胶粉复合改性沥青的研制及工业化生产

以某公司加工的环烷基和中间基原油为原料,通过优化原油配比,采用常减压蒸馏工艺,通过控制减压蒸馏工艺条件,生产出符合技术标准要求且能够用于改性沥青的基质沥青原料。通过筛选与基质沥青配伍性好的胶粉、助剂添加比例及工艺条件优化,研制出符合技术规范要求的胶粉复合改性沥青并进行了工业试生产。对工业生产的产品检测及专业部门鉴定结果表明,胶粉复合改性沥青产品各项技术指标符合JT/T798-2019《路用废胎胶粉橡胶沥青》技术要求,成功实现了工业化生产和应用。

SBS/LNBR/CR复合改性沥青密封胶的制备和性能研究

沥青路面在服役过程中,由于路面结构、气候和荷载的影响易出现早期裂缝,影响路面的长期使用寿命。采用液体丁腈橡胶(LNBR)、SBS和胶粉(CR)复合改性沥青制备裂缝修补密封胶,首先用软化点、锥入度、弹性恢复、流动值、黏度等技术指标,研究了基质沥青种类、液体橡胶掺量、改性工艺、胶粉掺量对密封胶性能的影响;随后利用荧光显微镜和红外光谱试验评价改性剂在复合改性沥青中的分散性;利用离析软化点试验评价改性剂对复合改性沥青密封胶的储存稳定性的影响。结果表明,选择90#基质沥青、3%液体丁腈橡胶、4%SBS时,随着胶粉掺量的增加,密封胶的软化点、弹性恢复和黏度均提高,流动值变好,但锥入度和储存稳定性稍有降低,当胶粉掺量20%时密封胶的综合性能最佳。

废旧胶粉对沥青的基本性能及流变性能的影响

本文利用废旧胶粉、SBS两种改性剂,70#基质沥青为初始沥青,进行改性沥青的制备,基于基础性能指标与流变性能指标对比研究不同掺量胶粉对基质及SBS改性沥青性能的影响。试验结果表明:随着胶粉掺量的增加,沥青的高温稳定性、低温抗裂性能逐渐提升,但是对延度指标产生不利影响。胶粉对SBS改性沥青的软化点、延度的提升具有显著的作用,但会导致改性沥青的针入度降低。胶粉可以显著影响沥青的储存模量和损耗模量,从而影响沥青的工作性能。改性沥青高温下抵抗变形的能力依次是SBS/胶粉复合改性沥青>胶粉改性沥青>SBS改性沥青>70#基质沥青,其中15%CR~4%SBS的抵抗变形能力最优。

Performance improvement of a crumb rubber modified bitumen using recycled glass powder

In this study, the efficiency of bitumen and asphalt mixtures modified with crumb rubber(CR) and recycled glass powder(RGP) is evaluated. From an environmental point of view, the application of RGP in asphalt mixtures is considered beneficial since it prevents accumulation of waste glass in the natural environment. Rheological and mechanical properties of modified bitumen samples were investigated by laboratory methods such as bitumen conventional tests and dynamic shear rheometer(DSR), and also by asphalt mixture performance tests including Marshall stability, indirect tensile strength(ITS),compressive strength, and indirect tensile stiffness modulus. The results showed that the application of RGP in place of CR has no negative impact on the efficiency of bitumen and asphalt mixtures and even improves their engineering properties except for the toughness index(TI). Moreover, a modification with 5% CR and 5% RGP in asphalt mixtures results in the best overall performance.

