短期老化对聚合物改性沥青流变学特性的影响

为了探究短期老化作用对聚合物改性沥青的流变性能产生的影响,利用扫描电子显微镜(SEM)、动态剪切流变试验(DSR)、重复蠕变恢复试验(RCRT),从宏观与微观角度对短期老化前后的橡胶粉改性沥青和SBS改性沥青四种沥青试样进行沥青微观结构以及高温流变性指标评价。SEM试验结果表明短期老化作用使沥青的组分和改性剂结构发生改变而导致沥青与改性剂结合情况变差,沥青变硬;通过DSR与RCRT试验结果可知无论老化前后在不同温度及频率下橡胶粉改性沥青均较SBS改性沥青具有较强的抗变形能力,且短期老化对SBS改性沥青产生的影响要大于橡胶粉改性沥青。     

改性再生剂对老化沥青的再生效果分析

为了解决老化改性沥青的再生问题,并分析其再生效果,将改性再生剂掺入老化沥青中,分析了老化沥青针入度、延度、软化点和弹性恢复的变化规律,并通过扩散针入度试验分析了改性再生剂的渗透性。结果表明,改性再生剂对老化改性沥青的性能具有一定的再生效果,渗透性很好。研究结果为老化再生沥青的再生提供了依据。     

高黏复合改性橡胶沥青技术性能研究

采用弯曲梁蠕变试验、线性振幅扫描试验分析高黏复合改性橡胶沥青的流变性能,并对其与SBS、高黏沥青进行了黏度试验和储存稳定性试验分析,研究了3种沥青的抗紫外线老化性能,最后采用显微镜分析了3种沥青的微观结构。结果表明:相较于SBS改性沥青和高黏沥青,高黏复合改性橡胶沥青的弹性恢复性能、低温抗开裂性能、疲劳性能和抗紫外线老化性能更优;高黏复合改性橡胶沥青具有高温黏度小、低温黏度大的特点,比高黏沥青更易于施工;另外,高黏复合改性沥青的储存稳定性显著提高,可实现橡胶沥青的工厂化生产。     

高黏复合改性橡胶沥青技术性能研究

采用弯曲梁蠕变试验、线性振幅扫描试验分析高黏复合改性橡胶沥青的流变性能,并对其与SBS、高黏沥青进行了黏度试验和储存稳定性试验分析,研究了3种沥青的抗紫外线老化性能,最后采用显微镜分析了3种沥青的微观结构。结果表明:相较于SBS改性沥青和高黏沥青,高黏复合改性橡胶沥青的弹性恢复性能、低温抗开裂性能、疲劳性能和抗紫外线老化性能更优;高黏复合改性橡胶沥青具有高温黏度小、低温黏度大的特点,比高黏沥青更易于施工;另外,高黏复合改性沥青的储存稳定性显著提高,可实现橡胶沥青的工厂化生产。     

生物再生剂再生沥青流变性能研究

为研究生物再生剂再生胶结料的流变性能,分析比较了基质沥青及SBS改性沥青的原样、老化沥青及不同掺量下的再生沥青流变性质。首先,通过旋转薄膜烘箱、压力老化获取了长期老化沥青,随后将老化的沥青与5%和10%的生物再生剂混合制备再生沥青,最后通过黏度试验、温度扫描及弯曲蠕变试验测试了原样沥青、老化沥青及再生沥青的流变性能。试验结果表明,生物再生剂的加入会使得老化沥青的各项性能向原始沥青靠近,其中车辙因子及黏度变化尤为明显,表现为添加10%的生物再生剂有助于将长期老化沥青的和易性和抗车辙能力恢复到原来的水平,但是疲劳因子及低温性能影响较弱,表现为添加10%的生物再生剂后两种老化沥青的疲劳因子仅降低30%,离原样沥青差距明显。此外,对比两种沥青的再生沥青可以发现,SBS改性沥青的再生需要考虑的情况更为复杂,简单的组分调和无法使得老化的改性沥青性能得到良好恢复。     

