微胶囊沥青胶浆流变性能变化规律

通过界面聚合法制备了沥青再生剂为囊芯材料的路用微胶囊(self-healing microcapsules, SHM)。为评价SHM对沥青胶浆流变性能的影响,制备了不同SHM掺量(质量分数分别为0、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%)的70号基质沥青胶浆和SBS改性沥青胶浆。通过动态剪切流变试验(DSR)和弯曲梁流变试验(BBR)对SHM沥青胶浆的流变性能进行了试验研究。结果表明:随着SHM掺量的增加,沥青胶浆的车辙因子G^*/sinδ降低24%～31%左右,当SHM掺量大于0.6%时,沥青胶浆的高温流变性能不再发生明显变化;随着SHM掺量的增加,SHM沥青胶浆的蠕变劲度模量S逐渐减小,同时蠕变速率m逐渐增大,说明SHM能显著提升沥青胶浆的形变恢复能力。     

改性沥青的高温性能评价指标研究

为准确评价改性沥青的高温性能,通过常规性能试验和动态剪切流变试验测试复合SBS改性沥青、胶粉改性沥青、SBS改性沥青的当量软化点、车辙因子、等效黏度等高温性能指标,同时分析老化对改性沥青各高温性能指标的影响。研究表明:G^*/(sinδ)⁹对相位角敏感程度较高,相比于G^*/sinδ,其更适合评价和表征改性沥青的高温性能。G^*/(sinδ)⁹的临界温度T明显高于G^*/sinδ,而G^*/sinδ的T值不宜用来计算表征改性沥青的高温性能分级。η’=sinδ-4.8628G^*/ω与抗车辙因子G^*/(sinδ)⁹的相关性最好,相关系数均在0.9以上,更适合作为改性沥青的高温性能评价指标。复合SBS改性沥青高温性能最优,胶粉和SBS改性剂复合改性相比于胶粉或SBS改性能够有效提高沥青的黏度和弹性。     

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。     

高模量沥青结合料流变特性

为提高沥青路面的耐久性,丰富长寿命路面结构组合方案,急需对沥青结合料高模量技术开展深入研究。研究围绕2种高模量技术手段,采用常见的高模量剂HM-A制备改性沥青以及20号硬质沥青,分别采用差示扫描量热（DSC）试验研究2种结合料的物质组成特性,采用动态剪切流变（DSR）试验和多应力蠕变恢复（MSCR）试验分析热氧老化前后沥青流变性能及高温流变性能,开展了黏弹物理模型参数分析,最后运用汉堡车辙试验、动态模量试验进行比较。研究结果表明：硬质沥青老化前后温度敏感性低于高模量改性沥青;老化沥青的相位角δ较老化前下降,车辙因子G^*/sinδ较老化前升高;同温度下,随着应力增大不可恢复蠕变柔量J_nr增大、蠕变恢复率R减少,在相同应力下随着温度增大J_nr增大、R减小;Burgers模型说明温度对沥青结合料的黏弹性影响显著,HM-A对基质沥青高温性能提升明显,最佳掺量为8%。其中,高模量剂与基质沥青标号匹配方可发挥出高模量沥青的优势。     

高黏度弹性恢复沥青的制备与性能研究

为制备高黏度弹性恢复沥青,高效利用废弃物降低工程造价,采用橡胶粉(CR)和布敦岩沥青(RA)替代部分SBS改性剂,制备5种不同改性剂掺量的高黏度弹性恢复沥青,通过常规性能和流变性能试验评价其弹性恢复能力、黏韧性和高低温性能。结果表明,橡胶粉和布敦岩沥青可显著提高沥青的软化点、黏度、黏韧性和弹性恢复能力,增强沥青的抗塑性变形能力,较好的黏韧性可增强沥青的弹性和拉伸能力,使沥青具有较好的抗冲击能力;橡胶粉和布敦岩沥青可显著提高沥青的车辙因子,增强沥青的高温性能和抵抗剪切荷载的能力;与基质沥青相比,高黏度弹性恢复沥青的低温流变性能明显提升,-12℃时的低温流变性能满足要求;高黏度弹性恢复沥青的最佳配比为SBS掺量3%、RA掺量10%、CR掺量15%、稳定剂掺量0.2%。     

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。     

基于MSCR试验的BRA改性沥青高温性能分析

为了更好地评价BRA改性沥青高温性能,对BRA掺量不同的改性沥青、SBS改性沥青进行了常规震荡剪切试验(DSR)和多应力蠕变恢复试验(MSCR),对比分析BRA改性沥青高温性能,并利用车辙试验验证BRA改性沥青混合料高温性能.结果 表明:PG高温性能分级难以准确区分不同种类沥青高温性能;BRA的掺入能显著增强沥青的高温变形恢复能力及抗永久变形能力;在一定条件下,高BRA掺量改性沥青的抗永久变形能力与SBS改性沥青相当;BRA改性沥青的应力敏感性较SBS改性沥青而言更不易受温度变化的影响;Jnr0.1、Jnr3.2可作为BRA改性沥青高温性能评价指标.     

