复合多聚磷酸改性沥青混合料动态力学性能

为研究多聚磷酸(polyphosphoric acid,PPA)+SBS复合改性沥青混合料的动态力学性能,采用单轴压缩动态模量试验,分析温度和频率对动态模量和相位角的影响,并基于改进Havriliak-Negam(i HN)模型构建动态模量和相位角主曲线,同时与SBS改性沥青混合料相对比。结果表明:2种沥青混合料动态模量和相位角随温度和频率的变化呈现相同的趋势,HN模型可准确拟合2种沥青混合料的动态模量和相位角主曲线。相较于SBS改性沥青混合料,PPA+SBS复合改性沥青混合料的相位角在-10、20、50℃时均降低,而动态模量在-10℃时降低,20℃时变化较小,50℃时增加;较宽频域范围内,PPA+SBS复合改性沥青混合料在高温低频下动态模量变大,相位角变小,在低温高频下动态模量变小,相位角变化不大;PPA+SBS复合改性沥青混合料具有更优的动态力学性能。

多聚磷酸对沥青高低温性能和老化性能的影响

采用不同掺量多聚磷酸(polyphosphoric acid,PPA)对沥青进行改性,研究了PPA对沥青高低温性能和老化性能的影响,并借助化学组分和红外光谱测试分析了PPA改性沥青的老化机理。结果表明:随着PPA掺量增加,沥青的软化点和黏度升高,弗拉斯脆点向低温移动,沥青的高低温性能均得到改善。与未改性沥青相比,PPA改性沥青在短期热老化、长期热老化和紫外老化后的软化点增量、黏度老化指数和弗拉斯脆点变化量均明显减小,针入度保留率和延度保留率大幅提高。化学组分和红外光谱分析发现PPA促进了胶质向沥青质的转变,减少了沥青中易发生老化反应的活性组分,使老化过程中改性沥青的脂肪族、芳香族、羰基和亚砜基指数的变化量均明显减小,从而具有优良的抗老化性能。

多聚磷酸改性不同种类生物沥青性能研究

【目的】为改善新型路用环保材料——生物沥青的高温性能及提高生物油的适用性,研究多聚磷酸(PPA)和不同来源的生物油复合改性沥青的性能及性能差异。【方法】采用玉米秸秆油(CSO)、厨房废油(KWO)和植物类生物油(VBO)三种常见的生物油,制备PPA改性生物沥青,并对其开展常规性能、流变性能和微观形貌试验,研究其高、低温性能和表面形态。【结果】PPA对沥青的高温性能有较大提升,三种PPA改性生物沥青的低温抗裂性能均较好;生物油的种类会影响PPA改性生物沥青的温度敏感性、高温性能和低温性能,其中PPA/CSO改性沥青的温度敏感性最高,三种PPA改性生物沥青按其高温性能由高到低排序依次为:PPA/KWO改性沥青、PPA/CSO改性沥青、PPA/VBO改性沥青;按其低温流变性能由高到低排序依次为:PPA/VBO改性沥青、PPA/CSO改性沥青、PPA/KWO改性沥青。【结论】PPA和生物油共同作用可以明显改善沥青的高、低温性能,本研究可为生物油的应用和推广提供参考,使道路工程建设更加绿色和环保。

多聚磷酸/天然胶乳(PPA/NRL)复合改性沥青流变特性

为提高天然胶乳(Natural Rubber Latex,NRL)改性沥青的高温性能,基于多聚磷酸(Polyphosphoric Acid,PPA)的协同增效机制,制备了不同PPA掺量的PPA/NRL复合改性沥青,分析了改性沥青的黏弹特性、高温性能、低温性能、疲劳性能以及施工和易性。一方面,利用动态剪切流变仪和弯曲梁流变仪进行温度扫描、时间扫描、频率扫描以及蠕变劲度测试,分析复数剪切模量G^(*)、相位角δ和车辙因子G^(*)/sinδ随温度及时间的变化规律,以复数剪切模量下降至初始值的50%时对应的加载次数表征PPA/NRL复合改性沥青的疲劳性能,以m值与蠕变劲度S的比值表征PPA/NRL复合改性沥青低温性能。另一方面,利用布氏黏度计测试PPA/NRL复合改性沥青的黏度,评价其施工和易性。试验结果显示:随着PPA掺量的增加,PPA/NRL复合改性沥青的车辙因子值升高,意味着沥青高温性能提升;车辙因子对数值与温度的线性关系证明了PPA掺量增加也有助于改善PPA/NRL复合改性沥青的感温性能。此外,随着PPA掺量的增加,PPA/NRL复合改性沥青的疲劳寿命逐渐延长;PPA的掺入会降低PPA/NRL复合改性沥青的低温性能;PPA/NRL复合改性沥青的黏度随PPA掺量的增加而增大,为了保证其施工和易性,PPA掺量不宜超过1.1%。研究表明,采用多聚磷酸作为天然胶乳的复配材料是实现天然胶乳路用的有效途径,仅需较小的掺量即可使改性沥青获得较优的路用性能。

