彩色沥青的制备与流变性能分析

利用芳烃油、石油树脂和聚合物改性剂制备彩色沥青,并通过DSR动态剪切流变仪对比分析了彩色沥青、基质沥青和SBS改性沥青的流变性能,重点研究试验温度和加载频率对复数剪切模量和相位角的影响,并利用时温等效原理建立了复数剪切模量和相位角主曲线。通过Black diagrams探讨了复数剪切模量与相位角相互关系。     

聚合物改性沥青细观结构及高温性能试验研究

针对包括内蒙古在内的西部地区常用的3种聚合物改性沥青（胶粉改性沥青、SBS 改性沥青及复合胶粉改性沥青）,利用扫描电镜（SEM）对比观察了废胶粉和 SBS 改性剂、普通沥青及3种改性沥青的微观结构形貌,发现两种改性剂均具有网状结构,3种改性沥青中橡胶粉及 SBS 改性剂都与沥青融合性良好;利用针入度粘度指数 P VN和粘温指数 VTS对3种改性沥青的感温性进行了评价,发现胶粉改性沥青具有最小的温度敏感性;利用动态剪切流变试验,通过研究复数剪切模量 G*及相位角δ随温度及频率变化的规律并利用改进的车辙因子对3种改性沥青的高温性能进行评价,得出胶粉改性沥青具有最好的高温稳定性,其次为复合胶粉改性沥青,并且从改性沥青微观结构的角度出发解释了3种改性沥青温度敏感性与高温变形性能存在此种规律的原因。     

胶粉微波活化时间对橡胶沥青分子量分布及性能影响规律

为探究胶粉微波活化时间对橡胶沥青微观分子量分布以及性能的影响,文章以经过不同微波活化时间处理后的胶粉所制得的橡胶改性沥青为研究对象,通过橡胶沥青过滤试验、凝胶色谱试验（GPC）以及动态剪切流变试验（DSR）测定橡胶沥青的大小分子量分布、复数剪切模量以及黏度,并基于此构建橡胶沥青微观分子量变化与宏观黏度指标、复数剪切模量以及橡胶沥青中的交互作用指标（IE）与填充作用指标（PE）的关联度方程。结果表明：微波活化时间对橡胶沥青的分子量排布及性能有显著影响;橡胶沥青中胶粉的填充作用（PE）对沥青性能的影响起主导作用;橡胶沥青中的大分子量（LMS）可较为准确地表征沥青的性能。     

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。     

DSR试验应变值对复合改性沥青流变性质的影响

通过试验手段对现行规程中动态剪切试验的应变控制范围进行分析,研究不同应变值对复合改性沥青胶结料流变性质的影响。试验结果表明,应变值对沥青胶结料复数剪切模量和高温劲度无显著影响,而对相位角则有显著影响,表明其粘性成分会有所增大;其温度因素对复数剪切模量和相位角影响非常显著。     

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。     

活性橡胶粉改性高粘度改性沥青的开发

针对目前应力吸收层普遍采用的橡胶沥青粘结性能不强、贮藏稳定性差等不足,该文采用活性橡胶粉对高粘度改性沥青进行改性,研究活性橡胶粉掺入量、胶粉细度、拌和时间和拌和温度对改性沥青的针入度、软化点、延度以及60℃粘度等使用性能的影响规律。试验表明:当活性橡胶粉掺入量为15%、胶粉细度为40目、加工温度为190℃、剪切时间为60min情况下所制得的高粘度改性沥青具有最佳使用性能。     

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。     

聚合物改性沥青及混合料高低温性能试验研究

胶粉改性沥青（CRMA）是将一定比例的废旧橡胶轮胎粉末加入基质沥青中而制成的一种高性能改性沥青。利用扫描电镜（SEM）对比观察了CRMA和SBS改性沥青及其混合料的外观形貌,发现橡胶粉及SBS改性剂都与沥青融合性良好,混合料中石料与CRMA沥青界面粘结性更好;通过动态剪切流变试验,得到温度和荷载作用频率对两种改性沥青流变性能的影响规律,证明CRMA具有更好的温度稳定性、低温变形能力和抗高温性能;通过小梁弯曲蠕变试验,研究了配合比相同的两种沥青混合料在-15、0、15、30和45℃5种温度下的流变特性,得到不同温度下的弯曲蠕变速率对比曲线,发现CRMA混合料比SBS改性沥青混合料具有更好的高、低温性能;通过对45℃下两种沥青混合料进行三轴压缩蠕变试验,证明CRMA沥青混合料具有更好的抗高温变形特性。     

