纳米改性沥青技术的研究进展

近一个世纪以来,纳米材料与纳米技术的研究与发展取得了众多的新成果。纳米材料及技术已经逐步应用于交通、土木、建筑和水利等工程领域,并取得了大量的应用成果。对纳米改性沥青技术的最新研究进展进行了综述。

多聚磷酸改性沥青的研究进展

该文对多聚磷酸改性沥青技术的最新研究进展进行了综述,其中包括多聚磷酸改性沥青技术、多聚磷酸对基质沥青的改性机理、多聚磷酸改性沥青流变特性和路用性能。通过对路用性能的综述得到如下结论:多聚磷酸明显改善了基质沥青高温稳定性和抗老化性,而是否改善了低温抗裂性以及水稳定性尚无定论,需要进一步研究。

环氧沥青及其混合料性能研究

为了发现环氧沥青及其混合料目前存在的问题,采用宏观和微观两方面探索环氧沥青性能的大幅度改善,通过对环氧沥青的化学流变特性、固化特性以及环氧沥青混合料的抗剪性能、水损坏特性的分析归纳,得出不同组分的环氧沥青和不同地理环境对沥青性能改善各有侧重。最终结论:环氧沥青的特性是有针对性地改善其性能;深入研究环氧沥青的寿命成本及不同温度下黏弹塑性材料参数将成为重点。

PAPI型聚氨酯改性沥青性能与微观机理

为了研究聚氨酯(PU)对沥青的改性机理,以多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)与聚己二酸乙二醇酯二元醇(PEA)、聚四氢呋喃(PTMEG)合成两种PU预聚体,并用其制备PU改性沥青。采用针入度、软化点、延度、黏度试验测试改性沥青基本性能,并通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、原子力显微镜(AFM)、热重(TG)分析、差示扫描量热法(DSC)对其微观结构及反应机理进行分析。研究结果表明,PAPI型PU可以通过物理和化学反应协同改善沥青的高低温性能,PU的加入可使沥青针入度降幅超过20%,软化点提升高于35%,延度性能提升超350%,两种PU改性剂均可显著提升沥青的黏度。PU与沥青反应生成PU-沥青枝接物提高了相容性,导致改性沥青的官能团比例发生变化,PU掺入后会增大沥青中蜂形结构的高度,从而提高沥青的高温性能。PAPI-PEA型PU改性沥青热稳定性优于PAPI-PTMEG型PU改性沥青,而PAPI-PTMEG型PU改性沥青具有更低的玻璃化转变温度。

HVM-TSR高黏改性剂的制备及应用性能

为制备出性能优良且价格低廉的高黏改性剂,以降低高黏沥青使用成本,运用熔融共混工艺,将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(styrene-butadiene-styrene block copolymer,SBS)、萜烯-苯乙烯树脂(terpene-styrene resin,TSR)及少量增塑剂混炼制备出HVM-TSR高黏改性剂,研究其对基质沥青的改性效果,并选用传统高黏改性剂(TPS)作为对照组。通过常规物理性能试验确定HVM-TSR、TPS高黏改性剂各自的最佳掺量,结合离析试验、荧光显微镜、傅里叶变换红外光谱、动态剪切流变试验和弯曲梁流变试验,对HVM-TSR、TPS高黏沥青的热储存稳定性、微观结构、改性机理、高低温流变性能进行对比研究。结果表明:HVM-TSR、TPS高黏改性剂最佳掺量分别为14.5%~18.2%、15.2%~17.5%,最佳掺量范围内的HVM-TSR高黏改性剂颗粒均匀分散于沥青中形成致密连续的网状结构。HVM-TSR、TPS高黏沥青制备过程中均无新的官能团生成,高黏改性剂与沥青仅为物理共混。0~48 h热储存过程中,2种高黏沥青的软化点差均小于2.5℃,满足热储存稳定性要求。相比于TPS高黏改性剂,HVM-TSR改性制备的高黏沥青具有更好的高温抗车辙性能和低温柔韧性,且成本仅为TPS高黏改性剂的48%,大幅降低了高黏沥青的使用成本。

用于排水沥青路面的高黏度改性沥青的制备及性能

为制备出适用于排水沥青路面的高黏度改性沥青,并降低使用成本,运用熔融共混工艺,将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、天然增黏树脂(TR)以及少量增塑剂混炼得到新型热塑性高黏度改性剂(N-HVM),用其制备新型高黏度改性沥青(N-HVA),并对其改性效果进行研究。选用传统TPS-HVA、SINOTPS-HVA作为对照组进行对比分析。首先通过针入度、软化点、5℃延度、60℃动力黏度、135℃布氏黏度、弹性恢复试验研究不同N-HVM掺量对沥青常规物理性能的影响,确定出N-HVM的最佳掺量范围;其次通过黏度试验分析高黏度改性沥青的黏流特性,借助傅里叶变换红外光谱(FTIR)试验、差示扫描量热(DSC)试验探析高黏度改性沥青的改性机理;最后利用动态剪切流变(DSR)试验和弯曲梁流变(BBR)试验评价高黏度改性沥青的高低温流变性能。试验结果表明:N-HVM最佳掺量(质量分数,下同)范围为14%~18.5%,制备的高黏度改性沥青常规物理性能满足规范要求。N-HVM的成本仅为市售高黏改性剂TPS、SINOTPS的30.8%、67.1%,能够显著降低高黏度改性沥青的使用成本。基质沥青与N-HVM共混过程中既存在物理改性,同时伴随有化学反应的发生。N-HVA的黏流活化能Eη小于TPS-HVA、SINOTPS-HVA,具有更好的温度稳定性及施工和易性。相比于TPS和SINOTPS,N-HVM对沥青的高低温性能改善效果更为显著,改性后的沥青具有优异的高温抗车辙性能和低温柔韧性。

热阻沥青路面降温效果及作用机理

为了研究热阻路面的降温效果及作用机理,以高铝质耐火碎石材料为研究对象,通过等体积替换的原则将耐火碎石掺入到混合料中,在2.36-4.75mm和4.75-9.5mm档集料掺量最佳时,通过力学性能、路用性能及降温效果测试试验,研究9.5-13.2mm档集料掺量分别为10%、20%和30%时的降温效果。温度测试位置为表面、深度4cm及10cm等3个位置。研究结果表明：随着耐火碎石掺量的增加,路面降温效果逐渐提高,在掺量≤20%时,混合料的力学性能及路用性能满足规范要求;耐火碎石掺量为20%时,在路面表面、深度4cm及10cm处最大温差可分别达6.5℃、6.0℃及5.5℃左右,降温效果明显;降低沥青混合料的导热系数,减小热量在路面内部传递,有效控制路面的整体温度,是耐火碎石降低路面温度的主要原因。