纳米ZnO/SBS改性沥青试验室制备工艺研究

在经过试验研究得出的较合理的制备工艺参数条件下,分别采用高速剪切法和机械搅拌法制备纳米ZnO/SBS改性沥青,机械搅拌法所用仪器由课题组自己研制。改变纳米ZnO的掺量制得ZnO/SBS改性沥青并进行宏观性能测试以及荧光显微分析,对比两种制备方法制得的ZnO/SBS改性沥青的宏观性能和微观图像分析结果,认为使用机械搅拌法制备的改性沥青能够更好地发挥纳米材料的作用,使得SBS在沥青中能够分散得更加均匀和稳定。     

纳米CaCO3/SBS复合改性沥青性能与机理的研究

通过研究,将纳米CaCO3、5%的SBS以及基质沥青进行不同剂量的调配,并使用常规的试验方法对配制成的几种改性沥青测量其各项宏观性能指标。对比评价纳米CaCO3/SBS复合改性沥青的常规技术性能,确定纳米CaCO3的最佳含量,同时通过粘度和共混机理对纳米CaCO3/SBS改性沥青的微观结构与改性机理进行研究与探讨,得出结论:总体上纳米CaCO3/SBS改性沥青的一些性能,如温度敏感性、低温等与纳米CaCO3的剂量呈正相关关系。尤其是5℃延度表现的比较明显,最高达到了40cm以上。然而,纳米CaCO3/SBS改性沥青的软化点则伴着纳米CaCO3剂量的增加而有所下降,但变化甚微,因此认为其高温性能变化不大。综合考虑确定SBS和纳米CaCO3剂量均在5%的情况下,纳米CaCO3/SBS改性沥青的性能达到了很好的效果。     

纳米ZnO/SBS改性沥青性能与机理的研究

采用3种制备工艺,将纳米氧化锌加入SBS改性沥青中,制得纳米氧化锌/SBS改性沥青,通过电镜技术对纳米ZnO/SBS改性沥青进行微观结构改性效果的分析,并通过分析纳米ZnO/SBS改性沥青的粘度指标和红外光谱图对其机理进行研究。结果表明:采用溶剂法制备纳米氧化锌/SBS改性沥青,能够充分发挥纳米氧化锌的特性,改善SBS在沥青中的分散效果,使SBS在改性沥青中分散均匀,从而使其改性沥青的高温性能、低温性能、抗老化性能等都有明显地改善与提高。在纳米ZnO与SBS改性沥青过程中,SBS与沥青主只是物理变化,而纳米ZnO与沥青则发生了化学反应。     

纳米ZnO/橡胶粉复合改性沥青的性能研究

纳米粒子作为一种对改性沥青性能有所提高的新型材料,已经逐渐的成为改性沥青研究的新方向。本文主要将纳米ZnO粒子和橡胶粉同时加入处于熔融状态的基质沥青中,先普通搅拌然后高速剪切制备纳米ZnO/橡胶粉改性沥青。对纳米ZnO/橡胶改性沥青的常规技术指标和温度影响进行对比与评价,同时分别研究橡胶对改性沥青的改性机理、纳米ZnO对改性沥青的改性机理,以及他们综合改性机理的研究与探讨,并对改性剂材料进行可行性经济分析。结果表明,同时采用搅拌和高速剪切法制得的纳米ZnO/橡胶粉改性沥青可以很好发挥纳米ZnO的特点,改善橡胶粉在沥青中的分散效果,从而使改性沥青的各项性能(特别是高低温性能)有明显的改善与提高,并且指导施工过程中的温度控制和经济可行性。     

纳米ZnO/SBS改性沥青混合料路用性能评价

为了研究纳米ZnO/SBS改性沥青混合料的路用性能,以AC-13为例,通过基质沥青、纳米ZnO改性沥青、SBS改性沥青与其做对比。通过车辙试验、低温弯曲试验、浸水马歇尔试验以及冻融劈裂试验,得到纳米ZnO/SBS改性沥青混合料的高温稳定性能和抗水损害性能有所提升,而低温抗裂性能表现平平,但仍能满足路面使用性能要求。     

纳米ZnO对基于硫磺类稳定剂的SBS改性沥青性能影响研究

为了探明纳米ZnO对基于硫磺稳定剂的SBS改性沥青技术性能及沥青混合料的影响规律,研究采用纳米ZnO为原材料,借助硫化反应原理分析了纳米ZnO在SBS改性沥青制备过程中的作用机理,并进行了掺加ZnO的SBS改性沥青技术性能及沥青混合料路用性能室内试验。研究结果表明:纳米ZnO掺入后,SBS改性沥青48 h离析软化点差显著降低,135℃布氏黏度明显增大,其他技术指标未见明显变化,基于SBS改性沥青热存储稳定性的纳米ZnO合理掺量为4%(硫磺质量百分比),掺纳米ZnO的SBS改性沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性等方面均略有提升,并且拥有更小的析漏损失及飞散损失。     

