基于FTIR法的改性沥青SBS掺量检测方法研究

基于傅里叶变换红外光谱法(FTIR),对基质沥青、SBS及SBS改性沥青进行了透射光谱试验分析。研究结果表明:改性沥青红外光谱图中966 cm~(-1)处和810 cm~(-1)处的特征吸收峰可用于SBS掺量的定量分析,改性沥青中SBS掺量与A_(966)/A_(810)(966 cm~(-1)处与810 cm~(-1)处特征吸收峰面积比)存在明显的线性相关,相关系数可达0.995以上。提出的检测方法能够快速、准确地测定SBS改性沥青中改性剂掺量,从而达到检测、监控工程材料质量的目的。     

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。     

基于全套检测指标的改性沥青中SBS掺量评估分析

在工程实际SBS加工改性检测数据基础上,分析了不同SBS改性剂掺量对两种不同基质沥青加工而成的改性沥青的性能指标变化趋势及敏感性,并运用灰色关联分析法,以SBS改性剂掺量作为参考数列,以我国行业规范规定的改性沥青老化前后全套性能指标作为比较数列,计算SBS掺量与各个性能指标的关联度,并对结果进行对比、分析和排序处理。通过对绝对关联度系数归一化处理,计算得到性能指标所占权重,建立SBS掺量与性能指标间的关系式,提出基于全套指标的SBS改性剂掺量的检测方法,并采用已知SBS改性剂掺量的样品进行验证。分析结果表明:与SBS改性剂掺量关联度显著的指标分别为弹性恢复、溶解度、针入度指数,该方法对两种改性沥青的SBS掺量检测绝对偏差均小于0.1%。     

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。     

外加剂对多聚磷酸复配SBS改性沥青性能的影响

采用高速剪切机以基质沥青、改性剂、抽出油、稳定剂、多聚磷酸(PPA)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)为原材料制备了PPA复配SBS改性沥青,通过进行基本性能试验和红外光谱试验,探讨了PPA与DBP对其相关性能的影响。结果表明:(1)PPA复配SBS改性沥青随着PPA掺量的增加,针入度降低、软化点升高、延度降低、黏度升高、波数为966cm-1时的C=C特征吸收峰、1 030cm-1时的S=O特征吸收峰先增强后减弱,其他官能团无显著变化;(2)随着DBP掺量的增加,针入度升高、软化点降低、延度增大、黏度减小、波数为966cm-1时的C=C特征吸收峰、1 030cm-1时的S=O特征吸收峰先增强后减弱,当DBP掺量为1%时,1 600cm-1的C-C特征吸收峰有明显的增强,其他官能团无明显变化;(3)0.75%PPA+1.0%DBP为PPA与DBP的最佳掺配比例。     

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。     

高粘改性沥青紫外冷凝老化试验研究

为分析HVA高粘改性沥青抗紫外老化性能,对不同HVA掺量下的70#基质沥青和SBS沥青进行了不同历时的紫外冷凝老化试验。分析了70#基质沥青和SBS改性沥青两种材料经过高粘改性后的基本指标。研究结果表明:掺加HVA高粘剂能够显著提升沥青材料的基础性能。当HVA掺量8%以上时,两种沥青的抗紫外冷凝老化性能达到最好并趋于稳定;掺加HVA高粘剂的70#基质沥青优于掺加HVA高粘剂的SBS沥青,其中未掺加任何改性剂的70#基质沥青性能最差;从抗紫外老化性能变化来看,SBS沥青适宜的HVA掺量为8%,而70#基质沥青适宜的HVA掺量为8%～14%之间。     

基于红外光谱的沥青老化时程预测

为了准确全面分析沥青材料不同老化状态,探寻最佳的定量分析方法,实现沥青老化时程的快速、无损、实时判别。该文首先选取泰普克70~#和金陵70~#两种基质沥青以及两种不同基质沥青的SBS(I-D)改性沥青,通过旋转薄膜烘箱(RTFOT)方法来模拟不同老化时程沥青;再采用傅里叶变换红外光谱仪的衰减全反射附件采集红外光谱图,对比分析不同老化时程沥青的红外光谱的变化;最后利用主成分分析法,对定量分析数据进行降维处理,建立沥青老化时程预测模型并验证。结果表明:基质沥青和改性沥青最大的区别是改性沥青谱图在699 cm^-1和966 cm^-1处附近多了两个明显特征吸收峰,可据此进行基质沥青和改性沥青的判别;4种沥青的羰基(1 700 cm^-1)和亚砜基(1 030 cm^-1)均随老化时间延长而增大,二者可以表征沥青的老化;以吸收峰两侧最低点的切线为基线计算峰面积,650~1 400 cm^-1范围指纹区域作为参考基准,是所选沥青的最佳定量分析方法;基质沥青和改性沥青的综合指标F值分别与老化时间呈线性关系,预测精度高,可实现基质、改性沥青的老化时程预测。     

