SBS复合改性沥青抗老化性能指标研究

为提高SBS改性沥青的抗老化性能,在SBS改性沥青中分别添加LDPE、HDPE和VPE共3种PE改性剂,在对复合改性沥青老化性能试验中发现通过TFOT和PAV老化后的复合改性沥青常规评价指标存在不足,故采用测力延度试验来分析复合改性沥青的抗老化性能,通过对不同沥青的最大拉力、断裂拉力、断裂延度、韧性特征阶段斜率(BC段)、韧性特征阶段拉力值与延度所围面积等分析,结果表明:5种不同沥青中SBS与LDPE复合改性沥青老化后的韧性最高,且采用韧性特征阶段拉力值与延度所围面积分析改性沥青的抗老化性能较合理。     

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。     

测力延度试验以及韧性比评价指标的研究

通过采用测力延度试验(以下简称FDT试验),对多种SBR改性沥青进行低温性能研究,将韧性比RT/V同延度、拉伸柔度、屈服应变能、SBR当量劲度等沥青性能评价指标进行对比分析,同时对其拉伸机理采用断裂力学理论进行了深入的分析。结果表明,韧性比RT/V越大,沥青的低温抗裂性能越好,反之低温性能越差;而且RV/E与BBR试验的m值有良好的相关性。从而验证了测力延度试验方法的可行性,也说明采用韧性比作为低温性能的评价指标是合理的。     

不同结构SBS对改性沥青高低温性能影响研究

使用不同型号的SBS改性剂制备改性沥青,采用常规性能指标评价方法,频率扫描、多应力蠕变恢复试验(MSCR)以及弯曲梁流变试验(BBR)对改性沥青的高低温性能进行评价。研究结果表明:SBS可以有效提高沥青储存模量和损失模量,提高沥青黏弹性能,星型改性剂能较大幅度提升沥青高温性能,制备的改性沥青平均恢复率较高,平均不可恢复蠕变柔量较小,但是与沥青相容性较差。线型SBS能较大幅度地提升沥青低温性能,改性沥青蠕变劲度减小,且与沥青相容性较好,丁二烯/苯乙烯嵌段比越大,对沥青低温性能提升越明显,沥青BBR试验中的蠕变劲度与常规指标中5℃延度有较好的相关性,可以作为评价沥青低温性能的重要指标。     

基于TFOT试验的SBS改性剂掺量检测方法研究

为准确检测SBS改性剂的掺量,保证SBS改性沥青的性能,通过163、168、173、178、183℃的TFOT试验,研究改性剂掺量分别为1%、2%、3%、4%、5%的SBS改性沥青的针入度、软化点、5℃延度、135℃运动黏度、弹性恢复随老化温度的变化规律,得出不同改性剂掺量的SBS改性沥青的延度随老化温度变化规律一致,因此采用5℃延度-老化温度曲线检测SBS改性剂掺量。结果表明:利用5℃延度-老化温度曲线检测SBS改性剂掺量的方法是合理的。     

SBS改性沥青低温性能评价指标灰关联熵分析

针对SBS改性沥青低温性能评价指标的不足,通过对三种SBS改性沥青低温测力延度试验以及小梁低温弯曲试验,并采用灰熵分析法对测力延度参数(F1-Fz)/(F0-Fz)、W2/W1、D1/Fz和D/Fmax与混合料低温抗裂能力的影响程度显著性进行探讨。研究结果表明:测力延度参数(F1-Fz)/(F0-Fz)和W2/W1对沥青混合料的应变能密度的影响最为显著,建议采用(F1-Fz)/(F0-Fz)和W2/W1作为SBS改性沥青的低温性能控制指标。     

再生剂对SBS改性沥青宏观性能与微观结构的影响

通过制备SBS改性剂掺量为0～5.0%的改性沥青并测试针入度、软化点、5℃延度、弹性恢复以及旋转黏度，研究了改性沥青宏观指标与SBS改性剂掺量间的联系。改性沥青再生试验表明：含SBS改性剂成分的B再生剂比普通A再生剂对老化改性沥青再生效果更好，抗老化能力也更为优异。采用红外光谱测试以及荧光显微镜成像对改性沥青中SBS改性剂含量进行定量以及定性的测定，并与改性沥青宏观指标相对应。改性沥青老化后其SBS改性剂含量降低，仅使用再生剂对其进行再生并不能恢复SBS改性剂含量，A/B新旧混合沥青中SBS改性剂含量进一步提升，可以达到3.05%的较高含量。采用动态剪切流变(DSR)试验研究改性沥青的高温抗车辙能力，老化后回收沥青的高温稳定性增强，掺入再生剂会降低其高温抗车辙能力，再生沥青、新旧混合沥青与新改性沥青的高温特性相似。     

