对SBS改性沥青剪切发育过程的试验分析

用不同类型的SBS与不同组分的基质沥青配伍,对改性过程中的取样用荧光显微镜进行微观观测和动态力学扫描及常规试验,发现微观观测和动态力学扫描均是判断聚合物是否稳定分散与发育的有效手段,而动态力学扫描具有更高的灵敏度,可以根据扫描结果独立判断剪切发育程度,而微观观测需与常规试验相结合方可得到较好结论。     

化学助剂对星形SBS沥青的改性研究

采用助剂制备一种反应性星形SBS改性沥青,研究助剂加入量为0.6％时,改变剪切时间和稳定剂加入时机对星形SBS沥青高低温及热储存性能的影响,对比其与完全剪切工艺所得改性沥青性能差异.结果表明:助剂加入量为0.6％时,改性沥青的软化点、延度、老化延度均是随着剪切时间增加先变好后变差,剪切时间为4 min时,改性沥青的综合性能最好;稳定剂后期加入为佳;加入助剂和高速剪切制得的改性沥青的高低温性能和储存稳定性相当,改性效果与原沥青的组分组成有关.     

SBS/胶粉复合改性新疆调和沥青性能探讨

为改善新疆本地沥青与改性剂的配伍性,将克拉玛依沥青与塔河沥青按比例调和,弥补其组分缺陷。采用SBS、胶粉对调和沥青进行复合改性,探讨了以不同方式掺入芳烃油后制备的复合改性沥青性能差异。结果表明:将KLMY90与TH60按2∶3的比例制备的调和沥青更符合新疆地区的气候特点;以助剂掺入芳烃油制备的调和沥青与SBS、胶粉的配伍性较好,经SBS/胶粉复合改性后高、低温性能显著提高,最高增幅分别可达64.6%、221.0%;沥青调和与复合改性可改善新疆沥青的高、低温性能,但仍然存在离析问题。     

SBS改性沥青生产工艺参数的确定

通过SBS改性沥青实验分析,研究了对SBS改性道路沥青性能有影响的剪切时间、剪切温度、剪切速率等工艺参数。结果表明,以90“沥青为基质沥青研制的SBS改性沥青,在剪切温度180℃～190℃、剪切时间30～40min、剪切速率为5000～6000r·min^-1、发育时间2～2．5h的情况下,改性剂与基质沥青之间具有较好的相容性,改性沥青具有较高的储存稳定性和良好的路用性能。     

纳米氧化锌SBS改性沥青及其混合料性能试验研究

采用溶液共混制备聚合物基纳米复合材料的方法,在某溶剂下将纳米氧化锌与SBS制备成胶体,并通过合适的工艺将溶剂除去使之聚合,然后将其加入到基质沥青中,制得纳米SBS改性沥青。采用常规与非常规(美国SHRP)的试验方法对基质沥青、纳米氧化锌改性沥青、SBS改性沥青和纳米氧化锌SBS改性沥青的性能进行了较为系统的研究,进而对改性沥青的感温性能、高温稳定性、低温抗裂性以及抗老化性能进行了对比分析,同时通过沥青混合料的试验对几种沥青的路用性能进行比较。结果表明,纳米氧化锌SBS改性沥青的性能更为优越。     

基于红外光谱法的SBS改性沥青共混机理分析

采用高速剪切工艺在实验室制备了SBS物理和化学改性沥青,基质沥青采用日本加德士70#,SBS为岳阳化工厂生产的YH-791型线型结构。基于红外光谱法对SBS改性沥青中沥青的杂原子化合物及SBS中特征官能团的分析与探讨,通过比较基质沥青、SBS、SBS物理改性沥青及SBS化学改性沥青这四种红外光谱图,揭示了SBS改性沥青的共混机理。结果表明SBS物理改性沥青的红外光谱图为基质沥青与SBS红外光谱图的简单叠加,说明SBS与基质沥青只是简单的物理共混共容。而SBS化学改性沥青的红外光谱图却有略微变化,这是由于SBS与基质沥青在强剪切力作用下的溶混炼以及稳定剂的添加,其中少量的SBS发生断裂,产生大分子自由基,从而与基质沥青发生化学反应的结果,SBS之间发生交联反应而SBS与基质沥青之间发生了接枝反应。利用红外光谱法还可以测定SBS改性沥青中SBS的含量,从而评价SBS改性沥青的技术性能。对于这方面工作,有待进一步探讨与深入研究。     

SBS改性沥青生产工艺关键技术的控制

为了控制SBS改性沥青的性能,针对其在生产过程中的剪切时间、剪切温度以及剪切速率等方面的问题,使用ESSO90#沥青为基质沥青,4303SBS为改性剂,利用三种不同的生产方法进行试验。结果表明:剪切时间与SBS改性剂的用量有关,一般在45min~2h,剪切温度在170℃~175℃之间,剪切速率6 000r·min-1,上述条件下SBS改性沥青的路用性能最佳。     