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。     

生物油复配SBS再生沥青高低温性能研究

为研究生物油复配SBS再生沥青的高低温性能,将生物油及SBS掺入经旋转薄膜烘箱试验(RTFOT)和压力老化试验(PAV)的原样沥青中制备再生沥青,通过三大标指标试验研究生物油掺量对老化沥青常规性能的影响,进而通过动态剪切流变(DSR)和弯曲梁流变(BBR)试验研究生物油复配SBS后再生沥青的高低温性能。结果表明,生物油能恢复老化沥青三大指标,但恢复不同指标的掺量有明显差异,恢复低温性能指标时高温性能存在过渡软化问题;生物油复配SBS可恢复老化沥青高低温性能,且随SBS掺量增加效果逐渐变好,采用6%生物油复配2%SBS用于老化沥青再生时,再生沥青高低温性能均优于原样沥青。     

基于流变的复合增强剂改性沥青高低温性能影响

为改善沥青的高温性能,充分发挥各材料特性,按比例复掺两种改性剂(热塑性高聚物、木质纤维素),得到一种复合增强剂用于沥青的双掺改性,通过动态剪切流变试验(DSR)对复合增强剂改性沥青高温稳定性进行评价,基于时温等效原理构建复数模量主曲线观察沥青黏弹转化规律;并采用弯曲流变梁试验(BBR)评价复合增强剂的低温改性效果。试验结果表明,复合增强剂改性沥青的感温性优于SBS改性沥青(SBS含量为5%)和基质沥青;且可以显著改善沥青的高温性能,改善效果随着复合增强剂掺量的增加而提高,但随温度上升而减弱;掺加复合增强剂后,疲劳因子G*·sinδ相较于基质沥青降低,表现出较差的抗疲劳性;观察沥青蠕变劲度s和蠕变速率m的变化情况,发现复合增强剂低温改性效果欠佳。     

热塑性弹性体(SBS)改性环氧沥青相结构及性能研究

为了解决环氧沥青(EA)相容性和低温韧性差的问题，以苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)为增容增韧剂，制备不同SBS含量的改性环氧沥青(SBS-EA)。研究SBS-EA的相分离结构，分析SBS对EA的高温抗车辙能力、蠕变恢复性能、低温韧性以及热膨胀性能的影响。结果表明：SBS可以明显改善EA的分层离析现象，当SBS掺量为3 wt%时，体系相结构变得更加均衡，环氧树脂网络更加致密，分散相沥青颗粒尺寸也明显减小；相容性的改善使得SBS-EA具有良好的高温抗车辙性能，并且在不同的应力加载情况下均表现出优异的蠕变恢复能力；此外，SBS的引入可以增大EA的延度、拉断功和韧性比，3%SBS-EA的拉断功为17.69 J,韧性比为0.662 2,分别是纯EA的1.41倍和3.34倍；SBS-EA的冲击韧性随SBS掺量的增加呈现先升高后降低的趋势，当引入3 wt%的SBS对EA的相结构进行有效调控时，SBS-EA的冲击韧性提高至3.37 kJ·m^-2,相比于纯EA(2.18 kJ·m^-2)提高了55%;SBS可以缩小EA与钢桥面和玄武岩石料之间的热膨...     

温拌剂对生物沥青结合料高温流变性能的影响

为研究温拌剂对生物沥青结合料高温流变性能的影响,以生物沥青结合料和温拌剂为研究对象,对掺加了温拌剂的生物沥青结合料分别进行动态剪切流变试验(DSR)和多应力重复蠕变恢复试验(MSCR),以复数模量G*、相位角δ、车辙因子G*/sinδ、恢复率R和不可恢复蠕变柔量Jnr为评价指标,研究了2种温拌剂类型(质量比为2%的Sasobit和质量比为0.35%Rediset)、3种生物质重油掺量(质量比分别为5%,15%,25%)对生物沥青结合料高温流变性能的影响。研究结果表明,未老化的生物沥青结合料抗车辙性能随着生物质重油掺量的增加而降低,黏性成分亦随着生物质重油掺量增加而减小,短期老化后生物沥青结合料抗车辙性能随着生物质重油掺量的增加而增大,弹性成分比例明显增大。Sasobit温拌剂的加入能够降低生物沥青结合料的黏性行为,增强延迟弹性,提高生物沥青结合料的高温抗车辙性能。加入Sasobit使得生物沥青的复数模量G*和车辙因子G*/sinδ值提高超过100%,不可恢复蠕变柔量Jnr值降低大于60%。Rediset温拌剂可以降低生物沥青结合料的高温老化速度,对生物沥青结合料的老化有较强的抑制作用。具有抗老化的优势,其温度敏感性比Sasobit温拌剂要低。Sasobit和Rediset温拌剂均可以提高生物沥青应力敏感性,使生物沥青在高应力水平下的黏弹性更加显著。     