不同老化方式对SBS改性沥青的性能影响

本文通过对薄膜烘箱老化、PAV老化和紫外老化等不同老化方式下,SBS改性沥青老化前后的针入度、5℃延度、软化点、135℃动力粘度以及弹性恢复等性能变化影响规律进行试验研究。结果表明:老化后SBS改性沥青的5℃延度与135运动粘度变化幅度显著,老化作用对SBS改性沥青的高、低温性能影响显著; TFOT短期老化后,SBS改性沥青性能已发生大幅下降,在长期使用过程(紫外老化、PAV老化)中,随老化时间的延长,SBS改性沥青性能衰减幅度逐渐减小。     

测力延度在沥青低温性能指标研究中的应用

低温性能是沥青性能的一个重要方面,因此,有必要对其评价指标加以研究。在对沥青测力延度的大量试验基础上,本文分析了基质沥青、改性沥青以及短期老化(RTFOT)和长期老化(PAV)后的拉伸特性机理。通过与SHRP低温劲度的相关性分析,确定的测力延度评价指标如下:(1)基质沥青:D1 F0(或|K0 K1|);(2)改性沥青:D Fz。并在与延度的比较中进一步说明了测力延度能更有效评价沥青的低温性能。     

有机硅/SBS复合改性沥青技术性能研究

为了研究有机硅/SBS复合改性沥青技术性能，通过变化有机硅/SBS比例掺量，以AH-70沥青进行复合改性，采用针入度、软化点、延度、储存稳定性、RTFOT老化、光氧模拟老化及BBR试验，综合评定复合改性沥青高温、低温及抗老化性能。结果表明：开发的有机硅/SBS复合改性沥青在有机硅掺量为2.5%、SBS掺量为3.5%时，满足改性沥青技术指标要求；RTFOT及紫外光模拟老化后，270 min老化前后针入度比为85%、延度比为79.5%、软化点比为106%,分别较SBS改性沥青提高了29%、54.5%、32%,抗老化性能明显增强；在BBR试验加载240 min时，低温抗裂性能评价指标J(t)值为0.005 8,较SBS改性沥青提高了71%,提高了低温抗裂性。可见，研发的有机硅/SBS复合改性沥青较SBS改性沥青具有更优良的抗老化性能、储存稳定性及低温抗裂性能。     

基于双边缺口拉伸试验的SBS改性沥青抗疲劳性能评价

为研究SBS改性沥青在中温下的抗疲劳性能,依托我国某高速公路采用的SBS改性沥青,采用双边缺口拉伸试件并借助测力延度仪,分析基于临界裂纹尖端位移的沥青胶结料抗疲劳性能,随后对不同温拌剂含量SBS改性沥青进行临界尖端位移和疲劳因子疲劳测试,并通过小梁四点弯曲疲劳试验进行验证。结果表明:①临界尖端位移与疲劳因子测试值对所选用沥青样本抗疲劳性能的结果具有一致性;②双边缺口拉伸试验中温度对沥青疲劳性能的区分影响极大,适当的提升温度对沥青的抗疲劳性能区分度更优;③沥青胶结料临界尖端位移所表征的疲劳性能变化趋势与对应混合料的疲劳寿命N_(fnm)的变化趋势相近,进一步验证了基于临界尖端位移的SBS改性沥青抗疲劳性能区分效果。     

基于老化程度的SBS复合改性沥青低温流变性能分析

为研究温度与老化程度对SBS复合红油增塑剂及C9石油树脂改性沥青低温流变性能的影响,采用弯曲梁流变试验(BBR)对3种老化程度条件下的SBS复合改性沥青低温流变性能进行研究,并与基质沥青和SBS改性沥青进行对比分析。研究表明,掺加增塑剂的SBS改性沥青低温性能优于其他沥青,但随温度下降及老化程度加深增塑剂对其改性沥青低温性能改善作用明显下降;掺加石油树脂的SBS改性沥青低温性能最差,但可以改善其改性沥青抗老化性能。通过松弛弹性模量主曲线方法分析可知,老化程度是影响沥青应力松弛能力的主要因素,因此建议通过减缓沥青老化程度的方法来延长其使用寿命。     

基于BBR与FT-IR的沥青胶结料低温性能与抗老化能力分析

为了评价几类沥青胶结料的低温性能和抗老化能力,分别对3种具有代表性的沥青胶结料(基质90#沥青、SBS改性沥青和A型温拌沥青)进行了旋转薄膜烘箱老化(RTFO)和压力老化(PAV)试验。并对老化后的胶结料进行了低温弯曲梁流变仪试验(BBR)和傅里叶红外光谱试验(FT-IR)。试验结果表明:沥青的老化对低温性能有直接的影响,而且温度的降低使这种影响更加显著。BBR试验从不同角度分析验证了SBS改性沥青具有相对最优的低温性能,而温拌沥青则相对较差。长期老化沥青FT-IR试验结论与BBR试验规律具有一致性,证明了微观层面揭示的分子官能团的变化规律与宏观层面显现的低温性能具有良好的对应关系。     