基于决策分析的多聚磷酸改性沥青原材料优选

PPA改性沥青具有价格低廉、储存稳定性及高温稳定性好等优点,应用前景良好,而PPA与沥青间复杂的配伍性是阻碍PPA改性沥青应用的重要原因.为优选具有最佳改性效果的PPA改性沥青原材料,提出综合考虑沥青的高温性能、流变特性及低温性能,以层次分析-模糊数学法(AHP-FUZZY)建立PPA改性沥青原材料综合优选模型,优选具有最佳配伍性的基质沥青及PPA原材料.将所选取的原材料宏观性能测试结果带入模型计算得出各PPA改性沥青掺配方案的优越度,结果表明,壳牌90^(#)基质沥青与相对质量分数为115%的PPA配伍性最佳.

基于妥尔油脂肪酸的沥青温拌剂的研制

目前国内外表面活性剂类沥青温拌剂的使用是主流,其结构主要是脂肪酸酰胺。原材料主要采用动物和植物油脂,造成产品的合成成本居高不下,同时由于产品的凝固点高,使其在低温环境下使用不便。现研制的SWMA沥青温拌剂采用的主要原料为从造纸废液中回收的妥尔油脂肪酸,既充分利用了废弃资源,又降低了产品成本,同时妥尔油脂肪酸的低凝固点,使产品可以在低温保持较低的粘度,方便其在低温环境下的使用,且该产品合成工艺新颖,结构组成方式独特。该沥青温拌剂的研制成功有利于降低沥青温拌剂使用成本,推动国内沥青温拌技术更大规模的应用。

多聚磷酸对SBS改性沥青性能的影响研究

在物料配比及制备工艺一定的条件下,仅改变沥青中多聚磷酸在含量,研究沥青常规路用性能指标的变化规律。试验结果表明,多聚磷酸会降低SBS改性沥青的针入度,改善沥青的高温路用性能,但对低温延展性及抗老化性能有负面影响。

多聚磷酸改性沥青的性能研究

对多聚磷酸改性沥青性能进行了研究。首先进行了多聚磷酸改性沥青胶结料的性能试验,包括针入度试验、软化点试验、直接拉伸试验和动态剪切流变试验。结果表明,采用多聚磷酸改性后,沥青胶结料的高温性能和低温性能得到了提高。然后进行了多聚磷酸改性沥青混合料的路用性能试验,包括车辙试验、弯曲破坏试验和水稳定性试验,结果表明混合料的高温和低温性能得到了提高,但是水稳定性不够,添加抗剥落剂后,混合料的水稳定性达到了规范要求。通过对多聚磷酸改性沥青的经济分析表明,采用多聚磷酸改性沥青是非常经济的。

多聚磷酸改性沥青结合料高低温流变特性

通过沥青3大指标实验、动态剪切流变实验(DSR)和小梁弯曲蠕变劲度实验(BBR),研究不同掺量多聚磷酸(PPA)单独改性沥青的高低温流变性能,并与基质沥青和SBS改性沥青进行对比。结果表明,随PPA掺量的增加,PPA改性沥青软化点升高,针入度降低,PPA对沥青高温性能改善较为明显;DSR实验证明,可以用1%的PPA代替4%的SBS来改善沥青的高温性能,并且PPA掺量几乎每增加0.5%,高温PG等级就提高一个等级;对于PPA单独改性沥青低温性能,在正温区内得到的趋势不能外延到负温区内,延度实验表明,在正温区内,随PPA掺量增加,PPA改性沥青低温性能负面影响增大,SBS改性沥青的低温性能优于不同掺量的PPA改性沥青;BBR实验证明了在负温区内,不同掺量的PPA改性沥青和SBS改性沥青在不同温度区间内表现出的低温抵抗变形能力不同。

多聚磷酸改性沥青高温评价性能指标研究

针对不同多聚磷酸改性沥青胶结料进行了常规高温性能试验和Superpave高温性能试验,得到了不同的高温性能评价指标,并对比分析了沥青胶结料高温性能评价指标之间的关系.采用改进后的车辙试验验证了沥青混合料的高温性能,研究了沥青胶结料与混合料高温性能之间的相关性.通过差示扫描量热法(DSC)试验分析了多聚磷酸改性沥青以及SBS复配多聚磷酸改性沥青的改性机理.结果表明:软化点和累积应变可以较准确地评价不同类型沥青胶结料的高温性能;掺加多聚磷酸可以减小基质沥青和SBS改性沥青的热流率,从而改善基质沥青和SBS改性沥青的热稳定性;累积应变可作为高弹改性沥青胶结料的较合理评价指标.