废胶粉/天然沥青复合改性沥青流变性能与改性机理研究

为提高沥青路面的使用性能,该文分别制备废胶粉/湖沥青复合改性沥青和废胶粉/岩沥青复合改性沥青,采用动态剪切流变仪和弯曲梁流变试验研究复合改性沥青的高温和低温流变性能,并结合红外光谱测试方法对复合改性沥青的改性机理进行分析。研究结果表明：与基质沥青相比,胶粉/湖沥青和胶粉/岩沥青两种复合改性沥青62℃时复数模量分别提高了423.0%和562.6%;同时废胶粉能够减小甚至消除天然沥青对低温性能的不利影响,以胶粉/湖沥青复合改性沥青为例,在-12、-18和-24℃试验条件下,蠕变劲度较基质沥青分别降低了35%、43%和36%;在两种复合改性沥青中,废胶粉和天然沥青主要发挥物理填充作用。     

紫外光辐照下的纳米氧化锌改性沥青相态分析

为了研究不同粒径和不同掺量的纳米氧化锌改性材料对沥青性能的影响,选用粒径为20 nm、30 nm、50 nm,掺量为1%、3%、5%的纳米氧化锌颗粒分别制备纳米氧化锌改性沥青,借助动态剪切流变仪对70号基质沥青与纳米氧化锌改性沥青分别进行应变扫描、温度扫描、频率扫描等动态剪切流变试验,主要从复合剪切模量、相位角、车辙因子等评价指标研究不同粒径及不同掺量下纳米氧化锌改性沥青的黏弹特性,并且借助Han曲线、Black曲线对纳米氧化锌改性沥青的相态结构进行了分析;最后研究了纳米氧化锌改性沥青的抗紫外光老化性能。结果表明：加入适当的纳米氧化锌材料可以使沥青与之很好地融合,形成稳定的空间网状结构;纳米氧化锌可以有效地提升基质沥青的抗紫外光老化性能,且掺量越大,老化前后的复合剪切模量与相位角的变化幅度越小;推荐纳米氧化锌最佳掺量为3%,最佳粒径为30 nm。     

岩沥青改性沥青胶结料流变特性研究

针对岩沥青改性沥青胶结料的流变特性,通过动态剪切(DSR)、弯曲梁流变(BBR)、布氏旋转粘度试验,用PG分级评价体系对不同种类、不同掺量的岩沥青改性沥青进行性能测试与分析。动态剪切流变仪和弯曲梁流变仪为建立某时段蠕变曲线和劲度模量提供依据,Brookfield旋转粘度计通过计算剪切速率和剪应力测量沥青高温粘度。试验结果分析表明:加入岩沥青后沥青胶结料的PG高温等级提高、抗车辙因子增大、复数模量指数(GTS)增大、大大提高了沥青的高温稳定性和降低了温度敏感性,且随着掺量的增加变化幅度增大;岩沥青掺量控制在一定范围内,不会对沥青胶结料的低温性能产生大的不利影响。     

基于WLF公式确定DSR中不同平行板的温度适用范围

动态剪切流变仪不仅可以用来对沥青的路用性能进行分级,也可以在大温度范围内测定沥青的性能。采用动态剪切流变仪对沥青材料进行试验时,不同平行板在相同试验条件下对同种试样进行试验的数据不一定相同,并且不同半径的平行板有各自的温度实用范围,本文从时间温度等效原理入手,采用数据分析软件,对采用不同平行板进行试验得到的频率-模量曲线进行拟合,从而得到模量主曲线,确定出不同平行板的试验结果在一定频率范围内的互用范围。采用WLF公式计算出不同温度条件下对应的基准温度TS值,研究结果表明:在沥青模量一定的范围内,8 mm平行板与25 mm平行板相比更适合20℃以下的动态剪切试验,而在20℃以上,二者可以互用,这对于以后的研究提供了不同条件下选择仪器的一个参考。     

影响橡胶粉改性沥青性能的因素分析

通过室内橡胶粉改性沥青的正交试验,分析了基质沥青种类、胶粉目数、胶粉掺量对胶粉改性沥青性能的影响。结果表明胶粉掺量对橡胶粉改性沥青的性能影响最为显著,胶粉目数和沥青种类对其也有显著影响,其中沥青种类的影响最小。     

薄层罩面沥青胶结料性能试验研究

为薄层罩面实际工程选择适宜的沥青胶结料及专用改性沥青的开发研究,选用4种常用的沥青(高黏沥青、橡胶沥青、SBS改性沥青、橡胶粉/SBS复合改性沥青)进行针入度、软化点、延度、布氏黏度、弹性恢复、动态剪切流变、沥青黏附性等试验,对比分析4种沥青路用性能。研究表明:参考《公路沥青路面施工技术规范》与NovaBinder标准进行选材时高黏沥青与复合改性沥青适宜于薄层罩面;除温度敏感性和与集料黏附性外路用性能皆为高黏沥青复合改性沥青SBS改性沥青橡胶沥青;高黏沥青综合性能优于只添加了橡胶粉或SBS改性剂的橡胶沥青、SBS改性沥青和复合改性沥青,但价格昂贵,复合改性沥青较橡胶沥青与SBS改性沥青高低温性能都有了一定程度的提升但刚满足NovaBinder标准要求且与高黏沥青性能差距较大;因此最终提出开发研究薄层罩面专用沥青时可将高黏沥青中组分与橡胶粉、SBS进行复合改性,在提高沥青胶结料路用性能的同时降低改性沥青成本。     