废胎胶粉沥青的改性机理

模拟废胎胶粉改性沥青生产与储存状态,对废胎胶粉加入沥青后,沥青的粘度和四组分随时间的变化情况进行了试验研究,并借助红外光谱试验、荧光显微镜和差示扫描热量法(DSC)等手段分析了废胎胶粉沥青改性机理。结果表明:废胎胶粉加入沥青后在高温下储存,相对于基质沥青,废胎胶粉沥青中的沥青质、饱和酚、芳香酚显著减少,胶质显著增加,粘度相应提高;胶粉在沥青中溶胀、脱硫和降解,胶粉中的活性物质进入沥青胶体体系中,达到改善沥青温度敏感性、老化性能的效果;常温及低温条件下,未溶解的胶粉颗粒起到增强沥青的弹性性能和提高其抗裂性能的作用。

橡胶混凝土的力学性能试验

依据《GB/T50081—2002普通混凝土力学性能试验方法标准》对废旧轮胎橡胶粉碎料作为添加成分取代部分细骨料的混凝土的力学性能进行了试验。制备了多组不同橡胶粒径和掺量的橡胶混凝土试件。试件采用的橡胶分别为胶粉和胶粒,掺量为细骨料体积的0,20%,40%,60%,80%和100%,以考查橡胶粒径和掺量变化对力学性能的影响。结果表明:橡胶混凝土的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度等均随橡胶掺量的增加而降低,它具有密度小、韧性好、抗裂性能强、变形能力大等传统混凝土难以企及的卓越性能。

温拌胶粉改性沥青的流变和微观性能评价

以EM型降黏剂、SDYK型表面活性剂为温拌剂制备温拌胶粉改性沥青.通过动态剪切流变仪(DSR)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和原子力显微镜(AFM)对胶粉改性沥青(CR)、EM型温拌胶粉改性沥青(CR-EM)和SDYK型温拌胶粉改性沥青(CR-SDYK)的性能进行测试,研究2种温拌剂对沥青流变性能的影响,并探究其微观力学性能和宏观流变性能之间的关系.结果表明:CR-EM和CR-SDYK的抗变形能力均优于CR;温拌剂对胶粉改性沥青以物理改性为主;2种温拌剂的掺入使沥青微观均方根粗糙度Rq减小、微观杨氏模量增大;利用统计分析软件对3种沥青的微观力学指标(微观杨氏模量)与宏观流变性能(改进车辙因子G*/sin9δ)进行相关性分析,两者具有良好的相关性.

减水剂复合聚合物对橡胶水泥砂浆强度的影响

为了提高橡胶集料水泥砂浆的强度,研究了可再分散胶粉聚合物(RPP)及高效减水剂复合RPP对橡胶集料水泥砂浆(CRM)强度的影响,探讨了RPP和高效减水剂复合使用在CRM中的作用机理.试验结果表明:在本实验条件下,单独使用RPP对CRM的强度等性能具有一定的改性作用,RPP与高效减水剂复合使用效果更好.橡胶集料的颗粒尺寸对CRM的强度具有显著的影响,说明橡胶粒径存在着最佳粒径.

废胶粉复合改性沥青相容性研究

采用分子动力学模拟、差示扫描量热分析、离析软化点差3种方法研究废胶粉复合改性沥青在化学助剂作用下胶粉与沥青相容性的变化。首先,采用Materials Studio软件构建沥青四组分代表分子、胶粉代表分子、化学助剂代表分子的单体模型与混合体系模型,模型经优化处理后进行分子动力学分析,计算得到各模型的溶解度参数和沥青与胶粉代表分子−丁苯橡胶及各混合体系的溶解度参数差;然后,根据差示扫描量热分析和离析软化点差的试验结果对废胶粉复合改性沥青中沥青与胶粉的相容性进行综合分析。研究结果表明:在化学助剂的作用下,胶粉与沥青的相容性得到增强;废胶粉复合改性沥青的总吸热量低于普通胶粉改性沥青的总吸热量,废胶粉复合改性沥青更加稳定;废胶粉复合改性沥青的相容性优于普通胶粉改性沥青的相容性。

高强橡胶混凝土单轴受压本构关系的试验研究

对高强橡胶混凝土进行了单轴受压试验,得到了不同掺量、不同胶粉粒径的高强橡胶混凝土的应力-应变曲线。分析了胶粉掺量及粒径对高强橡胶混凝土本构曲线的影响,提出了高强橡胶混凝土轴心抗压强度的计算公式。根据实测的应力-应变曲线特点,提出了包含上升段本构参数A和下降段本构参数α的高强橡胶混凝土单轴受压本构方程。研究发现,A和α随着胶粉掺量的增加而减小,胶粉的粒径对参数A和α影响不明显,给出了参数A和α的计算公式。

