测试条件。     

直投式改性剂对SBS改性沥青流变特性影响研究

采用不同掺量的直投式改性剂对SBS改性沥青进行改性,并进行了不同改性剂掺量下,改性沥青的PG高温分级试验、MSCR试验和主曲线测试。PG分级试验结果表明,改性剂掺量的提高,能够显著提升SBS改性沥青的高温分级。MSCR试验结果表明,直投式改性剂能够显著降低SBS改性沥青蠕变回复率的温度敏感性,改善SBS改性沥青的抗永久变形能力和其对于高温的温度敏感性,并能在一定程度上降低改性沥青的应力敏感性。主曲线测试结果表明,CAM模型对于添加直投式改性剂的SBS改性沥青拟合程度较高,且拟合程度随着改性剂掺量的提高而增加。直投式改性剂能够提高SBS改性沥青在较低频率区域范围的模量,对于改性沥青在高频区的影响较小。     

基于TFOT试验的SBS改性剂掺量检测方法研究

为准确检测SBS改性剂的掺量,保证SBS改性沥青的性能,通过163、168、173、178、183℃的TFOT试验,研究改性剂掺量分别为1%、2%、3%、4%、5%的SBS改性沥青的针入度、软化点、5℃延度、135℃运动黏度、弹性恢复随老化温度的变化规律,得出不同改性剂掺量的SBS改性沥青的延度随老化温度变化规律一致,因此采用5℃延度-老化温度曲线检测SBS改性剂掺量。结果表明:利用5℃延度-老化温度曲线检测SBS改性剂掺量的方法是合理的。     

哈萨克斯坦SBS改性沥青制备及试验研究

为了进一步优化SBS改性沥青性能,从而提高沥青混凝土路用性能,文章选用两种标号基质沥青和两种SBS改性剂制备改性沥青,对制得不同SBS掺量的改性沥青常规性能、低温性能和高温性能进行系统的分析评价。结果表明:基质沥青为БНД100/130时,两种SBS最佳掺量为3%;基质沥青为БНД130/200时,两种SBS最佳掺量为4%。研究结果为哈萨克斯坦某公路改造项目的SBS改性沥青配方选择提供依据。     

SBS改性沥青及其混合料高温性能试验对比分析

为了研究不同SBS种类与其掺量对SBS改性沥青和其混合料高温性能的影响,从多个维度对其高温性能进行敏感性分析。采用动态剪切流变试验(DSR)、车辙试验、汉堡浸水车辙试验对不同SBS掺量的星型、线型SBS改性沥青和混合料进行研究分析。试验表明,SBS改性沥青的G^*与G^*/sin δ对SBS掺量的敏感度随掺量的增加而提高,对改性剂类型的敏感度随SBS掺量的增加而降低。J_nr对SBS掺量的敏感度随掺量的提高而下降,而对SBS类型的敏感度随SBS掺量的升高而增加。改性沥青混合料的动稳定度随着SBS掺量增加而增加,并且其对SBS改性剂类型更为敏感。数据归一化结果展现了DSR振荡试验对SBS掺量较为敏感;车辙试验和汉堡浸水车辙试验表明混合料对SBS改性剂的类型更为敏感,星型SBS改性沥青的高温性能更加优异。     

基质沥青标号对SBS改性沥青低温性能的影响

SBS改性沥青的低温性能受到基质沥青标号、油源和改性剂结构、掺量的共同影响。基质沥青的标号是一个重要的影响因素。为此,以动态剪切流变仪(DSR)实测的玻璃化转变温度(Tg)为评价指标,针对线型SBS改性沥青,分析了不同掺量下基质沥青的标号对SBS改性沥青低温性能的影响。结果表明,基质沥青的标号对低温性能有重要影响,这种影响受到改性剂掺量的限制,掺量越大,影响越大。     

厂拌热再生SBS改性沥青优化设计方法研究

为了合理地提高旧沥青混合料掺配比例、利于再生沥青路面技术的推广应用,提出了一种综合考虑再生沥青技术性能和经济效益指标要求的再生沥青优化设计方法。结合厂拌热再生SBS改性沥青路面工程,系统地测试了新、旧SBS改性沥青和再生剂不同掺配比例(旧沥青掺量占新旧沥青总量的0%,20%,30%,40%,100%;再生剂掺量占旧沥青的0%,4%,8%,12%)时的再生SBS改性沥青性能指标,并对比单一使用再生剂或新沥青再生与复合使用再生剂和新沥青再生两种测试结果发现,新沥青、再生剂都能够改善旧SBS改性沥青的性能,但单一再生的SBS改性沥青低温性能差,而应用复合再生方式能有效改善再生沥青的低温性能。为确定复合再生时旧沥青与再生剂掺量的合理范围,拟合了再生SBS改性沥青性能指标与旧沥青掺量、再生剂掺量的关系式,并计算了新SBS改性沥青混凝土路面费用与再生SBS改性沥青混凝土路面费用差值随旧沥青掺量、再生剂掺量的变化关系。根据再生SBS改性沥青技术指标要求,确定了旧沥青掺量和再生剂掺量的优化取值范围。指出一般情况下厂拌热再生SBS改性沥青混凝土路面费用明显低于新铺热拌SBS改性沥青混凝土路面费用,旧沥青混合料用量可达42%,突破了《公路沥青路面再生技术规范》的推荐范围。考虑再生沥青性能指标测试误差影响,剔除试验误差后旧沥青混合料用量为35.2%。     