再生PE改性沥青混合料高温性能研究

采用车辙、单轴静压蠕变和重复加载蠕变试验,对比分析PE改性沥青混合料老化前后及再生前后的高温性能,并评价再生后PE改性剂的改性效果。首先对PE改性沥青混合料进行级配设计并确定其最佳沥青用量;然后,对PE改性沥青混合料进行试验室模拟短期老化和长期老化,测试老化PE改性沥青混合料的高温性能;最后,对长期老化后的混合料,进行试验室模拟热再生,再生时,新料分别采用PE改性沥青混合料和普通70#道路沥青混合料,试验对比两类再生沥青混合料及老化前后PE改性沥青混合料的高温稳定性能。结果表明:旧PE改性沥青混合料经不同方式再生后其高温流动性能可获得不同程度的恢复,其中70#普通沥青的作用更为明显,这也说明PE改性沥青对再生沥青混合料仍发挥着改善高温稳定性的作用。     

SBS改性沥青的老化与再生研究

随着我国沥青路面再生利用的逐渐增多,沥青的老化与再生成为研究的重点。本文在室内制备SBS改性沥青和选取再生剂,对SBS改性沥青的老化与再生特性展开研究,并与基质沥青进行比较,结果表明SBS改性沥青的各项性能指标随着老化程度的加深而逐渐下降,再生剂通过组分调和可以一定程度上恢复老化沥青的性能指标,但其对老化SBS改性沥青的延度和软化点恢复效果并不理想,并不能真正意义上实现SBS改性沥青的再生。     

Sasobit改性沥青的结构与性能研究

在Pen 60/80基质沥青中加入不同含量的Sasobit,应用常规的沥青性能试验(针入度试验、粘度试验、组分试验等)测试Sasobit改性沥青分别在15℃,25℃,30℃的针入度和软化点,以及60℃,120℃,135℃的粘度和组分等性能指标;通过旋转薄膜加热试验(RTFOT)和压力老化容器(PAV)试验模拟沥青的短期老化和长期老化,评价Sasobit改性沥青的耐久性。同时,利用凝胶色谱仪(GPC)和红外光谱仪(IR)测试Sasobit改性沥青的分子量分布、官能团变化等微观性能,分析Sasobit对沥青宏观性能、官能团以及分子量等微观性能的影响,定性地建立Sasobit改性沥青微观性能与宏观性能之间的关系,从微观角度分析Sasobit改性沥青的性能变化规律。结果表明:在沥青中加入Sasobit后,Sasobit与沥青中的—OH和C—H发生了化学反应,这些化学反应导致沥青中出现了新的芳香族C—O键,并使得Sasobit的长链烷基与沥青中的沥青蜡发生了共晶,因而改变了沥青的晶体结构、组分比例以及胶体结构,使沥青的性能有了明显的改变,提高了沥青的高温性能,降低了沥青的低温性能;这一点与在沥青混合料中加入Sasobi...     

复合再生剂对老化SBS改性沥青性能和结构的影响研究

将复合再生剂和普通沥青再生剂分别用于老化SBS改性沥青的再生,通过再生沥青的物理性能、化学组成分析和红外光谱测试研究了两种再生剂对老化SBS改性沥青性能和结构组成的影响。物理性能测试结果表明:复合再生剂对老化SBS改性沥青物理性能的恢复作用优于普通再生剂,当复合再生剂的掺量达到老化沥青质量的8%时,再生SBS改性沥青的性能基本接近老化前SBS改性沥青的性能;红外光谱和化学组成测试结果显示:普通再生剂只能调节老化SBS改性沥青中基质沥青的化学组成,无法修复SBS断裂的分子链,而复合再生剂不仅能调节老化SBS改性沥青中基质沥青的化学组成,还可通过其分子结构中的极性环氧基团与SBS的降解产物发生化学反应以修复SBS因老化发生降解的分子链。     