胶粉复配RET改性沥青老化前后流变特性与老化机理

采用动态剪切流变和弯曲梁流变试验,研究了胶粉复配反应性弹性体三元共聚物(RET)改性沥青经历短期及长期老化前后的高低温流变特性,并与SBS复配RET改性沥青进行了对比;通过原子力显微镜对胶粉复配RET,SBS复配RET改性沥青老化前后的改性机理进行了初步分析.结果表明:胶粉、RET的掺入能改善沥青老化前后的高温性能;相比于SBS复配RET,胶粉复配RET对短期老化前后沥青的高温性能改善更显著,且长期老化后其劲度模量增长幅度更低;随着RET掺量的增加,胶粉复配RET,SBS复配RET改性沥青老化前后的高温抗变形能力随之增强,其低温性能变化不大;胶粉复配RET改性沥青的微观形态中出现明显的"黑白斑点"结构,相较于SBS复配RET改性沥青,胶粉复配RET改性沥青老化后的黏结力与耗散能提高,弹性模量降低,抗老化性能更好.

盐度、湿度影响下橡胶粉沥青混合料马歇尔稳定度影响分析

采用NAOH和偶联剂处理方法处理橡胶粉,制得改性沥青。通过对此改性沥青混合料进行马歇尔稳定度试验,探讨盐度与湿度影响下,马歇尔稳定度的影响分析。试验考虑浸泡浓度(清水、10%盐水、15%盐水)、橡胶粉细度(40、60、80目)、橡胶粉掺量(10%、15%、20%);浸泡时间(1、2、3 d)3方面影响,从试验结果可以看出:稳定度随着盐度增加、浸泡时间增加,呈现出一定的下降趋势;橡胶粉掺量的增加可以抑制盐度侵蚀;橡胶粉细度对盐度的影响不明显。最后,针对橡胶粉的处理方式,进行对比分析,给出通过采用NAOH和偶联剂处理方法处理方法对于抵抗氯离子的侵蚀,效果较好。

四组分分析法研究老化改性沥青

选取辽河油田生产的沥青为原料,加入废旧橡胶粉和催化裂化油浆,在高速剪切机的作用下制备橡胶改性沥青,研究老化时间对沥青软化点、针入度、延度的影响。实验结果表明:随着老化时间的增加,软化点升高,针入度和延度降低,饱和分、芳香分与胶质的含量降低,沥青质含量升高。

微波辐射废胶粉改性沥青的反应机理

采用微波辐射的方法对废胶粉表面进行活化,用高速剪切工艺在实验室制备了废胶粉改性沥青,基质沥青为泰州中海70#,废胶粉为80目,掺量为15%.利用电子扫描显微镜(SEM)形貌观测和溶胀试验研究了微波辐射废胶粉的活化机理.结果表明:辐射后的废胶粉表面蓬松呈絮状结构,有利于沥青中的轻质油分渗入到废胶粉内部,微波辐射后的废胶粉的溶胀程度较大,充分发挥其对沥青的改性作用.SEM分析得到微波辐射废胶粉改性沥青的网络结构更加均匀和致密,使其性能得到很大提高.差示扫描热量(DSC)分析表明,微波辐射废胶粉改性沥青的热稳定性得到明显改善.

微波辐射活化胶粉改性沥青作用机理分析

经微波辐射对胶粉进行活化后,于实验室制备胶粉改性沥青.通过接触角等化学分析方法研究微波辐射活化胶粉的机理;利用扫描电子显微镜等微观测试手段分析活化胶粉改善沥青性能的机理.结果表明:活化后胶粉表面接触角、平衡溶胀率、表面羟基含量、含氧基团均增加,使得胶粉表面活性大大加强,活化胶粉改性沥青的结构更加均匀和致密,因而性能更优越.

