胶粉纤维改性水泥稳定碎石抗裂性能研究

针对水泥稳定碎石基层易开裂问题,在混合料中掺入适量胶粉及聚乙烯醇(PVA)纤维,开展强度、抗压回弹模量、干缩性能和扫描电镜试验(SEM);分别掺入橡胶粉、改性胶粉、PVA纤维、不同水泥剂量的胶粉纤维,对比其对混合料抗裂性能的影响。发现掺入材料对水泥稳定碎石混合料性能具有明显影响。掺入胶粉、改性胶粉后会降低混合料强度和抗压回弹模量,提升抗干缩性能;掺入纤维能增强混合料强度、模量和抗干缩性能;加入不同水泥剂量的胶粉纤维对混合料强度、抗压回弹模量提升效果明显,但降低了抗干缩性能;宏观力学指标试验和SEM试验结果显示出改性胶粉纤维与水泥基具有良好的黏结性,可以提升水泥稳定碎石混合料的抗裂能力。

凝聚剂组成对G-ABS高胶粉及ABS外观特性的影响

在使用凝聚剂从聚丁二烯与丙烯腈和苯乙烯的接枝共聚物(G-ABS)胶乳中回收G-ABS高胶粉的过程中,凝聚剂组成不但会改变高胶粉的粒径,还会对丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)粒料的白度和色度稳定性造成影响。以冰乙酸/硫酸镁、硫酸/硫酸镁为凝聚剂,通过调整阳离子的配比,对比2组凝聚剂对G-ABS高胶粉和ABS外观特性的影响。结果表明:在确保凝聚浆液为酸性时,减少凝聚剂阳离子中H+占比,对粉料筛分粒径分布、氧化诱导时间没有明显影响,但ABS白度、热氧老化色度稳定性和粒料储存色度稳定性均有提升;与使用硫酸相比,使用冰乙酸能够显著提升ABS白度和热氧老化色度稳定性。

废弃橡胶粉对水泥稳定碎石抗疲劳性能的影响

为了消除水泥稳定碎石基层因疲劳损伤产生的裂缝,采用三分点加载方法系统研究了不同废弃橡胶粉掺量下水泥稳定碎石的疲劳性能,运用三点弯曲梁法表征了掺加废弃橡胶粉的水泥稳定碎石抗疲劳机理.结果表明:掺加10、20 kg/m^(3)废弃橡胶粉的水泥稳定碎石疲劳寿命优于基准组水泥稳定碎石;当废弃橡胶粉掺量为10、20 kg/m^(3)时水泥稳定碎石的起裂韧度是基准组的1.49、2.58倍,失稳韧度是基准组的1.30、2.21倍,断裂能也较大,抗疲劳性能显著;当废弃橡胶粉掺量为30 kg/m^(3)时,水泥稳定碎石的抗疲劳性能并没有提高,这可能与废弃橡胶粉掺量过大导致弯拉强度降低有关.

胶粉/SEBS-g-MA共混比对复合材料粘弹行为的影响

研究了胶粉/SEBS-g-MA共混比对胶粉/SEBS-g-MA复合材料力学性能和粘弹行为的影响。结果表明:当共混比为60/40时,复合材料的力学性能最佳;随着胶粉用量的增加,应力松弛程度增大,随着热处理温度的升高,应力松弛可逆恢复程度先减小后增大;Mullins效应随着温度的升高逐渐减弱。

丁苯胶粉固井水泥浆的研究

本文对市售丁苯胶粉(SB)理化性能分析,并对其用于固井水泥浆进行探讨。红外光谱分析表明其是以高岭土为隔离剂的羧基丁苯胶粉,其水溶液粒度分布呈现纳米级颗粒并表明其具有良好可再分析特性;在水泥浆中单独使用丁苯胶粉存在破乳现象,若添加以十二烷基二甲胺羟丙基磺基甜菜碱LHSB与壬基酚聚醚TX-15组合物(质量比4∶1)为稳定剂时,可消除破乳现象,90℃和140℃稠化曲线均正常;水泥浆中引入丁苯胶粉,水泥浆略有增稠,失水和SPN值均变小,说明胶粉起到辅助降失水和提高水泥浆抗窜性能;胶粉影响水泥石24 h早期强度,但对于6 d后水泥石起到降模量和增加泊松比的作用,水泥石弹韧性得到了改善。

