高掺量胶粉-SBS复合改性沥青的高温流变性能

为了研究高掺量胶粉-SBS复合改性对基质沥青高温流变性能的影响,以高掺量胶粉-SBS复合改性沥青为主要研究对象,首先通过三大指标和布氏旋转黏度研究了高掺量胶粉-SBS复合改性沥青性能随胶粉掺量变化而变化的趋势;然后设计了6种试验方案,采用动态剪切流变仪探究了6种沥青的高温流变性能,并进行了比较详细的对比性研究。结果表明:高掺量胶粉-SBS复合改性沥青的高低温性能随着胶粉掺量的增加而增大,在胶粉掺量为42%时,可以同时满足良好的性能与施工要求;在高温流变性能试验中,与单一改性沥青相比,复合改性沥青的复数剪切模量(G*)、车辙因子(G*/sin(δ))、蠕变恢复率(R)得到明显提高,相位角(δ)和不可恢复蠕变柔量(Jnr)有一定程度的降低,具有更强的弹性性能、高温抗车辙能力、变形恢复能力和抗变形能力;随着胶粉掺量从21%增加到42%,胶粉-SBS复合改性沥青的弹性成分随之增多,变形恢复能力与抗变形能力更强,高温流变性能更好。

添加Sb对Sn-9Zn-3Bi/Cu钎料接头显微组织及力学性能的影响

采用钎料合金化研究添加Sb对Sn-9Zn-3Bi无铅焊点组织、熔点特性、润湿性、金属间化合物(IMC)厚度和剪切强度的影响。结果表明:钎料的熔点随Sb含量的增加而略微上升,钎料的铺展面积随Sb含量的增加从50.3 mm^(2)降低至36.6 mm^(2);添加Sb虽然没有改变焊点处钎料基体和界面IMC的显微组织类型,但细化了焊点显微组织,且焊点界面处的IMC厚度从18.6μm降低至16.8μm。随着钎料中Sb含量从0增加到1.5%(质量分数),Sn-9Zn-3Bi/Cu接头剪切强度从22.7 MPa增加到29.8 MPa,剪切强度的提高是显微组织细化、固溶强化及界面处IMC厚度降低共同作用的结果。

表面活性类温拌剂对SBS改性沥青高温性能的影响

为研究表面活性类温拌剂对SBS改性沥青高温性能的影响,将不同掺量的温拌剂加入SBS改性沥青中,制得温拌沥青。采用动态剪切流变仪(DSR)对温拌沥青进行温度扫描和频率扫描试验,结果表明:表面活性类温拌剂的加入能够减小SBS改性沥青的相位角δ,增大SBS改性沥青的复数模量G*和车辙因子G*/sinδ,提高SBS改性沥青的高温性能。在28~58℃内,对SBS改性沥青的高温抗车辙能力提升较为显著,58℃以后,作用不太明显。此种温拌剂的最佳掺量建议为0.5%。

剪切工艺条件对SBS改性沥青性质的影响

考察了剪切频率、剪切时间和发育时间对SBS改性沥青软化点、25℃针入度、5℃延度、PI值的影响。结果表明,剪切时间与剪切速率对提高软化点有一定的互补作用,增加剪切时间与剪切速率在促进SBS颗粒空间三维网状结构形成、提高软化点的同时,限制了其低温塑性变形(5℃延度),降低了PI值;发育时间对SBS改性沥青性能影响相对较小。工艺参数对25℃针入度的影响相对较小。确定SBS改性沥青的最佳工艺条件为:剪切时间90min,发育时间30min,剪切速率4000r/min,该条件下制备的改性沥青能够满足SBS类(I-C)的技术要求。同时提出可以通过调整某个工艺参数,有针对性地改善改性沥青某一方面的性质。

基于红外光谱法的SBS改性沥青共混机理

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中特征官能团进行分析,通过比较基质沥青、SBS、SBS物理改性沥青及SBS化学改性沥青的四种红外光谱图,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,说明由于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,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.

SBS改性沥青低温粘度的动态剪切流变测试方法

根据动态剪切流变仪试验原理,建立了沥青的复数模量G~*、相位角δ与复数粘度η~*、动力粘度η′之间的相互关系.通过1种基质沥青,4种聚苯烯-苯乙烯-聚苯烯(SBS)改性剂制备的7种改性沥青的动态力学试验,得出了不同掺量、不同改性剂类型对动力粘度η′的影响规律,通过60℃粘度实测值与预估值η′=sinδ^(-4.862 8)|G~*|/ω的比较,证明了用动态剪切流变仪测试沥青和改性沥青的低温粘度的可行性.