基于逼近理想点排序法的活化橡胶粉改性沥青工艺

采用系列复合非离子表面活性剂在不同工艺条件下对橡胶粉进行活化,并利用得到的活化橡胶粉改性沥青。通过扫描电镜和红外光谱对橡胶粉活化前后的微观形貌和主要官能团进行对比分析。对基质沥青、橡胶粉改性沥青和活化橡胶粉改性沥青的高、低温性能、温度敏感性以及动态热机械和热稳定性对比分析,利用逼近理想点排序法(TOPSIS)对活化橡胶粉改性沥青的上述性能进行综合评价,优选橡胶粉的最佳活化工艺。研究结果表明:橡胶粉表面活化最佳工艺:复合非离子表面活性剂配比为1∶2,掺量为橡胶粉质量的2%,活化温度为70℃,处理时间3h;活化橡胶粉改性沥青的高温性能、低温性能、温度敏感性均优于普通橡胶粉改性沥青;动态热机械和热稳定性分析表明活化橡胶粉改性沥青的性能均优于橡胶粉改性沥青。

橡胶沥青温拌剂的开发与研究

制备了新型橡胶沥青温拌剂S,并从粘度、软化点、针入度、延度等方面研究了其用量对橡胶沥青性能的影响。采用4种试验,对比了温拌剂S与国外温拌剂的温拌性能,探讨了温拌剂S的降粘机理。结果表明,温拌剂S能显著降低橡胶沥青的高温粘度,提高橡胶沥青的软化点及针入度,还可提高橡胶沥青的抗老化能力、高温稳定性、低温抗裂性以及水稳定性。

废胶粉改性沥青及其OGFC混合料高温性能研究

为研究废胶粉改性沥青及其OGFC混合料的高温性能,采用软化点试验、布氏黏度试验、DSR试验研究废胶粉改性沥青的高温性能,车辙试验研究废胶粉改性沥青的OGFC混合料高温性能。结果表明:废胶粉高温性能随废胶粉掺量的增加更优越;废胶粉掺量增加,OGFC混合料高温性能提高;将废胶粉改性沥青的高温性能与废胶粉改性沥青OGFC混合料高温性能综合分析,沥青高温性能试验与废胶粉改性沥青OGFC混合料车辙试验结果整体一致。

粉胶比对橡胶沥青胶浆高温性能的影响研究

为了研究不同粉胶比对橡胶沥青胶浆高温性能的影响,选择石灰岩矿粉作为填料,粉胶比掺量为0.2、0.4、0.6、0.8。胶浆高温性能的评价指标选择Fail temperature和ZSV,通过DSR试验对不同胶浆进行研究。试验结果表明:随着粉胶比的增加,橡胶沥青胶浆的Fail temperature和ZSV值均逐渐变大,而且增大幅度较大,橡胶沥青胶浆的高温性能得到明显的改善;利用环境扫描电镜对胶浆进行扫描,发现添加矿粉的橡胶沥青胶浆光滑、细腻,矿粉被橡胶沥青裹覆均匀。

温拌胶粉改性沥青低温性能及其与集料黏附性分析

通过弯曲梁流变(BBR)试验、接触角测量及原子力显微镜(AFM)测试等方法,从宏观和微观角度对老化前后温拌胶粉改性沥青(WCR)低温抗裂性及其与集料黏附性的变化规律进行研究,并以热拌胶粉改性沥青(HCR)作为对比。结果表明:随着老化程度的加深,HCR、WCR的蠕变速率(m)和弯曲蠕变劲度(S)的比值(m/S)减小,低温抗裂性能变差,WCR的低温抗裂、抗老化性能均优于HCR;老化前后HCR、WCR与三种集料的黏附性能大小依次为石灰岩>玄武岩>花岗岩,WCR与集料的黏附性均优于HCR;老化前后两种沥青的微观Derjaguin-Muller-Toporov(DMT)模量与低温流变参数(m/S)呈良好线性关系,且基于Johnson-Kendall-Roberts(JKR)力学模型得到的微观表面能、黏附功分别与基于表面能理论得到的宏观表面能、黏附功呈较强相关性。