贮存稳定的LDPE/SBS共混物改性沥青的制备

比较直接添加LDPE、SBS改性沥青与LDPE／SBS熔融共混物改性沥青的高温贮存稳定性，并利用光学显微镜观察各种改性沥青在高温下随时间的变化。结果表明：直接添加LDPE、SBS所得到的改性沥青，其高温贮存稳定性很差，在反应剂加后得到了一定程度的改善，而采用预先制备LDPE／SBS共混物，再将其添加到沥青中，在反应剂存在的条件下，所得到的改性沥青能够在高温下稳定贮存，同时，相形态观察也表明，直接添加性沥青，无论加入反应剂与否，都存在聚合物颗粒聚集现象。而共混物改性沥青的高温相形态则不随时间变化，这一点与稳定性测试结果相吻合。     

加工工艺对改性沥青的性能影响

对电热环加热剪切搅拌、导热油加热剪切搅拌、胶体磨3种方式制备改性沥青的流变等基本性能技术指标进行比较，并利用旋转流变仪比较4种基质沥青制备改性沥青的流变性能及改性前后粘流活化能(△E)的变化，由此肯定SBS接枝聚合物作为改性剂的效果。     

SBS/胶粉复合改性沥青研究进展与性能评价

为进一步推动SBS/胶粉复合改性沥青技术的发展,梳理总结了国内外SBS/胶粉复合改性沥青的原材料选用情况与制备工艺,明确了其较优掺配方案、制备方法,探讨了SBS/胶粉复合改性机理,全面调查了国内外SBS/胶粉复合改性沥青流变性能与基本性能,对比评价了SBS/胶粉复合改性沥青与基质沥青、SBS沥青、橡胶沥青的性能差异,并基于数理统计结果与沥青相关规范,划分了SBS/胶粉复合改性沥青性能等级。结果表明：SBS/胶粉复合改性沥青制备工艺以高速剪切或胶体磨法为主,常用掺配方案及工艺为SBS 2%~3.5%、胶粉10%~20%、沥青加热温度170℃~180℃、剪切速度4 000~5 000 r·min^-1;SBS/胶粉对沥青的复合改性过程以物理作用为主,辅以部分化学反应,且沥青组分、胶粉处理工艺将会显著影响改性材料分散状态;SBS与胶粉复合可使两者优势互补,其复合改性沥青的路用性能大幅提高;与基质沥青、橡胶沥青、SBS沥青相比,SBS/胶粉复合改性沥青的高低温性能优势显著,流变分级基本满足PG 76和PG-22;综合统计箱形图数据节点与相关沥青规范,将复合改性沥青性能划分为优秀、良好、中等、较差4个等级,并推荐了适用于寒区、温区、热区的SBS/胶粉复合改性沥青性能要求。鉴于当前SBS/胶粉复合改性沥青技术研究已有长足进展,建立室内改性工艺与工厂末端生产关系、探究耦合工况下性能演变规律、优化储存稳定技术与施工配套工艺将是其推广亟待攻关的方向。     

SBS改性沥青热储存稳定性评价

采用8种成品SBS改性沥青,根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ 052-2000)中T0661的方法,分别对其进行热储存离析试验;并且采用AR-2000型动态剪切流变仪对不同品牌的成品SBS改性沥青及热储存离析试验上、下部试样进行动态剪切试验,以获取SBS改性沥青动态力学温度谱。试验表明,仅以离析试验上下部软化点差值小于2.5℃来评价SBS改性沥青储存稳定性是不全面的,SBS改性沥青在储存中会产生软化点的升高或衰减,这些同样会导致沥青的使用性能的不稳定性。在温度扫描下损耗因子tanδ是否出现平台区,即是否形成空间网络结构与SBS改性沥青的储存动力稳定性的好坏没有必然的联系。     

基质沥青和SBS改性剂的相互作用机理分析

从SBS改性沥青的材料组成特性出发,采用吸附理论、热力学理论、自由体积理论讨论了在加工、施工拌和与营运过程中SBS与基质沥青的相互作用,分析了不同阶段基质沥青与SBS改性剂之间的相互影响,表明在不同阶段SBS与基质沥青间的相互作用是不同的,在原材料选择中应充分注意改性沥青的这一特点。     

应用玻璃化转变温度评价SBS改性沥青低温性能

在分析现有评价SBS改性沥青低温性能方法的基础上,提出了采用玻璃化转变温度Tg来评价SBS改性沥青的低温性能,并对相应的试验仪器(动态剪切流变仪)和试验方法进行了介绍。应用动态剪切流变仪实测了7种SBS改性沥青的Tg,并且进行了相应的沥青混合料试验验证。结果表明:玻璃化转变温度Tg物理意义明确,测试方法简便,与混合料的测试结果相关性较好,适合于评价SBS改性沥青的低温性能。     