改性沥青中SBS改性剂掺量的热重分析

SBS是一种高分子橡塑类聚合物,将其掺人普通沥青中进行改性,可以充分发挥它的高温稳定性、低温抗裂的优势,显著地提升道路沥青的质量和使用性能。通常SBS改性沥青的含量为3％-5％,当SBS含量不足时,难以形成连续空间网状结构,从而导致改性沥青的性能无法达到预期的目标,大打折扣,严重时会导致改性沥青的不稳定或者在使用过程中的降解,严重的影响工程质量。然而,目前还没有一个准确的快速方便的进行SBS改性剂掺量的检测方法。本文将利用热重法对SBS改性沥青进行分析,得到并分析了不同SBS含量的改性沥青的热重曲线。研究发现,改性沥青热重曲线的第三失重峰所对应温度随着SBS含量的升高而线性地增大,因此可以作为一种检测改性沥青中SBS掺量的快速可行的方法,在高速公路行业推广应用。     

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。     

布敦岩沥青改性沥青胶浆高温动态流变性能的试验研究

为了评价不同掺量的布敦岩沥青对基质沥青的改性效果,采用先进的动态剪切流变仪Advanced Rheometer(AR)对岩沥青改性沥青胶浆的高温动态流变性能进行了试验研究,主要评价指标有相位角、储能模量、车辙因子和动粘度等。研究发现岩沥青改性沥青胶浆的高温性能明显优于基质沥青;车辙因子和动粘度指标显示岩沥青改性沥青胶浆具有与SBS改性沥青胶浆相当的抗车辙性能,但是,其温度敏感性高于SBS改性沥青胶浆;岩沥青掺量对胶浆性能影响较明显,岩沥青与基质沥青质量比达到1∶1时,沥青胶浆的高温性能已经得到明显改善,可以满足路面使用性能要求。     

上海F1赛道面层专用SBS改性沥青的生产与应用

通过对上海F 1赛道面层专用SBS改性沥青设计指标与《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F 40-2004)中Ⅰ类SBS改性沥青质量指标的对比分析,选择了合适的原料基质沥青和生产工艺,并用于实践。结果表明,以“东海牌”沥青为基质沥青,采用SBS母粒法生产工艺和化学稳定方法,可获得F 1赛道面层专用的SBS改性沥青产品,且使用效果良好。     

TB(Terminal Blend)胶粉与SBS复合改性沥青混合料性能及改性机理

基于流变学原理和针入度分级体系评价了SBS掺量(2%~3%)和TB橡胶沥青掺量对复合改性沥青性能的改性效果,研究了SBS与TB复合改性沥青混合料的路用性能、抗疲劳性能和长期使用性能,并探讨了SBS与TB沥青的改性机理。研究结果表明:SBS与TB复合改性沥青是一种高、低温性能兼顾的产品,增大SBS掺量能有效提高复合改性沥青的软化点、延度和PG高温分级,降低针入度;增大TB胶粉掺量有效改善了复合改性沥青的低温性能。推荐用于TB与SBS复合改性沥青中适宜的SBS掺量为2%~3%,TB胶粉掺量为15%~20%,综合考虑沥青混合料的高低温性能、水稳定性能以及长期使用性能,5种改性沥青混合料综合性能排序为3%SBS+15%TB2.5%SBS+18%TB4.5%SBS2.0%SBS+20%TB20%TB胶粉。经硫化、枝结物化反应后SBS、TB胶粉、基质沥青三者之间空间网状结构交联紧密,形成了均匀、致密的热稳定体系。工程实践表明,相比SBS改性沥青混合料,SBS+TB复合改性沥青混凝土可节省工程造价13%,延长了道路的使用寿命,经济、社会效益显著。     