大掺量橡胶粉对沥青玛蹄脂碎石混合料低温性能的影响

为提高废旧轮胎的回收利用率,将轮胎粉碎加工成橡胶粉,采用等体积法替换石灰石集料,优化橡胶粉级配设计,制备聚酯纤维掺量0.4%和不同橡胶粉替代率(0、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%)的沥青玛蹄脂碎石混合料(stone mastic asphalt, SMA)。基于马歇尔稳定度试验和半圆弯曲(semi-circular bending, SCB)试验,采用SCB试件的极限拉应力、断裂能、断裂韧性和断裂劲度综合分析了不同低温环境下橡胶粉对SMA-13沥青混合料抗裂性能的影响。结果表明:SMA-13沥青混合料的最佳沥青用量与橡胶粉掺量成正比,橡胶粉掺量的增加会提高混合料的弹性性能。与石灰岩沥青混合料相比,橡胶粉沥青混合料抗裂能力更加稳定和优异。当橡胶粉替换率为3%时,SMA-13沥青混合料抵抗变形能力最强,可显著提升其低温性能,为沥青路面材料组成设计提供了理论依据。

废胶粉改性沥青混合料路用性能研究

为保证我国道路工程建设持续高质量绿色发展,文章依托国内大市场优势,采用国产原材料与15%掺量的废胶粉改性沥青分别拌制AC-13(C),SBS(Ⅰ-D)SMA-13混合料,依据现行规范测试混合料的各项路用性能指标。测试结果表明,密级配废胶粉改性沥青混合料的高温稳定性与抗损水性能较基质沥青混合料大幅提高,基本接近SBS(Ⅰ-D)改性沥青混合料。低温抗裂性能方面表现出良好的路用性能,更适用于温差较大的地区。文章研究内容可为废胎胶粉改性沥青混合料的应用提供参考和借鉴。

双螺杆挤出机胶粉脱硫工艺条件的研究

研究同向双螺杆挤出机的螺杆结构、脱硫温度和螺杆转速对胶粉脱硫的影响。结果表明:螺杆结构越有利于提高螺杆的混合和剪切能力,胶粉的溶胶含量越大,交联密度越小;当脱硫温度从170℃升高至190℃时,胶粉的脱硫效果有一定改善;当螺杆转速从50 r·min^(-1)增至90 r·min^(-1)时,胶粉的脱硫效果明显改善;当脱硫温度为180~190℃、螺杆转速为50~70 r·min^(-1)时,中等混合和剪切能力螺杆脱硫的胶粉的脱硫效果较好,脱硫胶粉胶料的拉伸性能较优。

活化胶粉复合改性沥青混合料的路用性能评价

为评价双螺杆活化胶粉复合SBS改性沥青及其混合料的低温性能,用测力延度、半圆弯曲和裂缝扩展性能试验分别测试了SBS改性沥青、未活化胶粉复合SBS改性沥青和双螺杆活化胶粉复合SBS改性沥青的低温性能指标,并采用熵权法对测力延度指标进行优选,通过荧光显微镜和四组分试验对3种沥青的性能变化进行机理分析.结果表明:测力延度指标中最大屈服点可有效表征双螺杆活化胶粉复合SBS改性沥青的低温性能;双螺杆活化过程中交联键被打开,并与SBS形成稳定的交联网络结构,显著提高了改性沥青混合料的高温性能和抗水损害性能.

