不同SBS改性沥青的性能研究

从研究不同分子结构的SBS与基质沥青的相容性着手,通过溶胀实验和改性后沥青性能的变化来选择适宜的沥青改性剂。首先对不同的SBS在烘箱加热条件下进行溶胀实验,从溶胀温度、时间、SBS分子结构三方面分析了其对溶胀行为的影响;其次通过物理混合的方法将四种分子结构的SBS对基质沥青进行改性,对改性沥青三大指标、红外光谱和热重分析等分别进行性能的比较探究。结果表明:当加热温度高于140℃时,溶胀行为加快;线型结构的SBS改性剂与基质沥青更容易发生溶胀;高质量分数SBS改性之后的沥青性能明显提高;线型SBS188改性之后的沥青三大指标效果较好;改性之后的热稳定性有所提高。

温湿耦合循环对SBS改性沥青胶浆的性能影响

为探究SBS改性沥青胶浆在自然环境中受到温度和湿度共同作用下的性能变化,模拟温湿耦合循环环境进行室内试验。在不同温度区间的循环条件下,采用锥入度试验、软化点试验、延度试验、布氏旋转黏度试验和双边缺口拉伸试验评价SBS改性沥青胶浆的宏观性能变化;结合红外光谱测试,从化学成分角度探究其性能变化机理。研究结果表明:随着温湿耦合循环次数增加,SBS改性沥青胶浆出现变硬、变脆等老化现象,其宏观性能发生衰退;在相同试验条件下,温度区间的温差越大,对胶浆性能的影响越大;在温湿耦合循环后,SBS改性沥青胶浆的亚砜基指数增大,丁二烯指数下降。

微藻生物油对橡胶/SBS改性沥青性能的影响

为了改善橡胶粉与基质沥青的相容性,采用微藻生物油(MB)对橡胶粉进行改性,并与质量分数为5%的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)复合制备了改性沥青;通过红外光谱和扫描电子显微镜,分析了橡胶粉改性前后的变化;采用黏度、荧光、相分离测试,分析了改性前后橡胶在沥青中的分散性;通过动态剪切流变和多重应力蠕变恢复试验,分析了改性沥青的力学性能和耐老化性能。结果表明,MB的掺入提高混合体系中轻组分占比,促进胶粉(CR)在沥青中的溶胀发育,提高了改性沥青的贮藏稳定性、黏弹性和抗车辙性。

紫外老化下SBS改性沥青的流变特性及微观结构

为了深入了解紫外老化前后SBS改性沥青的性能差异,利用动态剪切流变仪(DSR)、弯曲梁流变仪(BBR)、原子力显微镜(AFM)对SBS改性沥青在紫外老化前后的高、低温流变性能和微观结构进行测试,并通过皮尔逊(Pearson)相关性分析法对宏、微观指标进行相关性分析。结果表明,紫外老化后SBS改性沥青的沥青质含量增多,导致弹性性能增强,进而提升了沥青在高温下的抗车辙能力。SBS改性沥青的低温性能会随着紫外老化时间的增加而逐渐降低,水在一定程度上可以改善沥青的低温性能。紫外老化后SBS改性沥青的表面起伏程度变大,表面粗糙度Ra及杨氏模量增大。皮尔逊相关性分析结果表明宏、微观指标具有良好的相关性,采用宏微观结合的试验手段评价紫外老化前后SBS改性沥青的性能变化具有一定的可行性。

EC130温拌剂对SBS改性沥青高温性能及抗疲劳性能的影响

作为制备沸石发泡沥青的发泡剂,EC130温拌剂释放的发泡水和残留的沸石矿物对沥青的性能有着不同的影响.为研究EC130温拌剂对SBS改性沥青高温性能和抗疲劳性能的影响,采用石灰岩矿粉、EC130沸石矿物和EC130温拌剂等3种添加物,设计了以添加物掺量为变量的单因素试验.以石灰岩矿粉为参照对象,通过温度扫描试验、多重应力蠕变恢复试验和线性振幅扫描试验,分析了EC130沸石矿物和EC130温拌剂释放的发泡水对SBS改性沥青高温性能和抗疲劳性能的影响.结果表明:同石灰岩矿粉一样,沸石发泡沥青中的EC130沸石矿物使沥青弹性增大、黏性减小,有利于抗车辙性能的提升,但不利于抗疲劳性能;沸石发泡沥青中的发泡水使其黏性增大、弹性减小,有利于抗疲劳性能的提升,但不利于抗车辙性能.

Aspha-Min沸石对SBS改性沥青-填料交互作用的影响

沸石作为制备泡沫沥青温拌混合料的发泡剂,其释放的沸石水和残留的沸石矿物对沥青-填料交互作用有着不同影响.通过流变学试验,研究了沸石、沸石矿物和沸石水对SBS改性沥青及其胶浆流变特性的影响.试验发现,在沥青或胶浆中添加沸石或沸石矿物可使其弹性增大,且随其掺量的增加而增大,沸石水则与之相反.进一步,利用基于流变特性的交互作用评价指标[η]、Palierne-C-G*和Luis Ibrarra-A-δ,研究了沸石、沸石矿物和沸石水对SBS改性沥青-填料交互作用的影响.研究表明,胶浆中添加沸石或沸石矿物可使沥青-填料交互作用增大,且随其掺量的增加而增大,沸石水则与之相反.