沥青混合料动态模量Hirsch预测模型的验证研究

动态模量可以描述沥青混合料对温度和荷载频率的敏感性,从而可以客观地反映沥青混合料在路面结构中的行为特性。本文对SMA 13、Superpave 20、Superpave 25和ATB 25等4种沥青混合料分别进行了不同温度和荷载频率下的动态模量试验,并利用DSR对混合料中所用的两种沥青胶结料(普通70号沥青和SBS改性沥青)进行对应温度和荷载频率下的动态剪切模量试验,利用试验结果对动态模量Hirsch预测模型进行了验证研究。研究结果表明利用Hirsch模型预测动态模量的精度较好,只是在高温和低荷载频率时预测偏差较大。     

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。     

桥面铺装防水粘结层材料抗剪切性能试验研究

依托南昌市南外环高速公路桥面铺装防水粘结层工程,致力于解决桥面铺装防水粘结层抗剪性能及其研究方面的不足。利用UTM试验系统开发了剪切试验夹具,采用旋转压实的方式分别制作了ES-2稀浆封层、AC-5沥青砂以及SBS改性沥青同步碎石防水粘结层材料复合试件,通过对不同防水粘结层材料进行直接剪切试验,对其抗剪切性能进行研究。结果表明:AC-5沥青砂的抗剪强度明显高于ES-2稀浆封层以及SBS改性沥青同步碎石封层,其层间粘结效果更好;直剪试验的结果可以用作评价防水粘结层材料抗剪性能优劣或划分材料抗剪强度等级,但不能用来确定层间抗剪强度容许值;温度对防水粘结层材料的抗剪强度影响很大,温度升高,材料的抗剪性能会急剧降低;层间抗剪强度容许值的试验温度宜结合当地的路面设计温度和极端高温共同确定。     

高温条件下SBS改性沥青重复蠕变恢复试验研究

应用重复蠕变恢复试验,改变加载次数、温度、应力水平等试验条件,分析比较了基质沥青和3种SBS改性沥青在高温条件下的黏弹性能变化规律。结果表明：随着温度的升高,沥青蠕变劲度的黏性成分Gv明显减小;在有限样本条件下,沥青低应力水平的Gv值与同温度SHRP指标G＊/sinδ具有很好的相关性;SBS改性沥青的线黏弹范围小于基质沥青;SBS改性沥青在线性和非线性区域的高温性能存在差异,只有根据实际路面的受力特点选择合适的指标才能得到准确的评价结果。     

纤维沥青混合料性能试验分析

通过对纤维沥青混合料的水稳定性试验、高温稳定性、低温抗裂性和疲劳性能试验全面研究纤维沥青混合料的性能。结果发现:纤维和沥青的粘附性很好,掺纤维后沥青混合料水稳定性也得到了提高,但应注意控制混合料的空隙率;纤维使混合料高温稳定性增强,动稳定度明显提高;建议在车辙试验采用动稳定度为指标时,剔除部分虚假试验结果,正确评价混合料高温稳定性。同时,验证了纤维对混合料低温抗裂性和疲劳寿命都有提高作用,而且聚合物纤维对混合料各方面性能改善作用都较明显,木质素纤维对混合料水稳性改善明显。     

不同沥青体分比环氧树脂沥青混合料的断裂性能研究

固化的环氧树脂沥青由树脂相与沥青相构成。该文介绍了其沥青混合料的断裂性能的试验研究。随着沥青用量的增加,则环氧树脂沥青基体逐渐从树脂相过渡到沥青相,相应其性能会发生很大变化。采用旋转压实成型半圆形试件,通过对0.250、0.400、0.500和0.571四种不同沥青体分比的环氧树脂沥青及AH-70普通沥青、SBS改性沥青混合料,进行-25℃、-15℃、-5℃和5℃四个温度下的三点弯曲对比试验研究,并通过扫描电镜(SEM)进行微观结构形态分析。研究表明,沥青体分比低于0.400时,环氧树脂沥青混合料的最大荷载、断裂能、断裂韧度与锯缝深度、与温度的关系的变化趋势均表现出与AH-70普通沥青及SBS改性沥青混合料较大差异,沥青体分比高于0.400,则环氧树脂沥青混合料的断裂性能变化趋势与AH-70普通沥青及SBS改性沥青混合料相似。SEM微观结构研究表明,沥青体分比为0.400时,环氧树脂沥青是以树脂相为基体,沥青为近似球形分散体,沥青体分比为0.500时,沥青相为基体,树脂为近似球形(胶团)分散体。沥青体分比为0.400到0.500为环氧树脂沥青的相逆转区间。