SBS改性沥青老化后的流变特性

为了评价老化对SBS改性沥青流变特性,对基质沥青、SBS改性剂质量掺量分别为3%和6%的改性沥青进行旋转薄膜加热试验(RTFO)和不同时间(5h、16h、50h)的压力老化试验(PAV),对3种沥青的原样、不同老化状态的样品进行常规试验(针入度、延度、软化点)和不同温度条件下的动态剪切流变试验。试验结果表明:常规指标只能显著反映沥青前期阶段的老化性能,粘弹性指标能够反映各老化阶段沥青的性能,更适合评价沥青的老化特性;基质沥青老化表现出硬化的特性,PAV老化50h后的SBS改性沥青老化由于SBS改性剂的裂解和断裂,表现出软化的特性;SBS改性剂使得沥青储能模量随温度和老化程度的影响变小,改善了沥青的感温性能、耐老化性能;老化时间越长基质沥青高温性能越好,而SBS改性沥青在老化16h后高温性能降低。     

青藏高寒区改性沥青低温弯曲蠕变试验分析

青藏高原寒冷地区年平均气温低,温差大,冻融循环频繁,并且日照时间过长导致紫外线辐射老化严重,故沥青性能要求不同于一般地区。基于SHRP中BBR试验,开发一套相对简单的沥青小梁弯曲蠕变试验设备,通过低温弯曲蠕变试验、老化后低温弯曲蠕变试验,分析6种西藏地区常用改性沥青在不同温度下老化前后的蠕变劲度模量与蠕变应变速率,表征各改性沥青在低温区间的温度敏感性以及其抗老化性能。结果表明:SBS(I-B)改性沥青低温温度敏感性最佳,可显著提高沥青路面低温性能;SBS(I-A)抗老化性能最好,可减少由于日照时间长,紫外线辐射严重,沥青老化,粘结力下降所引起的各种病害。     

超薄罩面SBS-PTW高黏改性沥青组成及路用性能评价

超薄罩面作为公路预防养护措施之一,采用高性能改性沥青是提升超薄罩面路用性能耐久性的关键因素。采用共混复合改性技术,结合针入度试验、软化点试验、延度试验、动力黏度试验、黏韧性试验研究SBS高性能改性沥青各组分间掺配比例,进一步采用薄膜老化试验、动态剪切流变(DSR)试验、布什黏度试验评价最佳掺配比例下SBS高性能改性沥青路用技术性质。结果表明：SBS高性能改性沥青各组分之间最佳掺配质量比为6%SBS、4%增溶剂、0.2%增韧剂、0.2%Nano-ZnO、0.2%稳定剂,所制备SBS高性能改性沥青各项技术性质指标均满足《公路沥青路面预防养护技术规范》(JTG/T 5142-01—2021)要求,其中60℃动力黏度达到64 204 Pa·s,黏韧性和韧性分别为25.4、20.9 N·m, PG高温分级温度为88℃,老化后温度敏感性降低。     

基于东北季冻区气候下高黏改性沥青性能研究

基于东北季冻区气候条件下提出合理的高黏改性剂掺量。测试高黏改性沥青指标并计算针入度指数PI值评价改性沥青的感温性能,进行软化点试验和60℃动力黏度试验评价改性沥青的高温性能,进行低温延度(5℃延度)试验和BBR试验评价改性沥青的低温性能。改性剂掺量为12%～13%时各指标均满足要求。BBR试验表明改性剂掺量为13%时改性沥青抵抗永久变形的能力最好,掺量为12%时应力释放能力最强,抗低温开裂能力最好,同时对改性沥青进行PG分级低温分析。推荐东北季冻区高黏改性剂掺量为12%～13%。     

基于正交试验的多聚磷酸复配SBS改性沥青性能分析

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,在正交试验设计的基础上,采用高速剪切机制备了PPA复配SBS改性沥青。通过基本沥青技术指标试验,探讨了PPA、DBP对其基本性能的影响,并分析了PPA复配SBS改性沥青的最优配方。结果表明:(1)多聚磷酸对多聚磷酸复配SBS改性沥青影响最大,SBS对其影响次之,抽出油和邻苯二甲酸二丁酯均为次要因素。(2)DBP是影响老化后低温延度最显著的因素,而SBS对老化后的低温延度影响较小,DBP可以改善复配SBS改性沥青的抗老化性能。(3)选择3.5%的SBS,1%的PPA,1%的DBP,2%的抽出油最优PPA复配SBS改性沥青组合。     

废旧胶粉与SBS改性沥青及其混合料的路用性能对比研究

该文通过动态剪切流变试验、弯曲梁流变试验与间接拉伸劲度模量试验、疲劳试验、半圆弯曲试验和韧性指标试验对比了SBS改性与胶粉改性沥青及其混合料的性能。研究结果表明:达到与SBS改性沥青相同性能需要2倍以上的胶粉掺量;掺量较高的胶粉改性沥青表现出比SBS改性沥青混合料更高的弹性;随着胶粉用量的增加,胶粉改性沥青混合料抵抗裂缝的能力增强,抵抗裂缝发展的能力显著降低。     

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。