改性沥青及混合料流变学性能研究

利用扫描电子显微镜（SEM）、动态剪切流变试验（DSR）、小梁弯曲蠕变试验及三轴压缩蠕变试验,分别从微观和宏观角度对比研究了胶粉改性沥青（CR）和SBS改性沥青及其混合料的微观结构、高温及低温对其流变性能的影响。SEM试验结果表明,橡胶粉及SBS改性剂都能与沥青达到良好共融,但在沥青混合料中胶粉改性沥青与石料界面的粘结性要优于SBS改性沥青;DSR试验结果表明,CR具有更好的温度稳定性、低温抗裂能力和高温抗变形能力;小梁弯曲蠕变试验在-15、0、15、30,45℃5种温度下对比研究了配合比相同的2种沥青混合料,得到不同温度下的弯曲蠕变速率对比曲线,试验结果表明,CR混合料比SBS改性沥青混合料具有更好的高、低温性能;此外,还进行了45℃下2种沥青混合料的三轴压缩蠕变试验,证明CR沥青混合料具有更好的抗高温变形特性。     

基于数值模型的农膜改性沥青流变性研究

为了研究废旧农膜塑料对基质沥青流变性的改性效果,采用高速剪切法制成0%、2%、3%共3种含量(质量分数)改性沥青样品并进行动态剪切流变仪(DSR)频率扫描测试。首先运用Master Curve和Black-Diagram定性分析了不同改性沥青试样的流变性;然后基于Sigmoidal、CAM和2S2P1D共3种典型的流变数值模型拟合不同改性沥青试样的复数剪切模量主曲线,对比模型参数差异量化分析农膜掺量对沥青改性效果的影响。研究结果表明:农膜改性沥青与原样沥青流变性之间存在较大差异,农膜掺量增加至3%时,农膜改性沥青呈现典型的塑性类改性沥青特征。该文选取的3种数值模型均能较好地拟合不同改性样的复数剪切模量主曲线,数值模型参数是量化区分不同沥青流变性的有效手段。因不同数值模型的构建原理存在差异,区分流变性差异的量化指标也会发生变化。     

基于反应参数的橡胶沥青流变性能及机理研究

为探究生产工艺参数对橡胶沥青性能的影响以及界定橡胶沥青内部反应类型及程度，通过布什黏度、动态剪切流变试验、凝胶渗透色谱试验等评价指标，分别对不同温度、时间、搅拌速率下橡胶沥青的性能进行研究。结果表明：温度较低时，橡胶沥青内部反应主要以溶胀为主，黏度、复数模量和车辙因子随着反应时间和速率的增加逐渐增大；当温度较高时，橡胶沥青内部胶粉颗粒溶胀迅速，胶粉颗粒随着反应时间和速率的增加而分解和降解；温度是影响橡胶沥青性能的最主要因素；不同反应温度下，LMS和橡胶沥青宏观性能具有良好的相关性。     

生物改性沥青老化过程中的流变性能研究

为探究基于动物排泄物的生物结合料对石油沥青老化过程中流变性能的影响,采用无氧环境下高温加压的热处理方法(380℃、10.3 MPa)从猪粪中提炼生物质重油,并制备生物沥青共混物,通过布氏旋转粘度(RV)试验、动态剪切流变(DSR)试验及弯曲梁流变(BBR)试验进行不同老化条件下的流变性能综合评价,并利用傅里叶红外光谱(FTIR)技术,对比分析了生物改性前后沥青老化过程中的化学组分变化。结果表明:老化前后的生物改性沥青的粘度均低于其对应石油沥青;各老化条件下,生物改性后的沥青相位角δ和复数剪切模量G*均减小,表明生物重油可提高沥青结合料的弹性,而降低其刚性;生物结合料能有效提高沥青的抗温缩开裂性能;此外,掺入生物结合料后沥青的化学组分并无明显变化,但其抗老化性能有所增强。     

微波辐射废胶粉改性沥青及混合料性能研究

采用微波辐射的方法对废胶粉表面进行改性活化,用高速剪切工艺在实验室制备了废胶粉改性沥青,基质沥青为泰州中海70号,废胶粉是由南通生产的80目(约0.3 mm),废胶粉掺量为15%。基于包括沥青常规三大指标试验、美国SHRP动态剪切流变试验、弯曲梁流变试验以及热存储稳定性试验等方法,对比分析了微波辐射废胶粉改性沥青和普通废胶粉改性沥青的性能;同时利用沥青混合料常规试验方法,研究了两种改性沥青混合料的路用性能。结果表明,微波辐射废胶粉改性沥青的高温性能、低温性能、抗老化性能和存储稳定性能均好于普通废胶粉改性沥青;微波辐射废胶粉改性沥青混合料的高温稳定性能、水稳定性能均好于普通废胶粉改性沥青混合料。