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。

测试条件对SBS改性沥青表观黏度影响研究

黏度是沥青的一项重要性质,与沥青混合料施工温度和施工和易性密切相关,为了评价测试条件对黏度的影响,采用布洛克菲尔德黏度计,研究了不同时间、温度和转速条件下SBS改性沥青表观黏度变化情况.结果表明:SBS改性沥青表观黏度值随时间增加逐渐趋于稳定,温度越高、剪切速率(转速)越大,黏度趋于稳定的时间越短,且初始黏度与稳定黏度之间的差值越小;当温度超过150℃时,黏度与转速无关;不同温度下进行SBS改性沥青黏度测定时,转速应不小于20 r/min.

高掺量SBS改性沥青及其在OGFC中的应用

通过常规沥青指标试验,对不同掺量SBS改性沥青进行测试,并与日本高粘沥青进行对比,发现6%SBS改性沥青的135℃粘度与日本高粘沥青较为接近.采用动态剪切流变仪(DSR)分别进行剪切速率扫描试验和温度扫描试验,对比5%SBS改性沥青、6%SBS改性沥青、日本高粘沥青的零剪切粘度、复数模量和车辙因子.试验结果表明:6%SBS改性沥青零剪切粘度略大于日本高粘沥青,远大于5%SBS改性沥青;日本高粘沥青高温性能优于6%SBS改性沥青.最后通过车辙、飞散、水稳试验对比混合料的性能,试验结果表明:6%SBS改性沥青与日本高粘沥青相比,高温和水稳定性能较为接近;飞散损失略大,但远低于规范上限值.从试验结果分析可知,6%SBS改性沥青用于OGFC混合料是可行的.

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。

SBS改性沥青与石料的剪切性能

针对水煮法评价SBS改性沥青与石料间黏附性的局限性,以沥青与石料的黏结机理分析为基础,设计了基于剪切试验的沥青与石料黏附性评价方法,提出了以剪切强度作为黏附性定量评价指标,通过剪切试验,验证了剪切强度指标的可行性,分析了SBS改性剂类型、掺量和试验温度对SBS改性沥青与石料黏结作用的影响.结果表明:SBS的掺入显著改善了沥青与石料的黏结作用;随SBS掺量的增加,改性沥青与石料的黏结作用有明显的增大,当掺量为4%时,SBS改性沥青与石料的剪切强度较基质沥青提高约100%;同时,也说明剪切强度指标可定量评价沥青与石料的黏结效果,从而为改性沥青的性能评价和质量控制提供参考.

基质沥青标号对SBS改性沥青低温性能的影响

SBS改性沥青的低温性能受到基质沥青标号、油源和改性剂结构、掺量的共同影响。基质沥青的标号是一个重要的影响因素。为此,以动态剪切流变仪(DSR)实测的玻璃化转变温度(Tg)为评价指标,针对线型SBS改性沥青,分析了不同掺量下基质沥青的标号对SBS改性沥青低温性能的影响。结果表明,基质沥青的标号对低温性能有重要影响,这种影响受到改性剂掺量的限制,掺量越大,影响越大。

SBS聚合物改性沥青技术性能

针对不同种类、不同工艺的SBS改性沥青,采用试验、理论相结合的方法,包括常规三大指标试验、SHRP动态剪切流变DSR试验、储存稳定性试验等,分析了加工工艺参数对SBS改性沥 青技术性能以及相容性的影响。结果表明,不同品种的改性剂、不同的制备温度、不同的改性工艺均对改性沥青的性能产生较大影响。相比于其他因素而言,SBS改性沥青的改性工艺是影响其性 能的主导因素;储存稳定性较好的改性沥青,其技术性能也较好;星型SBS改性沥青的技术性能优 于线型SBS改性沥青;基于改性沥青的综合性能考虑,制备温度不宜过低。因此,通过掺配适当的稳定剂和助剂等措施改善改性工艺,是提高SBS改性沥青技术性能的最有效途径之一。

SBS改性沥青剪切发育过程的动态力学热分析

为了检验改性过程中共混物性能的变化规律,在实验室制备SBS改性沥青的过程中,用不同类型SBS与不同组分的基质沥青配伍,对制备过程中的样品进行动态力学扫描及常规沥青试验,发现在适当的剪切及发育时间内沥青与聚合物共混的动力学性能会得到改善,过长的剪切及发育时间使其性能下降。在其他条件一致的情况下,聚合物在沥青中能否形成网络结构取决于沥青组分,共混所需的合适剪切及发育时间有赖于沥青组分与改性剂的配伍性。

SBS聚合物改性沥青技术性能及其微观形态

针对不同种类、不同工艺的SBS改性沥青,采用试验、理论相结合的方法,包括常规3大指标试验、SHRP动态剪切流变DSR试验、以及储存稳定性试验等,研究加工工艺参数以及改性剂种类等对SBS改性沥青性能的影响.说明,通过掺配适当的稳定剂和助剂等措施改善改性工艺,是提高SBS改性沥青技术性能的最有效途径之一.