高掺量胶粉/SBS改性沥青及其混合料的路用性能

为了提高废旧轮胎利用率,降低沥青生产成本,发挥胶粉和SBS两种改性沥青的优势,通过优化制备工艺和材料掺量,研究沥青的三大指标、黏度、弹性恢复、储存稳定性,确定了胶粉/SBS复合改性沥青的胶粉最佳掺量为42%,裂解剂的最佳掺量为1.5%。以制备的高掺量复合改性沥青混合料为主要研究对象,其他5种沥青混合料为对照组,包括基质沥青混合料、3%SBS改性沥青混合料、21%普通掺量的胶粉改性沥青混合料、42%高掺量胶粉改性沥青混合料以及21%胶粉+3%SBS普通掺量复合改性沥青混合料,通过车辙试验、低温小梁弯曲试验等分析各个改性沥青混合料的性能。结果表明,比起其他5种沥青混合料,高掺量胶粉/SBS复合改性沥青混合料有优异的高温抗车辙、低温抗开裂和水稳定性,为进一步研究胶粉/SBS改性沥青的应用起到了推广作用。

变温条件下胶粉改性沥青混凝土抗裂特性研究

为探究胶粉改性沥青混凝土在水利工程环境下的抗裂性能,本文基于小梁弯曲试验及全应力-应变曲线脆性指标,探究了变温条件下胶粉改性沥青混凝土的抗裂性能。结果表明:胶粉改性沥青抗裂性能最优时的配比为80M,掺量20%;低温条件下,胶粉改性沥青混凝土的抗弯强度及峰值应变优于基质沥青混凝土;温度越低,沥青混凝土的脆性指标越大,试件越容易开裂;胶粉的加入降低了基质沥青混凝土的脆性指标,使其抗裂性能有所提升,同时改变了基质沥青混凝土在-10℃时的受力状态,其应力-应变曲线由脆性特征转变为塑性特征。本文研究有望为面板选材提供新思路。

基于综合指数法的胶粉/SBS复合改性沥青性能评价

为了实现废旧轮胎的资源化利用、将废旧轮胎回收粉碎后用于公路工程的建设,制备了不同胶粉活化度的高掺量双螺杆挤出法(twin-screw extrusion process,TSEP)活化胶粉/SBS复合改性沥青试样,对其常规性能进行测试,采用动态剪切流变仪(dynamic shear rheometer,DSR)对复合改性沥青进行高温温度扫描、多应力蠕变恢复(multi-stress creep recovery,MSCR)试验及线性振幅扫描(linear amplitude scanning,LAS)试验,探究胶粉活化度和掺量对复合改性沥青高温流变特性、高温抗车辙性能及中温抗疲劳性能的影响,同时采用综合指数法综合评价高掺量TSEP活化胶粉复配SBS改性沥青性能。结果表明:高掺量TSEP活化胶粉复配SBS改性沥青的常规指标均得到改善,尤其是ERP-B/SBSCMA黏度最低,相较于其他5种改性沥青具有更好的施工和易性;随胶粉活化度的提高,其复合改性沥青的高温抗车辙性能有所下降。33%胶粉掺量的ERP-B/SBSCMA的高温性能优于20%胶粉掺量的ERP-B/SBSCMA-20;随着温度的升高,车辙因子提高了9%~40%;抗疲劳性能也有所提高。ERP-B的活化程度适中,其复合SBS改性沥青具有良好的常规性能、高温抗变形性能及中温抗疲劳性能。

基于性能演变的富油胶粉再生剂-老化沥青融合行为分析

富油胶粉(ORR)再生剂是由餐饮废油(CWO)与胶粉(RP)在一定的工艺下共混制备的环保型生物再生剂,其综合利用了CWO和RP的优势,有助于实现老化沥青再生过程中的高低温性能均衡.然而,油胶两相的特征导致ORR再生剂与老化沥青的融合行为较为复杂,不利于洞察ORR再生剂的应用潜力.本研究设计了再生剂-老化沥青融合试验,依据不同取样深度老化沥青样品的性能演变分析了温度和时间影响下ORR再生剂-老化沥青的融合效率及特征,并通过红外光谱检测技术进行了验证.同时,对比了ORR再生剂和CWO与老化沥青融合行为的差异,以期更加明晰地展现ORR再生剂-老化沥青的融合特征.结果表明,升高温度及延长时间有利于ORR再生剂-老化沥青的融合.与130℃融合温度相比,在150℃融合温度下延长融合时间更有利于ORR再生剂与老化沥青的融合.此外,130℃的融合温度下,ORR再生剂中降解RP成分进入老化沥青滞后于CWO成分.但在150℃的融合温度下,降解RP成分进入老化沥青滞后于CWO成分的现象并不明显.整体来说,ORR再生剂与老化沥青的融合效率不及CWO,但两者的差异并不显著.建议在150℃以上拌合ORR再生剂与沥青混合料回收料(RAP),以确保ORR再生剂尽可能充分发挥再生作用.研究成果可以促进ORR再生剂的工程应用,研究方法也可以为类似研究提供参考.