长寿命复合路面面层沥青老化特性及就地热再生材料特性研究

为研究长寿命复合路面面层沥青老化特性及就地热再生材料特性,采用钻芯取样、常规性能试验、运动黏度试验、DSR试验、BBR试验、红外光谱试验,从外观、宏观、微观全方位分析其老化及再生性能。研究结果表明:复合路面长期老化后面层宏观病害典型表现形式为纵、横向裂缝;旧沥青25℃针入度大于20(0.1mm),但延度数值偏小,基础数据满足现行再生规范就地热再生技术要求;适量再生剂可改善旧沥青高低温性能,但随再生剂掺量增多,某些指标可能会超出规范要求;再生剂的加入改善了沥青流变学特性和微观组分,使旧沥青中轻质组分增多,弹性成分减少,黏性成分增多,并改善了旧沥青低温性能;旧沥青和再生沥青红外光谱图主吸收峰相近,但吸光度不同,表明再生剂的加入未引入新物质,二者化学成分相似且发生了物理共融现象。     

顺酐化再生剂的再生效果及再生机理研究

根据专利《一种沥青再生剂及其制备方法和应用》(专利号：2018107948408)制备顺酐化再生剂，并通过沥青的针入度、延度、软化点、黏度和车辙因子试验，测试该再生剂的再生效果。结果表明，顺酐化再生剂技术指标满足RA-5等级，老化后的基质沥青、改性沥青中加入顺酐化再生剂后，其抗低温性能均有明显提高。改性沥青135℃旋转黏度及车辙因子测试结果表明，顺酐化再生剂的加入能增加沥青黏度，但对耐高温性能不利。从微观组成探究再生剂的作用机理，沥青的老化实质上是组分的转移，加入再生剂后，补充老化沥青中的轻质组分，使得沥青中的分散剂及分散相逐渐趋于稳定，进而增加沥青黏度，恢复老化沥青的抗低温性能，但轻质组分的增加对沥青的耐高温性能不利。     

短期老化对聚合物改性沥青流变性能的影响

针对内蒙古地区改性沥青应用特点,为研究短期老化作用对两种聚合物改性沥青:橡胶粉改性沥青(CR)、SBS改性沥青流变性的影响,利用动态剪切流变仪(DSR)分别对两种沥青原样及经旋转薄膜烘箱老化(RTFOT)后的沥青试样进行动态剪切试验和重复蠕变恢复试验,通过对流变参数复合模量G*、相位角δ、以及动力粘度η的分析,研究了两种聚合物改性沥青的流变学特性;并利用扫描电子显微镜对各沥青试样的微观结构形态进行观察,从微观角度揭示了不同沥青性能存在差异的原因。结果表明:短期老化作用使沥青变得硬脆,且可以提高改性沥青的高温抗变形能力和变形恢复能力;短期老化作用对SBS改性沥青的影响较对CR改性沥青大;短期老化使沥青的抵抗流体流动的能力增强。     

热再生施工中SBS改性沥青老化与再生效果评价

采用智能化监测设备获取就地热再生高温加热后的沥青路面温度分布,研究就地热再生施工过程中高温加热对SBS改性沥青的老化与再生效果的影响;采用常规试验和红外光谱分析,对比室内外再生效果的差异。结果表明：沥青经过长期自然老化后低温性能下降,黏性增强,再生剂加入可改善老化沥青的低温延展性能,红外光谱分析表明,再生剂加入有助于调整老化沥青的组分。就地热再生高温加热后沥青路面的表面温度可达230℃,原路面老化改性沥青经过加热机高温加热后发生二次老化,此外,现场再生沥青的性能并没有得到有效改善。综合室内外原路面老化沥青的再生效果,提出需根据原路面老化沥青的现场再生情况,为现场施工质量的保证留出一定的再生剂余量。     