复合再生改性沥青性能的试验研究

再生沥青可以使老化沥青路用性能得到一定的恢复,但不能恢复其所有性能。本研究利用再生与改性复合作用对老化沥青性能进行改善,在宏观性能试验评价的基础上,再进行复合再生改性沥青的微观性能试验评价。研究内容包括:复合再生改性沥青试样制备,复合再生改性沥青性能的宏观与微观试验评价等。研究结果表明,沥青组分试验与SEM试验结果与宏观指标所表现的规律基本一致,再生与改性综合技术可以使老化沥青的高低温性能得到较好地恢复,解决了单一再生沥青的低温性能恢复不好地问题。通过对比分析沥青组分含量、SEM图与宏观性能指标之间的联系,探讨老化沥青复合再生改性作用的微观机理。研究结果具有一定的理论与实用价值。     

纳米氧化锌改性沥青混合料性能分析

为探究纳米氧化锌改性沥青混合料的路用性能,首先应用高速剪切法制备1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%七种剂量纳米氧化锌改性沥青,通过基质沥青与7种改性沥青基本性能的对比分析,优选出1%、4%、7%三种剂量纳米氧化锌改性沥青进行DSR试验、BBR试验和布洛克菲尔德黏度计法试验,分析纳米氧化锌改性沥青路用性能。其次,通过车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验和低温弯曲试验系统分析沥青混合料的路用性能,并应用红外光谱法从微观角度分析其改性机理。结果表明:1%、4%、7%三种剂量的纳米氧化锌改性沥青均能有效改善沥青的高温、低温、黏度及抗疲劳性能,最佳掺量为4%;4%剂量纳米氧化锌改性沥青混合料的高温稳定性、水稳定性和低温抗裂性能最佳;采用高速剪切法制备纳米氧化锌改性沥青能够充分发挥纳米粒子的特性,能够与基质沥青发生物理化学反应,形成稳定的改性沥青体系,提高基质沥青的软化点和稠度;在高速剪切作用下,熔融的基质沥青化学键断裂并与纳米粒子表面的羟基发生化学反应,形成纳米粒子基质沥青共熔体系。     

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...     

SBS聚合物在沥青中溶胀直径及其与沥青性质的关系

为研究SBS改性沥青微观结构量化指标与沥青性质之间的关系,采用4种SBS改性剂、3种基质沥青、3种SBS改性剂掺量制备14组SBS改性沥青进行荧光显微镜取样观察,选择400倍荧光显微图像为研究对象,借助MALTAB图像处理功能、Auto CAD软件以及微积分思想提出一种SBS改性沥青微观结构中SBS溶胀直径计算的方法,即SBS在沥青中溶胀相互联结之后形成的网络状、棒状、云状等结构的平均直径;测试了14组SBS改性沥青的溶胀直径,结合荧光显微图像分析了SBS溶胀直径与SBS改性沥青路用性能指标之间的关系。研究认为SBS溶胀直径在2.4~2.6μm时具有较高的改性性能和均一稳定的微观溶胀状态,SBS溶胀直径可以更加全面地反映出SBS改性沥青的本质属性。     

OMMT/ZnO纳米复合SBS、SBR聚合物改性沥青与混合料性能研究

为了提高SBS、SBR聚合物改性沥青的热贮存稳定性、改善低剂量SBS、SBR改性沥青的针入度指标体系性能与流变特性,同时提高OMMT/ZnO改性沥青的高低温性能与流变性能。将纳米OMMT/ZnO与SBS、SBR聚合物进行复配,基于老化前后的针入度体系试验和流变特性试验对复合改性沥青稳定性、老化性能、高低温性能与流变特性进行评价,基于三大路用性能试验、浸水APA试验与MMLS1/3试验评价了纳米OMMT/ZnO复合聚合物改性沥青混合料的水温稳定性与长期稳定性。结果表明:掺加纳米OMMT/ZnO纳米改性剂能够提高复合改性沥青高温稳定性、低温延展性与自愈合弹性恢复性能;同时改善聚合物改性沥青的热贮存稳定性和抗老化性能,同时掺入SBS、SBR与OMMT/ZnO能够实现两种改性剂对沥青高温性能和流变性能改善的叠加作用;3.5%SBS与4%OMMT/ZnO复合改性沥青混合料的抗疲劳变形性能和水温稳定性满足极端。     