应用回弹恢复评价橡胶沥青的弹性恢复能力

针对橡胶沥青材料本身的特点,分析当前国内外橡胶沥青弹性恢复能力的评价指标,采用常规弹性恢复试验和自制回弹恢复试验仪,分别应用弹性恢复与回弹恢复评价不同种类、不同掺量胶粉橡胶沥青及SBS改性沥青的弹性恢复能力,研究表明回弹恢复更适宜于评价橡胶沥青的弹性恢复能力,可以更好地表征橡胶沥青在较小变形(毫米级)范围内的良好弹性性能.     

EMAA离聚物改性沥青性能研究

本文采用沙林树脂(EMAA)离子聚合物对道路石油沥青进行改性研究,采用高速剪切的方法制备了SBS和EMAA改性沥青样品,进行基本性能指标测试,并试验了EMAA改性沥青的相容稳定性、弹性恢复能力和抗短期老化性能,最后采用多应力蠕变恢复(MSCR)试验分析其高温性能。试验结果表明EMAA改性沥青具有更低的针入度、更高的软化点和60℃动力黏度,且抗短期老化性能明显优于原基质沥青和SBS改性沥青,表明离聚物(EMAA)可以改善沥青胶体的稳定性。MSCR试验结果表明EMAA改性沥青蠕变恢复能力低于SBS改性沥青,但抗塑性变形能力较强,整体高温性能优于SBS改性沥青。     

乳化沥青胶浆对RAP裹覆程度的量化评价

针对乳化沥青与再生集料RAP黏附性不足而导致沥青与集料界面黏附性能薄弱，引发沥青路面耐久性差、服役年限短等问题，以不同掺量水泥作为外掺剂，制备乳化沥青胶浆，利用布氏黏度计测试其黏度，动态剪切流变仪（DSR）测试胶浆复数模量G^*和相位角δ，Zeta电位仪测定胶浆电位变化特性，确定了水泥和乳化沥青合理掺量；通过改进水煮法、光电比色法以及FTIR-ATR，GPC等微观分析手段研究了乳化沥青胶浆对RAP的裹覆特性，构筑了乳化沥青胶浆对RAP的"接触-裹覆-破乳-胶结"四阶段裹覆模型，并提出裹覆评价指标RCD，从而量化分析了乳化沥青胶浆对RAP的裹覆程度。研究结果表明：固定乳化沥青含量，随着水泥掺量增加，乳化沥青胶浆黏度增大直至凝固；最佳水泥与沥青质量比（30：48）能够提高乳化沥青胶浆黏度，增加复数模量G^*并延缓相位角δ增长速度，提高胶浆抵御高温变形能力；水泥加入不利于保持乳化沥青胶浆体系稳定性；改进水煮法和光电比色法都能有效评价乳化沥青胶浆对RAP的裹覆性能，其中，纯乳化沥青对RAP裹覆程度最低，合适的水泥掺量利于增强乳化沥青胶浆对RAP裹覆程度，当水泥与沥青质量比为30：48时达最佳；GPC测试结果和改进水煮法及光电比色法的结果具有一致性，且RCD能够从微观角度定量地评价乳化沥青胶浆对RAP裹覆程度。     