基于红外光谱分析下高黏沥青老化非线性模型

目前影响沥青混合料长期性能的根本原因在于其中的沥青发生老化反应。为了明确并透彻地摸清高黏沥青老化过程中各组分具体发生的变化,明确高黏沥青老化微观层次原因,建立高黏沥青非线性模型,比较不同高黏沥青抗老化性能的差异性。本文采用傅里叶红外光谱分析仪测定橡胶粉与SBS双改性沥青、TPS改性高黏沥青和橡胶粉改性高黏沥青老化后的微观性能,探究高黏沥青老化时的微观变化,构建高黏沥青老化的非线性模型。结果表明：建立的非线性模型可以很好地模拟由于高黏沥青老化带来的微观变化,具体表现为羧基和亚飒基含量上升、丁二烯基含量变少;双改性高黏沥青抗老化性能最佳,TPS改性高黏沥青其次,橡胶粉改性高黏沥青稍差。     

高掺量厂拌热再生改性沥青混合料路用性能研究

为了进一步推动与落实高掺量RAP再生混合料的发展与应用,提出了一种添加再生剂再生老化沥青,同时添加复合改性剂或高黏改性剂提升再生沥青混合料性能的双改性技术路径。通过固定RAP掺量为50%,基于马歇尔试验确定试验配比,在此基础上添加髙黏改性剂或复合改性剂制备再生改性沥青混合料,并与只添加再生剂的再生混合料进行高温性能、低温性能和水稳定性对比。试验结果表明：相比于单独再生剂的改性,进行双改性的高掺量RAP厂拌热再生改性沥青混合料高温性能均有提高,复掺复合改性剂和髙黏剂分别提高了15%和3%;水稳定性基本保持稳定,无明显提高;低温性能通过双改性分别获得16%的提升并满足了路用技术要求。研究解决了高掺量RAP再生混合料低温性能无法满足新建道路对改性沥青沥青混合料要求的问题。     

SBS/橡胶粉复合改性SH型混合生物沥青工艺及机理

为探究复合改性技术提升混合生物沥青路用性能的工艺及机理,针对特定来源的SH型生物沥青,将其与石油沥青共混制备混合生物沥青后进行SBS/橡胶粉复合改性,研究改性顺序及改性剂掺量对复合改性沥青常规路用性能的影响、生物沥青掺量对改性剂溶胀特性与复合改性沥青高温及低温性能的影响,由此确定混合生物沥青复合改性工艺;利用多应力重复蠕变恢复（MSCR）、弯曲梁流变（BBR）和频率扫描（FS）试验评价复合改性沥青的流变特性;借助红外光谱（IR）化学官能团分析以及荧光显微镜（FM）和原子力显微镜（AFM）微观形貌观测分析揭示混合生物沥青复合改性机理。研究结果表明：SBS掺量为2.5%,橡胶粉掺量为18%（内掺）时,按照先SBS改性后橡胶粉改性的顺序制备的复合改性沥青的常规路用性能均较优;生物沥青掺量为15%时改性剂溶胀特性与复合改性沥青的高温及低温性能均较佳;SBS/橡胶粉复合改性在显著提升混合生物沥青弹性恢复率与m值的同时还降低了其不可恢复柔量与劲度模量,即改善了混合生物沥青的高温稳定性与低温抗裂性,且此结果与FS复数模量主曲线结果相一致;生物沥青可有效增溶聚合物改性剂并增强聚合物相网络结构,从而显著提升沥青复合改性效果;对混合生物沥青进行SBS/橡胶粉复合改性后未出现新的特征吸收峰,此复合改性过程属于物理变化;沥青厂生产的复合改性沥青性能优于实验室水平制备的复合改性沥青。     