高模量沥青材料流变性能研究

沥青路面车辙严重影响其服务质量,高模量改性沥青及沥青混合料是改善沥青路面车辙的途径之一。现对特立尼达湖沥青(TLA)改性沥青、35号硬质沥青以及高掺量SBS改性沥青的流变性能进行了研究,结合3大指标分析发现:TLA、SBS改性均可有效降低沥青标号,使针入度下降至50(0.1mm)以下;3种高模量沥青改性后标号大小关系为:TLAHMB-CSBS;高模量改性沥青的动态模量显著高于基质沥青,以动态模量为评价指标,3种高模量沥青优劣排序为:30%TLA HMB-C5%SBS;CAM模型不仅可以用于预测基质沥青动态模量,同时也能良好应用于高模量改性沥青。     

胶粉及PE复合改性沥青混合料路用性能试验研究

为改善沥青混合料的路用性能,采用胶粉、聚乙烯(PE)对沥青混合料进行改性,对比分析了胶粉改性沥青混合料与基质沥青混合料、SBS改性沥青混合料高、低温性能、水稳定性能,并研究了PE掺量对胶粉复合改性沥青混合料性能的影响,并将此技术应用到河南省机西高速公路二期路面工程中。研究表明:随着胶粉掺量的增加,改性沥青混合料动稳定度不断增大,胶粉掺量为20%时改性沥青混合料与SBS掺量为4.5%的改性沥青混合料高温性能相当,而低温性能、水稳定性能均优于SBS改性沥青混合料;随着PE掺量增加,复合改性沥青混合料的高温抗车辙性能及水稳定性能不断提高,低温性能有所降低,但仍高于基质沥青混合料。     

短期老化方法对沥青性能评价的适用性

为了探讨薄膜加热老化试验(TFOT)与旋转薄膜加热老化试验(RTFOT)在模拟沥青短期老化过程中的适用性,选择2种不同油源的基质沥青与3种不同掺量的SBS改性沥青、3种不同掺量橡胶粉改性沥青进行试验,比较了老化前后沥青针入度、软化点、延度、动力黏度的变化趋势,并采用红外光谱法揭示特征官能团的演变规律,分析了2种方法对不同类型及改性剂掺量的沥青老化效果差异,以此评价2种方法对沥青老化的适用性。     

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。     

国产岩沥青与TB胶粉复合沥青性能及改性机理研究

采用室内针入度和PG分级双指标控制体系研究了青川岩沥青、TB胶粉掺量对Terminal Blend胶粉改性沥青性能的影响,采用荧光显微镜研究了天然沥青对TB沥青的增强作用和改性机理。基于车辙、MMLS1/3、低温弯曲、冻融劈裂和浸水马歇尔及四分点加载疲劳试验试验系统研究了青川岩沥青与TB复合改性沥青混合料的路用性能。试验结果表明,掺加青川岩沥青与SBS显著提高了TB沥青及其混合料的高温性能,同时在一定程度上保留了TB胶粉改性沥青低温性能突出的特点;掺加青川岩沥青后显著提高了TB胶粉改性沥青的PG高温分级,15%NES+15%TB+2.0%SBS、15%NES+20%TB+2.0%SBS、20%NES+15%TB+2.0%SBS三种改性沥青PG分级可达到PG88-28、PG82-28、PG88-28。SBS与TB岩沥青改性沥青高温性能和抗疲劳耐久性可达到甚至超过4.5%SBS改性沥青混合料,TB岩沥青复合改性沥青混合料可在夏炎热区和季节性冰冻区推广应用,将SBS与TB岩沥青复配可有效降低SBS掺量。综合考虑青川岩沥青与TB胶粉掺量对复合改性沥青高低温性能的影响,兼顾沥青混合料的高低温性能和抗疲劳性能,可优化出15%青川岩沥青+20%TB胶粉、20%青川岩沥青+20%TB胶粉、25%青川岩沥青+15%TB胶粉3种SBS与TB青川岩沥青复配方案。     

SBS改性沥青疲劳特性影响因素分析

为了研究基质沥青、改性剂类型和改性剂掺量对SBS改性沥青结合料疲劳特性的影响,设计3因素5水平正交试验,采用动态剪切流变仪测试不同SBS改性沥青的疲劳因子。比较各种改性沥青在25℃时的损失剪切模量G^＊sinδ,得到以下结论：基质沥青是影响改性沥青疲劳特性最重要的因素,在试验所选择的五种基质沥青中改性SK90#沥青损失剪切模量最小;改性剂类型对沥青疲劳特性的影响次于基质沥青,使用星型改性剂的沥青疲劳因子小于使用线型改性剂的沥青;改性剂掺量对沥青疲劳特性的影响最小、整体来看随着改性剂掺量的增加,沥青损失剪切模量呈递减趋势。