活化胶粉/纳米碳酸钙复合改性沥青性能影响及机理研究

目前日益增长的交通轴载量给沥青路面带来了更大的压力。本文选用不同活化程度的废旧胶粉(CR)和表面改性后的纳米碳酸钙(Nano⁃CaCO_(3))作为改性剂,制备活化胶粉/Nano⁃CaCO_(3)复合改性沥青样品,并通过针入度、软化点、延度的比较提出了3种最优的改性体系。在此基础上,通过动态剪切流变仪(DSR)研究改性沥青的高温性能。通过薄膜烘箱试验(TFOT)研究改性沥青的抗老化性能。通过离析试验研究改性沥青的贮存稳定性。通过荧光显微镜(FM)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)观测改性沥青的微观形貌和官能团变化。结果表明,活化处理可以改善胶粉与沥青的相容性,提高改性沥青的贮存稳定性。3种最优改性体系的改性沥青具有良好的高低温性能、抗老化性能、施工和易性和贮存稳定性。对于活化胶粉和活化胶粉/Nano⁃CaCO_(3)复合改性沥青,改性过程中既发生物理反应,也发生化学反应。其中5#改性沥青为3种复合改性体系中综合性能最优的改性体系。

橡胶粉-水泥砂浆柔性人造粗骨料的制备及性能

为提高混凝土材料的减震吸能性能,将废旧轮胎橡胶粉掺入到水泥砂浆中制备兼具承载和吸能作用的柔性人造粗骨料,通过骨料密度、吸水率、压碎指标、单颗强度、自由落体回弹及混凝土单轴压缩等测试,研究了橡胶粉掺量、粒径对人造粗骨料基础性能、力学与能量耗散性能的影响。结果表明:橡胶粉-水泥砂浆柔性人造粗骨料的各项基础性能良好,且具有良好的抗压强度,能够显著改善混凝土的能量耗散性能。在橡胶粉粒径250~380μm、掺量体积分数20%条件下,柔性人造粗骨料比天然骨料的能量耗散率提升了21.1个百分点,在保证混凝土抗压强度的情况下,含柔性人造粗骨料混凝土较天然骨料混凝土耗散能量提高了1.294 MJ·m^(-3)。研究制备的柔性人造粗骨料能够显著改善混凝土的能量耗散性能,为有高自减震性能要求的工程提供了新材料,同时可实现废旧橡胶资源化利用。

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。

橡胶粉改性聚乙烯纤维增强水泥基复合材料的静力和抗冲击性能

为研究橡胶粉改性聚乙烯纤维增强水泥基复合材料(PE-ECC)的物理力学性能,对掺入不同粒径橡胶粉的PE-ECC进行静力和抗冲击性能试验。通过分析橡胶粉PE-ECC的弹性模量、泊松比、立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度和轴心抗拉强度,探讨不同橡胶粉粒径对PEECC基本力学性能的影响;利用分离式霍普金森压力杆进行橡胶粉PE-ECC的抗冲击性能试验,基于不同应变率下的动态应力-应变曲线,分析应变率对橡胶粉PE-ECC动态增长因子(DIF)、动态压缩强度和动态峰值应变的影响。结果表明:随着橡胶粉的加入,PE-ECC的各项物理力学性能均有一定程度下降;橡胶粉粒径为0.20~0.90 mm时,体积掺量为10%、橡胶粉粒径为0.30 mm的PE-ECC各项力学性能降幅最小,其立方体抗压强度、轴心抗压强度、弹性模量和动态抗压强度相对无橡胶粉PE-ECC分别减小了8.9%、15.6%、10.8%和23.4%;与无橡胶粉PE-ECC类似,橡胶粉PE-ECC的受拉应变硬化特征明显,掺入不同粒径(0.20~0.90 mm)橡胶粉的PE-ECC极限拉应变均稳定在4.6%左右。此外,橡胶粉粒径对PE-ECC动态峰值应变影响很小,随着冲击应变率的提高,橡胶粉PE-ECC的动态增长因子DIF和动态压缩强度呈逐渐增大趋势。