聚氨酯前驱体基化学改性沥青及其改性机理

环保耐久材料的研究与应用对实现道路工程可持续发展具有重大的意义,采用以异氰酸酯为活性官能团的聚氨酯前驱体基反应型改性剂（PRM）制备改性沥青在环境保护和性能提升方面展现出了显著价值。采用"微观-介观-宏观"的跨尺度表征方法,对PRM改性机制进行了详细分析。通过与SBS改性沥青进行对照,评价了PRM改性沥青的流变学性能和抗热氧老化性能,明确了PRM改性沥青混合料的路用性能。研究结果表明：PRM改性过程存在明显化学变化,依托于改性过程中生成的氨基甲酸酯和脲等官能团,能够在沥青内部建立基于沥青质组分的共价交联网络结构。这一过程不仅促使沥青组分发生选择性聚集和沥青质重新构型,同时增大了沥青的表面自由能,从而获得更加稳定的内部结构。PRM改性沥青较基质沥青温度敏感性有所降低,展现出了良好的抵抗高温永久变形、抵抗疲劳破坏、抵抗低温开裂和抵抗热氧老化的能力。与SBS改性沥青相比,PRM在提升沥青高温性能、抗疲劳性能和抗热氧老化性能方面具有明显优势,并有望将改性沥青生产温度降低至140℃~150℃。结合沥青混合料路用性能测试结果,2.5%改性剂掺量PRM改性沥青混合料展现了与4%改性剂掺量SBS改性沥青混合料相当的低温性能、更好的高温性能和水稳定性能,PRM在提升沥青混合料路用性能方面具有显著优势。     

老化SBS改性沥青再生性能试验研究

为揭示老化SBS改性沥青的再生规律和指导再生沥青设计,分别测试了应用新SBS改性沥青和再生剂再生老化SBS改性沥青的性能,并回归了再生沥青性能与新沥青、再生剂掺量的关系。研究结果表明,再生SBS改性沥青的高温性能好,低温性能不能得到有效地改善,必须采取新SBS改性沥青与再生剂复合再生方式。由于SBS改性剂交联网络结构在老化前后的差异,再生SBS改性沥青软化点随新沥青和再生剂掺量的增加呈现出相反的发展趋势。再生SBS改性沥青的黏度、针入度与新沥青、再生剂掺量之间非线性关系可采用两相液体混溶模型描述,软化点、延度与新沥青或再生剂掺量之间分别具有良好的线性和指数关系。     

再生剂对SBS改性沥青宏观性能与微观结构的影响

通过制备SBS改性剂掺量为0～5.0%的改性沥青并测试针入度、软化点、5℃延度、弹性恢复以及旋转黏度,研究了改性沥青宏观指标与SBS改性剂掺量间的联系。改性沥青再生试验表明：含SBS改性剂成分的B再生剂比普通A再生剂对老化改性沥青再生效果更好,抗老化能力也更为优异。采用红外光谱测试以及荧光显微镜成像对改性沥青中SBS改性剂含量进行定量以及定性的测定,并与改性沥青宏观指标相对应。改性沥青老化后其SBS改性剂含量降低,仅使用再生剂对其进行再生并不能恢复SBS改性剂含量,A/B新旧混合沥青中SBS改性剂含量进一步提升,可以达到3.05%的较高含量。采用动态剪切流变(DSR)试验研究改性沥青的高温抗车辙能力,老化后回收沥青的高温稳定性增强,掺入再生剂会降低其高温抗车辙能力,再生沥青、新旧混合沥青与新改性沥青的高温特性相似。     

橡胶沥青4组分试验分析及其改性机理

为深入分析橡胶粉加入对基质沥青化学组分及宏观指标的影响,进行了橡胶粉改性沥青四组分试验,并对基质沥青宏观指标与橡胶改性沥青宏观指标进行了研究,分析了橡胶粉对沥青的改性机理与加工工艺。结果表明,橡胶粉能有效提高基质沥青的各方面性能,对于沥青混合料路用性能的提高具有积极意义。