多聚磷酸改性沥青研究现状及展望

为明确多聚磷酸(PPA)改性沥青的研究现状,系统阐述了PPA对沥青的改性机理,归纳了PPA改性沥青的制备工艺,重点梳理了PPA对沥青路用性能的影响规律,论述了PPA改性沥青未来研究的发展方向。分析结果表明:PPA改性沥青的作用机理和制备工艺研究不足是制约其在我国推广使用的重要原因;PPA的添加能明显改善沥青的高温性能和抗老化性能,其对沥青水稳定性的影响取决于集料和沥青类型等多方面因素,而PPA改性沥青的低温性能和疲劳特性目前尚无定论,有待进一步研究。

多聚磷酸复合SBS改性沥青流变性能及抗老化特性

采用动态剪切流变和弯曲梁流变试验,对多聚磷酸(PPA)复合SBS改性沥青在高、低温下的流变特性进行了研究,并与硫磺复合SBS改性沥青进行了对比分析.通过傅里叶红外光谱分析仪对不同原样沥青、旋转薄膜烘箱加热试验(RTFOT)以及压力加速老化试验(PAV)后沥青中含有的与老化有关的官能团进行了分析.结果表明:添加适量的PPA可明显改善沥青的高温性能;相对于硫磺复合SBS改性沥青,PPA复合SBS改性沥青具有较好的高温性能,但低温性能相对较差;随着SBS掺量的增加,PPA复合SBS改性沥青的低温性能随之增强;经过短长期老化后PPA复合SBS改性沥青的亚砜基指数变化很小,其抗老化性能得到改善.

多聚磷酸改性沥青流变特性及改性机理

采用动态剪切流变、重复蠕变和弯曲梁流变等试验分别对多聚磷酸改性沥青、聚合物改性沥青以及聚合物复配多聚磷酸改性沥青在高、低温状态下的流变特性进行了系统研究.结果表明,多聚磷酸能够改善基质沥青和聚合物改性沥青的高低温性能;多聚磷酸与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性剂在改善沥青高温性能机制上存在明显不同,多聚磷酸的掺入显著增加了沥青的黏度,而对沥青的弹性变形恢复能力贡献较小,而SBS改性剂可大幅度提高沥青的弹性变形恢复能力.采用核磁共振(NMR)试验对多聚磷酸改性沥青的改性机理进行了初步分析,发现多聚磷酸与沥青发生了接枝、磷酸酯化和环化反应,从而改变了沥青的碳链结构和化学结构,宏观上使沥青变得更加黏稠.

多聚磷酸改性沥青结合料高温流变性能

通过沥青针入度、软化点、延度、四组分试验和动态剪切流变(DSR)试验,研究多聚磷酸(PPA)改性沥青结合料的高温流变性能,并与基质沥青和SBS改性沥青结合料进行对比.结果表明:PPA的掺入使沥青结合料高温流变性能指标明显改善,随PPA掺量的增加,沥青结合料软化点升高,针入度降低,复数剪切模量增大,相位角减小,车辙因子增大,说明PPA的掺入使沥青结合料高温性能得到提高;DSR试验证明,可以用1.0%(质量分数,下同)PPA代替4.0%SBS来改善沥青结合料的高温性能,并且PPA掺量几乎每增加0.5%,高温PG等级就提高1个等级.PPA的掺入使结合料中沥青质含量明显增加,胶质含量明显减少,采用PPA作为改性剂可以提高沥青结合料的高温抵抗变形能力.

微表处专用两性沥青乳化剂表征及应用效果评价

微表处中沥青乳化剂的相关性能对改性乳化沥青及稀浆混合料性能至关重要.笔者利用油酸、多胺、有机氯酸以及氯醇等为原料合成了两性沥青乳化剂,分析了乳化剂的红外光谱、表面张力、亲水亲油平衡值(HLB值);测试了5%SBS掺量改性乳化沥青的性质和稀浆混合料的技术指标.结果显示:乳化剂的临界胶束浓度为2.63×10-5mol/L,此时表面张力46.11 m N/m;乳化剂HLB值为12.7;当乳化剂用量为1.5%时,改性乳化沥青蒸发残留物的25℃针入度为6.2 mm,软化点为78.5℃,5℃延度为35 cm;微表处混合料60 min凝聚力值达到2.4 N·m,为中度成型,浸水1 h和浸水6 h湿轮磨耗值均满足规范要求.