线型与星型SBS复配制备改性沥青性能研究

为了降低SBS改性沥青生产成本,同时发挥线型与星型SBS改性剂的优点,本研究安排了5种线型与星型SBS改性剂掺配比例(3∶7、4∶6、5∶5、6∶4、7∶3),检验了3种复配SBS改性剂掺量(3.0％o、3.5％和4.0％)下改性沥青的技术参数的变化,并与单掺星型和线型SBS的改性沥青技术指标进行了对比分析.结果表明:复配SBS改性沥青技术指标普遍优于线型以及星型SBS改性沥青;当星型与线型SBS改性剂掺配比在6∶4范围内就能满足规范要求;复配SBS是一种性价比更高的改性沥青生产方式.     

SBS及粒化物掺量对改性沥青性能指标影响研究

性能优越的改性沥青并不是改性剂添加得越多或者越少就好,而是有一合理的改性剂添加剂量或范围。从改善沥青混合料高温性能的角度出发,着重进行了SBS及粒化物不同掺量对复合改性沥青性能指标的影响研究。结果表明:SBS与粒化物对针入度及延度改善效果有协同互补作用;就提高高温性能而言,一般SBS掺量4%、粒化物3%为佳;粒化物的掺入可有效改善基质沥青的粘度。     

微表处技术在高等级公路路面养护中的应用研究

为了比较SBS改性乳化沥青与橡胶粉改性沥青在微表处技术路面养护中的效果差异,通过对两种改性材料含量的筛选与控制,得到了两种改性材料在与沥青混合后的指标,选取其中指标结果较好的掺量范围:SBS改性剂掺量取3%~7%左右,橡胶粉最佳掺量为10%~15%左右。并且通过试验对两种混合料的路用性能做出评价,得出:SBS改性沥青材料作为路面材料在微表处技术中的车辙性能更优,而橡胶粉沥青材料作为路面材料在微表处技术中的抗滑性能更优。     

SBS改性沥青的RTFOT微观老化机理

为了研究SBS改性沥青的微观老化机理,选择壳牌70~#基质沥青和3501线型SBS为原材料,通过室内高速剪切设备制备了SBS掺量分别为3%,4%,5%的SBS改性沥青。采用常规指标试验、傅里叶变换红外光谱、荧光显微镜分析了不同SBS掺量的改性沥青在不同老化时间下的性能指标、化学组成和微观分布的变化规律。采用双键保持率和凝胶含量分析了SBS改性剂随着热氧老化时间延长的变化规律。结果表明:随着老化时间延长,SBS改性沥青的针入度和延度逐渐下降,针入度指数上升,当量软化点增高;当SBS掺量小于5%时,针入度显著下降,软化点逐渐上升,而当SBS掺量为5%时,出现针入度降幅先大后小,软化点先降后升的两阶段变化;随着老化时间延长,BI指数逐渐下降,CI指数和SI指数均上升,这说明沥青老化过程中主要发生的是吸氧反应,生成羰基和亚砜基;老化85 min时,改性剂颗粒进一步吸收沥青中的轻质组分溶胀并部分溶解,此时分布状态接近两相连续结构,进一步证实了两阶段变化是5%掺量改性沥青的特征;随着热氧老化时间延长,SBS双键保持率下降,凝胶含量上升,表明SBS改性剂在老化过程中既发生了降解,又发生了交联反应,且降解和交联的速率随着老化时间延长而增大。     

SBS聚合物改性剂与基质沥青的配伍性研究

对不同类型、不同牌号的SBS和不同的基质沥青,采用不同掺配按照相同的加工工艺制备SBS改性沥青,通过技术指标试验来分析SBS类型、牌号、掺量和基质沥青对SBS改性沥青性能的影响,结果表明:星型SBS的改性效果并不一定优于线型SBS,但线型SBS较星型SBS与同一种基质沥青有更好的相容性;SBS嵌段比为30/70的SBS的改性效果优于嵌段比为40/60的SBS;与同一类型的SBS改性剂相容性越好的基质沥青,其改性效果越好;而同一种SBS改性沥青的改性效果随SBS改性剂掺量(小于5.5%)的增大而提高。