马来酸酐改性高掺量橡胶沥青制备与性能

使用高度降解的再生橡胶(DR)制备了高掺量橡胶沥青(HCRA),通过衰减全反射傅里叶变换红外光谱仪、凝胶渗透色谱仪、动态剪切流变仪和动态力学分析仪,对比研究了马来酸酐(MAH)预接枝DR改性与MAH和DR直接共混改性对HCRA结构与性能的影响,探讨了两种改性方法的改性机理。结果表明,MAH预接枝DR时发生了由烯烃双键和烯丙基碳氢原子提供活性位点的自由基取代反应,而MAH和DR与沥青直接共混时,存在自由基取代反应和酯化反应两种反应,并以后者为主;MAH改性HCRA的溶胶组分中以中低分子量组分为主;MAH改性显著改善了HCRA的高、低温流变性能。此外,两种改性方法对HCRA的结构与性能均有影响,且随MAH掺量的变化存在明显差异。

环保型高掺量橡胶沥青的制备与工程应用

采用胶粉预制速溶胶粒方法制备了高掺量橡胶沥青(内掺30%),评价了该型改性沥青的常规性能及其混合料的高低温性能和耐水性能。结果表明,高掺量橡胶沥青常规胶结料的高低温性能与SBS改性沥青的相当,但高掺量橡胶沥青的耐水性能、抗车辙性能和低温变形性能均较好,混合料的综合性能更优。规模化工业生产及工程应用表明,高掺量橡胶沥青具有SBS改性沥青的加工性能和施工性能,适合大范围推广与应用。

永久性路面面层高掺量橡胶沥青材料路用性能研究

橡胶沥青的路用性能优异,同时橡胶沥青的应用有助于进一步推进废旧轮胎的资源化利用。为满足永久性路面面层材料的高性能需求,助力“双碳”目标,在普通橡胶沥青的基础上进一步提升了橡胶沥青的胶粉掺量,通过预活化和加入裂解剂的方式制备了30%~50%胶粉掺量的橡胶沥青,进而制备了3种级配的沥青混合料,研究了高掺量橡胶沥青及沥青混合料的路用性能。沥青尺度下采用多应力蠕变恢复(MSCR)试验、线性振幅扫描(LAS)试验和弯曲梁流变仪(BBR)试验进行了高掺量橡胶沥青高温抗车辙、抗疲劳和低温抗裂性能评价。混合料尺度下通过车辙试验、四点弯曲疲劳试验、半圆弯曲试验研究了高掺量橡胶沥青混合料的抗车辙、抗疲劳和低温抗裂性能。结果表明:随着胶粉掺量的增加,橡胶沥青及混合料抗车辙性能提升,且由于沥青中弹性成分的增加,导致橡胶沥青应力敏感性增加;橡胶沥青及混合料的疲劳性能随着胶粉掺量的增加而增加,混合料级配对于疲劳性能的影响较小;胶粉的掺加进一步提升了橡胶沥青及混合料的低温性能;高掺量橡胶沥青具有优良的路用性能,且符合永久性路面性能需求及设计理念,基于面层结构的功能需求提出的50%掺量的橡胶沥青适用于路面中、下面层,30%掺量的橡胶沥青适用于路面表面层。

工程化高掺量橡胶沥青性能试验研究

为推动高掺量橡胶沥青在道路工程中的应用,基于雄安新区实体工程,从宏观-微观角度评价探讨了高掺量橡胶沥青用于道面的可行性及性能表现。采用全高掺量橡胶沥青路面结构设计理念,设计了用于不同结构层的3种密级配高掺量橡胶沥青混合料ARHM-13,ARHM-20,ARHM-25。利用动稳定度、低温弯曲破坏应变、冻融劈裂强度、残留稳定度、四点弯曲疲劳试验及约束试件温度应力试验分析并评价了高掺量橡胶沥青混合料在高,低温环境下的路用表现;通过溶-凝胶含量及光学显微镜观测并探讨了胶粉在高掺量橡胶沥青及其混合料体系中的分散性;结合差示量热扫描仪和低温冲击韧性试验进一步表征并研究了高掺量橡胶沥青的低温性能。结果表明:30%胶粉掺量的高掺量橡胶沥青混合料具有良好的高温、疲劳性能及优异的低温表现;降解胶粉可以在沥青及混合料体系中实现良好的分散,高达40.8%的降解胶粉通过溶解进入沥青,分散性试验表明多数胶粒尺寸小于50μm;橡胶含量持续增加导致沥青发生的脆-韧转变对于沥青混合料体系在温度下降过程中所表现出的低温柔性、韧性及抗裂性能具有很大改善作用。

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。

高掺量橡胶改性沥青的高温流变性能与评价指标

高掺量橡胶改性沥青是一种新型材料技术,其橡胶掺量达到30~50%,具有优秀的路用性能,沥青材料及混合料试验性能及评价指标需要进行深入研究。针对不同掺量的橡胶改性沥青,开展了短期老化前后高掺量橡胶改性沥青的高温流变性能、抗车辙性能等试验。结果表明:由于橡胶颗粒具有较好的弹性,高掺量橡胶改性沥青的高温性能和抗车辙性能优秀;不同级配类型对橡胶改性沥青的混合料抗车辙性能有一定影响;40%掺量橡胶改性沥青的车辙因子G*/sinδ值最大,相位角最小,弹性行为最为显著。对橡胶改性沥青进行原样及短期老化的性能对比研究发现,胶粉越多,老化前后橡胶改性沥青的质量变化越大。短期老化前后的动态剪切流变试验的结果表明橡胶改性沥青比基质沥青抗老化,但是RTFOT不能真实地反映沥青与集料热拌时候的短期老化过程,建议以RTFOT来模拟改性沥青热拌过程中的短期老化时,应适当增加烘箱的温度。高掺量橡胶改性沥青更类似于非牛顿流体,可采用ZSV试验评价高掺量橡胶改性沥青的高温性能。

高掺量胶粉-SBS复合改性沥青的高低温流变性能与微观机理

为研究高掺量胶粉对胶粉-SBS复合改性沥青流变性能的影响,首先采用三大指标和布氏旋转黏度确定了高掺量胶粉-SBS复合改性沥青的最佳胶粉掺量,再采用动态剪切流变(dynamic shear rheology,DSR)试验和弯曲梁流变(bending beam rheometer,BBR)试验评价了高掺量胶粉-SBS复合改性沥青在高低温条件下的流变性能,最后通过红外扫描试验和荧光显微镜试验分析了高掺量胶粉-SBS复合改性沥青的微观特征。结果表明:高掺量胶粉-SBS复合改性沥青在胶粉掺量为42%时的流变性能最佳;高掺量胶粉可以提高胶粉-SBS复合改性沥青的复数剪切模量、车辙因子和蠕变劲度,降低相位角和蠕变速率,使其高低温流变性能得到明显改善;胶粉-SBS复合改性在沥青中的改性过程主要为物理改性,并且胶粉脱硫后,其内部交联减少,在沥青中的分散效果更为均匀,可以使得高掺量胶粉与SBS在沥青中形成更为致密的交联结构,增强复合改性沥青的流变性能。