多聚磷酸与丁苯橡胶复配改性沥青的性能

研究了多聚磷酸与丁苯橡胶复配改性剂对沥青的热稳定性、动态力学性能、黏度及低温抗裂性能的影响。结果表明,多聚磷酸的加入能够提高沥青的黏度,改善沥青的高温抗车辙性能;丁苯橡胶的加入提高了沥青的黏度和低温抗裂性能,但对沥青的高温抗车辙能力有一定的负面影响;使用少量交联剂可提高沥青的高温抗车辙性能,降低其黏度。综合考虑沥青的高低温性能,宜以添加2份(质量,下同)多聚磷酸、6份丁苯橡胶及0.04份硫黄为最佳改性剂配方。

PPA/SBS及PPA/橡胶粉复合改性沥青性能

采用0.4%,0.8%,1.2%,1.6%掺量的多聚磷酸(PPA)制备成PPA/SBS复合改性沥青和PPA/橡胶粉复合改性沥青,通过三大指标、布氏粘度、薄膜加热试验等考察两种PPA复合改性沥青的高低温性能、抗老化性能。结果表明,PPA对PPA/SBS和PPA/橡胶粉复合改性沥青的低温抗裂性都有所削弱,PPA/橡胶粉复合改性沥青低温抗裂性能相对较优,1.6%掺量PPA/SBS复合改性沥青低温性能下降最为明显;PPA/SBS改性沥青和PPA/橡胶粉改性沥青的高温性能较基质沥青有明显提升,1.6%掺量PPA/SBS复合改性沥青高温稳定性最优;PPA的加入能够改善沥青的抗老化性能,PPA/橡胶粉复合改性沥青抗老化性能较PPA/SBS复合改性沥青更佳。

基于不同基质沥青的多聚磷酸复配SBS改性沥青性能评价

以镇海,埃索,SK三种90#基质沥青为原料,分别掺入多聚磷酸(PPA)、聚合物SBS两种改性剂,采用高速剪切法在室内制备多种复配改性沥青材料。通过常规指标测试、重复蠕变试验、疲劳性能分析、粘度试验,对不同掺量复合改性沥青的路用性能进行评价,从而确定改性剂的最佳掺量,并选择适用于复合改性沥青生产的基质沥青。结果表明:PPA的掺入使得改性沥青温度敏感性降低,高温性能以及抗疲劳性能显著提高;PPA的最佳掺量为1%,此时复合改性沥青的性能达到最优;适用于掺入PPA进行改性的基质沥青为SK90#最优,埃索90#次之,镇海90#最差;SK90#基质沥青掺入3.5%SBS和1%的PPA所复配的改性沥青经济效益较普通SBS改性沥青更为优异。

基于逐级加载的弯曲蠕变试验分析沥青混合料低温开裂性能

为了探究复合多聚磷酸改性沥青混合料低温流变性能,通过小梁弯曲试验和逐级加载的小梁弯曲蠕变试验方法,研究不同温度和蠕变荷载作用下,复合多聚磷酸改性沥青混合料低温流变性能的变化规律,并与SBS改性沥青混合料进行比较,评价其流变性能对路用性能的影响。研究结果表明:在低温条件下,复合多聚磷酸改性沥青混合料抵抗破坏的能力比SBS改性沥青混合料的强,破坏时产生应变比SBS改性沥青混合料产生的应变大,低温抗裂性能比SBS改性沥青混合料的好;复合多聚磷酸混合料较SBS改性沥青混合料应力松弛性能好,抵抗温度开裂的性能好。2种试验方法证明复合多聚磷酸沥青混合料低温抗裂性能比SBS改性沥青混合料的性能好。

基于正交试验的多聚磷酸复配SBS改性沥青粘弹性研究

为了探究多聚磷酸(PPA)复配SBS改性沥青组成材料对其粘弹性的影响,本文以SK90#基质沥青、SBS改性剂、抽出油、稳定剂、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,用高速剪切机制备了PPA复配SBS改性沥青,利用动态剪切流变仪分析了其粘弹特性。结果表明:(1)随着温度的升高,PPA复配SBS改性沥青的抗车辙因子随之降低、弹性减弱、抗永久变形能力降低,而其相位角增大、粘性增强、不可恢复变形能力提高。(2)当多聚磷酸的掺量为0.5%,复配改性沥青的其他组分选择最大掺量(均为3号水平)时提高了其粘弹性能,达到最优流变性能。(3)当PPA掺量为0.5%,SBS掺量为4%,抽出油掺量为2%,DBP为2%时,其复配改性沥青的性能最佳。