聚合物改性沥青的相态结构

聚合物改性沥青是由聚合物和沥青组成的两相共混物，按照相的连续性可以分成3种基本类型：第1种是沥青相为连续相而聚合物相为分散相的单相连续结构；第2种是聚合物相为连续相而沥青相为分散相的单相连续结构；第3种为两相连续结构或两相互锁结构，即沥青相和聚合物相都是连续的。     

改性沥青微观结构与储存稳定性的关系

根据荧光显微照相原理、聚合物改性沥青的相态结构分析、改性沥青的混合原理等,对不同型号的SBS改性剂与同一基质沥青配制改性沥青过程中的样品进行显微观测,同时对其不同时段的相态结构进行照片拍摄,并结合微观观测结果与改性沥青离析试验结果,对改性沥青的相态结构与其存储稳定性之间的关系进行研究。研究表明:分析改性沥青制备过程中聚合物改性剂的存在相态,可为改性沥青制备温度、时间等提供依据;聚合物改性剂在沥青中越容易混合、粒径越小,所制备的改性沥青的稳定性越好,软化点的提高越显著;对同一基质沥青,嵌段比大的SBS改性剂对基质沥青的改性效果好,所制备的改性沥青稳定性更好。     

纳观尺度沥青相态力学特性老化行为

选取原样、短期老化和长期老化的基质沥青与SBS改性沥青为研究对象, 利用原子力显微技术的定量纳米力学(QNM)性质功能模块测试了沥青纳观相态的力学性质; 利用Nano Scope Analysis软件对沥青相态力学图像进行量化分析, 重点分析了相态模量和黏附力这2个指标; 采用细观力学领域中的Halpin-Tsai模型研究了沥青多相态力学性质的复合行为, 并探究了纳观尺度沥青相态力学特性的老化行为。分析结果表明: 基质沥青中蜂形相态和基质相态的纳观模量分别集中在600.0和18.3 MPa, 纳观黏附力分别集中在10.3和18.6 nN; SBS改性沥青中蜂形相态和基质相态的纳观模量分别集中在899和35 MPa, 纳观黏附力分别集中在30.2和38.4 nN; 对于基质沥青, 原样、短期老化和长期老化沥青的复合模量分别为111、138和187 MPa, 复合黏附力分别为16.7、14.3和4.2 nN; 对于SBS改性沥青, 原样、短期老化和长期老化沥青的复合模量分别为158、313和547 MPa, 复合黏附力分别为32.2、35.0和15.8 nN; 沥青纳观相态结构中, 蜂形相态属于高模量、低黏附力相态, 而基质相态属于低模量、高黏附力相态; SBS改性沥青的相态模量与黏附力显著高于基质沥青; 随着老化程度的增加, 沥青相态的力学性质发生变化, 且不同相态的老化行为存在显著差异; 采用QNM技术可有效辨别纳观尺度沥青相态的力学特性, Halpin-Tsai模型可用于量化沥青相态力学性质的复合行为。      

基于线型环氧树脂的环氧沥青相结构调控与增韧改性

通过引入一种线型脂肪族环氧树脂—1,4-丁二醇二缩水甘油醚(622树脂)作为降黏、增溶、增韧剂，调控环氧沥青中沥青相和树脂相的相态结构，实现环氧沥青相容性和低温韧性的改善。622树脂的引入可以显著地降低环氧沥青体系在固化过程中的黏度，减缓固化反应速率；当622树脂的添加量为15wt%时，环氧沥青中沥青相的分散尺度被降低至10μm左右，良好的相分离结构使得环氧沥青固化物的断裂伸长率由150%增大到350%;且622树脂改性环氧沥青在低温下具有更低的储能模量和玻璃化转变温度。引入线型脂肪族环氧树脂调控环氧沥青铺面材料的相容性和分散相尺度是改善环氧沥青力学性能和低温韧性的关键因素。     

基于荧光显微镜的SBS改性沥青显微相态分析

采用金属制小盛样皿浇注成型制备显微观测样本,在荧光显微镜100倍放大倍数下,观测实验室新制备SBS改性沥青、室温存放2个月的SBS改性沥青及不同厂家提供的成品SBS改性沥青显微相态。观测结果表明：在荧光显微镜下,改性剂的分布形态清晰可见,并且 SBS掺量为4%~5%时,微观上可以达到两相连续的最佳共混状态;随着存放时间的延长,当 SBS掺量大于3%时,改性沥青网状结构逐渐形成,这种网状结构会由于SBS改性剂吸附沥青分子中的油分充分溶胀、发育及分散到沥青中,基质沥青的组分发生重组,从而形成共混体系的空间网状结构。对于不同厂家的成品改性沥青,由于加工工艺和相容性等原因,微观相态存在明显的“聚结”现象,也就是宏观性能表现的“离析”现象。     

液态CO_2输送管道弯管处冲刷腐蚀数值模拟

由于沿程阻力和外界环境的变化,液态CO_2管道内的CO_2会发生相态转变,含有杂质水的液态CO_2夹带的气态CO_2会对管道弯管处产生冲刷腐蚀。为了描述管道内部的冲刷腐蚀规律,利用ANSYS CFX软件对90°弯管的冲蚀现象进行数值模拟。模拟结果表明:冲蚀速率在弯管段60°~80°之间取得最大值;入口处流体速度由4 m/s增加到12 m/s,管壁的冲蚀速率由3.92×10-6kg/(m2·s)增加到3.47×10-5kg/(m2·s);随着弯管曲率半径增加,最大冲蚀速率产生位置发生前移。研究结果可为长距离液态CO_2管道铺设提供参考。     

基于模糊C均值聚类的快速路交通流相态划分

交通相态的识别问题是智能交通系统里一个关键问题,基于模糊C均值聚类分析可以很好地解决这种没有先验知识情况下的分类问题。文中介绍了三相流理论,根据我国实测快速路交通流数据,利用模糊C均值聚类方法对交通流相态的分类进行了研究,实现了一种交通相态的划分方法,研究结果表明：该方法能够识别出三相流理论中的自由流和同步流状态。     

聚氨酯环氧改性沥青制备及性能研究

环氧树脂脆性强、柔韧性低导致环氧沥青抗裂性能差,为改善环氧沥青的低温性能,需进行增韧改性。通过自行合成的聚氨酯用于环氧树脂改性得到聚氨酯/环氧树脂复合材料,并将聚氨酯/环氧树脂复合材料用于沥青改性,通过微观测试和宏观试验确定了聚氨酯改性环氧的掺量及改性机理,评估了聚氨酯/环氧改性沥青的黏度特征、微观相态分析,通过其力学性能确定聚氨酯/环氧的最佳掺量。研究结果表明,聚氨酯中异氰酸酯基会与环氧中的羟基发生化学接枝,增加化学交联点,改善了环氧树脂的韧性,聚氨酯的最佳掺量为20%。黏度试验结果表明,不同聚氨酯环氧掺量改性沥青的黏度均随时间的延长会逐渐增加,聚氨酯环氧掺量越高,改性沥青其黏度增长越快。拉伸试验表明,当聚氨酯环氧的掺量为40%时,其力学性能优异,且均满足规范要求。