基于熵权-TOPSIS理论的复合改性沥青配方优化

针对目前用于提高沥青及沥青混合料抗紫外老化能力外加剂较多的现状，综合考虑复合改性沥青宏观性能指标、微观性能指标以及成本因素，采用熵权-TOPSIS理论对于6种不同的抗老化剂方案进行优化。结果表明：采用该理论确定的层状双金属氢氧化物复配受阻胺类光稳定剂、紫外线吸收剂以及层状双金属氢氧化物复配受阻胺类光稳定剂两种复合改性沥青方案具有较好的性价比，可以满足沥青路面抗紫外特性需求。其为今后改性沥青配方设计与优化提供了新的技术途径。     

基于微观分散性分析的SBS改性沥青质量控制

为更合理地控制SBS与沥青的共混过程,本文用落射荧光显微镜对SBS与沥青的共混过程进行连续观测并对共混物进行试验分析,其间,SBS的微观分散状态及形态结构发生了一系列的变化,共混物的试验指标如软化点、粘度、延度也相应发生了一定的变化。鉴于这种微观分散状态与宏观力学性能之间的对应关系,可以将改性沥青微观分散性分析应用于改性沥青生产领域,为改性沥青的在线质量控制提供简便易行的检测方法。     

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。     

不同稳定剂对SBS改性沥青稳定效果的对比研究

通过试验测试不同老化时间样品的针入度、软化点和延度比较其相容性和路用流变学性能指标的变化,分析体系宏观稳定性和稳定剂性能特征,并通过形态结构照片分析稳定剂改善的效果。结果表明,加入稳定剂后改性沥青的高温储存稳定性明显改善,同时加入FD-06无硫稳定剂的改性沥青在热储存过程中性能更加稳定,不易离析。沥青中的部分组份具有化学活性,利用其活性点,引入带有活性基团的反应物,并通过被引入分子的化学结构的调节改善SBS与沥青的相容性,从而制备储存稳定性良好的SBS改性沥青。化学改性技术的应用提高了路用改性沥青的性能/价格比。     

SBS改性沥青老化过程性能预测方程研究

建立SBS改性沥青在老化过程中性能衰变的非线性预测方程，通过薄膜烘箱试验验证了预测方程的可靠性，基于预测方程分析了SBS改性沥青老化过程中性能指标的变化速率。研究结果表明，非线性方程x(t)=(Lx₀)/[1+(L-1)e^-rt]可用以预测针入度、软化点、延度在SBS改性沥青老化过程中的变化规律；沥青针入度、软化点、延度的变化速率随老化时间的延长而逐渐下降，其中延度指标在老化初期的变化速率下降最快；可通过建立宏观性能指标与红外光谱a₁₇₀₀/a₁₆₀₀的关系方程，进行SBS改性沥青老化程度的预测评估。     

沥青路面结构行为方程中材料影响系数的确定方法

沥青路面的结构行为方程为基于性能的沥青路面结构设计方法奠定了良好的理论基础,但先前的研究仅较好地考虑了荷载、环境和结构等因素对沥青路面使用性能的影响,而对材料因素的影响考虑得较为粗略。鉴于材料影响的复杂性,论文从较为宏观的角度通过改性沥青和普通沥青结构行为方程和现场疲劳方程的建立给出改性沥青影响系数与改性-普通沥青寿命比值的关系,从而利用此关系以及通过试验获得的改性沥青和普通沥青混凝土的疲劳方程即可确定结构行为方程中的材料影响系数。     

纳米改性沥青的路用性能研究

通过纳米粉粒（A、S）、燕山4303SBS和克拉玛依70^#沥青相组合的14种沥青室内试验研究（针入度、软化点、延度、RTFOT和BBR试验等）,分析了纳米种类和剂量对基质沥青和改性沥青性能的影响,讨论了纳米改性沥青的老化特性,初步结果表明纳米改性沥青是可行的。     

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。     

高黏剂对高黏弹改性沥青宏观性能和微观结构的影响

通过常规性能试验、动力黏度试验、弹性恢复试验和Brookfield黏度试验，研究了高黏剂种类和掺量对高黏弹改性沥青宏观性能的影响，利用荧光显微镜探究了改性沥青微观结构变化，评价了自主研发的高黏剂制备的STC-10高黏弹沥青混合料路用性能。结果表明：不同类型高黏剂均能显著降低改性沥青针入度，提高软化点和延度，但对60℃动力黏度和135℃黏度有不同影响。高黏剂掺量提高导致改性沥青中零散的聚合物微粒向网络结构转变，网络结构间出现明显过渡区，对改性沥青高低温性能的增强具有重要作用。STC-10沥青混合料各项性能指标均满足相关规范技术要求，证明高黏弹改性沥青和STC-10级配在超薄罩面中应用具有可行性。研究成果为新型高黏弹改性沥青在同步超薄罩面中的应用提供了科学依据。