SBS-石墨烯复合改性沥青流变性能研究

通过将SBS改性剂及石墨烯混合后掺入基质沥青中制备SBS-石墨烯复合改性沥青,测量其针入度、软化点和延度。同时使用动态剪切流变仪(DSR)对SBS-石墨烯复合改性沥青进行温度扫描试验。结果表明,石墨烯的加入有效改善了SBS改性沥青的高温性能,对SBS改性沥青产生了硬化效果,削弱了沥青的低温抗拉能力。随着温度的上升,石墨烯能有效减缓SBS改性沥青弹性成分的流失,提高其抗车辙能力。

SBS改性沥青修正等黏原则

普通沥青混合料按照ASTM D 2493的等黏原则可以确定混合料的施工温度,但不适宜用于改性沥青混合料。通过4种SBS改性沥青混合料在不同压实温度下的旋转压实试验,建立了毛体积相对密度与压实温度的关系,由此得到混合料最佳压实温度,根据该最佳压实温度下的黏度与剪切速率关系,得到黏度0.28 Pa.s对应的剪切速率大约为60 s-1。由此建议新的沥青等黏原则的测黏剪切速率为60 s-1,而不是ASTM D 2493规定的6.8 s-1,结果表明,新方法确定的改性沥青混合料施工温度可降低5～10℃。

SBS改性沥青黏层抗剪性能试验研究

SBS改性沥青黏层是近年来高等级公路沥青混合料层层间结合常用材料。通过室内直剪、斜剪和拉拔试验对几种不同类型的SBS黏层材料的界面黏结性能进行了研究。试验结果显示,随温度升高,黏层抗剪强度降低,在60~70℃区间时直剪试验强度降幅为是斜剪试验的6倍。SBS改性沥青洒布量达1.8~2.0 kg/m^2时,试验抗剪强度出现峰值。保持沥青用量不变,碎石撒布量在55%时,出现抗剪强度峰值。

一种SBS改性沥青黏度测试新方法——旋转平板黏度法

针对布氏旋转黏度(BV)测试方法确定的SBS改性沥青施工温度过高的问题,提出了一种使用固定剪切速率的旋转平板黏度(RPV)测试方法.利用2种测试方法,确定了分别添加3种温拌剂后的SBS改性沥青施工温度(拌和与压实温度),用以指导马歇尔混合料试件制作,并进行空隙率测试.结果表明:采用RPV方法能有效规避采用BV方法测试SBS改性沥青黏温曲线时出现的剪切稀化效应而导致的预测施工温度偏高问题,其确定的施工温度能使混合料的体积设计指标满足规范要求,同时充分发挥温拌剂的降温节能作用;RPV方法还解决了BV方法中繁琐的转子和转速更换问题,相同时间内,测试的黏度数据点数量约为BV方法的4倍,且变异系数更小;对于普通70#基质沥青的黏度测试,RPV方法得出的结果与BV方法所得结果没有显著差异(显著性水平 α= 0.05).因此,RPV方法有望成为更高效准确的沥青(尤其是SBS改性沥青)表观黏度的测试方法,进一步服务于科研与工程.

SBS改性沥青老化特性及模拟老化试验方法研究

为了给SBS改性沥青老化性能评价提供试验依据,指导再生沥青路面工程实践,采取薄膜烘箱(TFOT)在163℃高温下,对SBS改性沥青进行不同时间的高温加热模拟老化,对不同老化程度的SBS改性沥青进行研究,试验研究其常规性能指标和高温动态剪切流变性能指标随模拟老化时间的变化规律,并回归拟合这些指标与模拟老化时间的关系,通过复核性试验对比分析模拟老化沥青与现场回收旧沥青的性能指标。结果表明,随着老化时间的延长,SBS改性沥青的针入度下降,延度减小,粘度增大,抗车辙因子显著增大,沥青流动性能降低,高温性能增强。而由于老化中SBS改性剂的降解作用,沥青的软化点变化规律性不强。除了软化点之外,其它指标与老化时间具有良好的相关性,由此确定基于TFOT的模拟老化试验方法。通过模拟老化沥青与现场回收旧沥青的性能指标的对比,验证了模拟老化试验方法的合理性。