SBS/橡胶粉复合改性混合植物沥青的制备及其性能研究

针对特定来源的植物沥青,将其与克拉玛依90号沥青(K-90)共混制备混合植物沥青后进行聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)/橡胶粉复合改性,通过研究复合改性顺序及改性剂掺量对复合改性植物沥青路用性能的影响,从而确定混合植物沥青复合改性工艺。并对制备的SBS/废橡胶粉复合改性混合植物沥青模拟了短期热氧老化和紫外老化试验。通过比较老化前后复合改性混合植物沥青的物理性能的变化,以及利用剪切流变仪评价复合改性植物沥青的流变特性。结果表明:SBS掺入量为2.5%,橡胶粉掺入量为15%时,先进行SBS改性后进行橡胶粉改性制备的复合改性混合植物沥青的常规路用性能较优。经过SBS/废橡胶粉复合改性的混合植物沥青软化点增量减小,残留针入度比和延度保留率上升,表明SBS/废橡胶粉复合改性可明显提高混合植物沥青的抗紫外老化性能。SBS/废橡胶粉复合改性可使混合植物沥青复数模量和车辙因子增加,相位角下降,说明SBS/废橡胶粉复合改性可提高混合植物沥青的抗车辙性能。

脱硫胶粉复合SBS改性沥青的稳定化制备及其性能研究

胶粉改性沥青作为优良的沥青路面热熔型粘结剂虽已得到推广应用,但仍存在加工黏度高、储存稳定性差等问题。本研究以储存稳定性及流变性能为指标,采用低门尼高溶胶含量的脱硫胶粉,控制胶粉与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)复配比例,优化加工工艺,制备了稳定型脱硫胶粉复合SBS改性沥青。探究了其加工性能、高温抗变形能力、热稳定性及延展性。研究结果表明:(1)通过溶凝胶试验和计算发现,脱硫胶粉的溶胶含量大幅提升,可以有效改善胶粉与沥青间相容性。当脱硫胶粉复合SBS后,可以看出沥青的黏度大幅提升。从加工性能角度来说,需要合理地控制SBS的复合用量,以保证改性沥青的拌合流动性。(2)基于高温性能评价的试验结果,20%脱硫胶粉+2%SBS、25%脱硫胶粉+2%SBS组合均具有良好的高温性能。(3)通过离析试验测定了48h软化点差,分析了不同温度下车辙因子及相位角变化,基于脱硫胶粉改性沥青的储存稳定性考虑,推荐25%脱硫胶粉复配2%SBS的改性沥青方案。(4)从延展性出发,最终选择25%脱硫胶粉复配2%SBS的改性沥青方案。

废弃轮胎胶粉改良膨胀土裂隙机理研究

为探究干湿循环作用下废弃轮胎胶粉改良膨胀土裂隙演化机理,根据无侧限抗压强度试验结果从20目(833μm)、60目(246μm)、100目(147μm)粒径中筛选出最优粒径,通过干湿循环试验和扫描电镜研究最优粒径下不同掺量(0、4%、8%、12%、16%)土体裂隙演化机理及微观结构。结果表明,改良土裂隙面积率均低于素土裂隙面积率,且裂隙面积率随干湿循环次数的递增呈先增后趋于平稳趋势,第5次干湿循环后,改良土裂隙面积率较素土依次降低40.03%、46.78%、56.75%、66.55%;同一干湿循环次数下,裂隙面积率随掺量增加而降低;裂隙面积愈合率随掺量增加而增大,粒径为20目且掺量为4%、8%、12%、16%的胶粉改良土较素土分别提升10.56%、14.57%、19.42%、44.85%。这是因为加入胶粉将松散单元汇聚一团,填充了土体孔隙,使得微观结构更致密,提高了土体持水性,使得土体结构更稳定,对土体的裂隙发育起到较好的抑制作用。