废旧电池粉末改性沥青的微观特性及其性能

为研究废旧电池粉末改性沥青的可行性，分别将不同掺量的废旧电池粉末加入70^#沥青中，以制备废旧电池粉末改性沥青，并对比基质沥青与SBS改性沥青进行性能评价。借助X射线衍射仪（XRD）、红外光谱仪（FTIR）、扫描电镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）等研究废旧电池粉末改性沥青的化学组成与微观结构，分析废旧电池粉末改性机理；采用三大指标、布氏黏度试验对废旧电池粉末改性沥青的常规性能指标进行测试；通过动态剪切流变仪（DSR）、多重应力蠕变（MSCR）试验评价废旧电池粉末改性沥青的流变特性；利用车辙试验（70℃）与短期老化前后的浸水马歇尔试验分析废旧电池粉末改性沥青混合料的高温稳定性及老化前后的水稳定性。研究结果表明：废旧电池粉末以C为主要成分，并含有极少量金属氧化物，其颗粒表面有较多的褶皱与凹槽；废旧电池粉末改性沥青表面存在"蜂巢"结构，且随着掺量增加，其粗糙度呈上升趋势，沥青针入度逐渐降低，软化点提升，延度略微降低，黏度逐渐增加；相同温度下，随着掺量增加，废旧电池粉末改性沥青的动态剪切模量G^*明显提高且始终高于70^#沥青，但略低于SBS改性沥青；废旧电池粉末改性沥青混合料动稳定度与残留稳定度逐渐增大；废旧电池粉末改性沥青的方式属于物理共混，该成分可使沥青的高温性能得到改善，改善程度未及SBS改性沥青，但相差幅度不大；废旧电池粉末改性沥青表面粗糙程度较大，意味着其拥有较大的比表面积，能增强沥青与集料间的黏附能力，从而提高了沥青混合料的高温稳定性与水稳定性。     

SBR-C9石油树脂复合改性乳化沥青及其微表处混合料路用性能研究

选择SBR胶乳与C₉石油树脂作为复合改性剂，制备、研究性能符合规范要求的改性乳化沥青。通过试验对比得到该复合改性乳化沥青的最佳制备方案为SBR胶乳掺量4.0 %，C₉石油树脂掺量5.0 %；通过常规路用性能试验对比复合改性组与单一改性组乳化沥青微表处的主要性能。试验表明:该复合改性乳化沥青微表处混合料满足规范要求，其耐磨耗性能、抵抗车辙变形能力与水稳定性均有明显优势，分别提升12.7 %、23.5 %与14.1 %，具有较好的路用性能。     

基于重复压剪加载试验沥青混合料高温性能研究

为研究沥青混合料的高温抗永久变形性能，分别采用AMPT流变次数试验及EN标准系列中的车辙敏感性试验对20^#沥青混合料HMAC-20、SBS改性沥青混合料AC-20、橡胶改性沥青混合料ARHM-20及70^#沥青混合料AC-25四种沥青混合料进行了试验及评价。结果表明：1)流变次数、流变次数对应的累积永久应变、车辙变形率均可作为沥青混合料高温性能评价指标；2)流变次数试验稳定阶段的应变增长率不大于8με时，20^#沥青混合料高温性能良好；3)高模量沥青混合料的高温性能优于SBS改性沥青混合料。     

掺加再生老化沥青下SBS改性沥青特性研究

该文对不同老化沥青掺量(0、15%、25%、40%)的再生沥青的温度敏感性、抗车辙性能、疲劳强度和化学成分共4方面进行分析研究。试验结果表明:随着老化沥青掺量的增加,在低温时(135℃),再生沥青的黏度逐渐增大,高温时的黏度无明显变化;由黏温指数(VTS)得出当老化沥青掺量≥40%时,才能改善再生沥青的温度敏感性;高温蠕变试验(MSCR)显示:老化沥青的加入并没有影响沥青的高温性能等级,但再生沥青的恢复率降低和不可恢复蠕变柔量的明显增加,表明再生沥青的抗车辙性能较差;线性幅值扫描(LAS)试验表明:老化沥青掺量较高或者振幅频率较大时,使再生沥青的损坏率和疲劳破坏率增加,再生沥青抗疲劳性能降低。由红外光谱分析(FTIR)看出:老化沥青的掺加,引入了较多的亚矾和羰基基团,从而破坏了SBS的网状结构。     

SBS-SBR 复合改性沥青黏弹特性研究

采用物理共混方法制备SBS改性沥青、SBR改性沥青和SBS-SBR复合改性沥青,基于动态剪切流变仪(DSR)测试沥青在温度扫描模式下的复数模量和相位角,评价沥青的高温性能;采用多应力蠕变恢复试验(MSCR)测试沥青在蠕变加载过程中的应力响应特征,最后基于BBR试验评价沥青的低温性能。结果表明:在沥青中掺入SBS和SBR能够大幅提高沥青的高温抗变形能力,疲劳极限温度能够表征沥青的抗疲劳性能,沥青的粘性特征和疲劳性能具有相关性,基质沥青在高温下具有良好的疲劳特性;MSCR试验结果表明,改性沥青具有显著的弹性恢复特性,沥青的可恢复变形随着应力的增大逐渐降低;低温梁流变试验(BBR)结果显示,掺入SBS与SBR能够提高沥青在低温下的应力松弛能力和抗裂性能。