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。

SBS改性沥青再生废旧聚氨酯混凝土的配制及旧料掺量的影响评价

聚氨酯混凝土是一种新型铺装材料,研究废旧聚氨酯混凝土的再生利用对该材料的推广应用意义重大。首先,通过聚氨酯混凝土室内模拟老化制备了RPC;其次,选用0%、25%、30%、35%、40%、45%和50%7种RPC掺配比例配制了AC-13型SBS改性沥青再生废旧聚氨酯混凝土;再次,对不同RPC掺量下的SBS改性沥青再生RPC进行了路用性能评价;最后,对SBS沥青-石灰岩、SBS沥青-老化聚氨酯和老化聚氨酯-石灰岩3种界面的黏附性能进行了测试,对比分析了RPC对路用性能影响的成因。结果表明,除50%RPC掺量的SBS改性沥青再生RPC外,其余6种RPC掺量的均满足相关技术要求,且随RPC掺量的增加,其高温性能减弱而低温性能和水稳定性增强;SBS沥青-老化聚氨酯和老化聚氨酯-石灰岩的界面黏附性能优于SBS沥青-石灰岩。

粉煤灰复合SBS改性沥青流变性能试验研究

为了研究温度和老化作用对粉煤灰/SBS复合改性沥青流变性能的影响,制备了3种类型的改性沥青样品:粉煤灰改性沥青,SBS改性沥青和粉煤灰/SBS复合改性沥青。通过系统的室内试验,详细评估了不同温度条件和老化程度对不同改性沥青的流变性能和疲劳性能的影响。试验结果表明,沥青的复数模量随着加载频率的增加而显著增加。此外,未老化沥青和短期老化沥青在储能模量和损耗模量方面对温度的敏感性最低。然而,当沥青经过长期老化之后,10%粉煤灰改性沥青的性能更易受温度变化的影响。进一步分析显示,与基质沥青相比,10%粉煤灰/2%SBS复合改性沥青在不同温度条件下的疲劳寿命显著提高。在10,20,30℃条件下,疲劳寿命分别提高了60.14%,43.39%,48.93%。这些结果表明,粉煤灰/SBS复合改性沥青在低温条件下表现出优良的抗变形能力和抗疲劳性能。综合考虑,粉煤灰/SBS复合改性沥青不仅在提高沥青性能方面显示出显著优势,还在延长道路使用寿命和提高道路安全性方面具有重要潜力。其具有良好的低温抗变形能力、抗疲劳性能,在中国公路的建设与养护中有广泛的应用前景。

直投式SBS改性沥青性能及改性机理研究

常规湿法SBS改性沥青通常由厂家提前生产,再运输到拌合现场使用。这一流程影响施工人员对SBS改性沥青生产质量的掌控。直投式SBS改性沥青是直接将改性剂现场投放至拌合缸中,生产质量能够得到有效管控,近年来应用广泛。文章通过三大指标试验及流变试验,研究了国路、辽河两种直投式SBS改性沥青的性能。通过红外光谱试验,研究了直投式SBS改性沥青的改性机理。结果表明,直投式SBS改性沥青性能满足相关规范及使用要求,7%掺量的两种直投式SBS改性沥青性能与5%掺量的常规湿法SBS改性沥青的性能相近。

SBR与生物油恢复老化SBS改性沥青性能及机理研究

【目的】苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(styrene-butadiene-styrene block copolymer,SBS)改性沥青老化后存在基质沥青硬化、脆化及SBS聚合物有所降解的问题,用传统再生方式难以有效恢复老化SBS改性沥青的性能。为有效恢复老化SBS改性沥青的路用性能,采用丁苯橡胶(styrene-butadiene rubber,SBR)与生物油对老化SBS改性沥青进行复合再生。【方法】首先,通过室内模拟老化试验制备得到了老化SBS改性沥青,采用高速剪切仪在老化SBS改性沥青中掺入SBR和生物油,得到复合再生沥青;然后,对再生后的沥青进行三大指标测试及高低温流变性能测试;最后,通过红外光谱、原子力显微镜和荧光显微镜试验探究SBR和生物油再生沥青的机理。【结果】SBR和生物油复掺后得到的再生沥青的综合性能更优,再生沥青的复数剪切模量G*随再生剂掺量的增加呈降低趋势。再生后沥青的刚度大幅减小,老化沥青的柔韧性得到恢复,应力耗散能力得到提升,脆性得到降低,低温性能得以显著改善。SBR和生物油复合再生可以补充老化SBS改性沥青的轻质组分,混掺SBR和生物油后沥青质和胶质的比例有所降低,轻质组分对蜂状结构的蜡结晶有抑制作用。再生沥青的荧光物质大幅增加,且分布更密集,老化SBS改性沥青的韧性和黏度得到显著恢复。【结论】恢复老化SBS改性沥青性能的SBR与生物油的推荐掺量分别为6%、5%。该研究为老化SBS改性沥青混合料的再生提供了理论依据。

氧化石墨烯对SBS改性沥青流变及抗老化性能的影响研究

为研究氧化石墨烯用量对于SBS改性沥青性能的影响,采用三大指标和存储稳定性试验分析复合改性沥青的常规性能,并利用动态剪切流变仪和低温小梁弯曲流变仪分析复合改性沥青的高温和低温流变性能,最后采用短期老化和长期老化评价其耐老化性能。试验结果表明,掺入GO可改善SBS改性沥青的黏稠性、温度敏感性和低温延展性,并提高其储存稳定性;在相同温度下,掺入一定量GO可明显增强其高温抗变形和抗车辙能力,但同时降低了低温应力松弛能力和抗开裂能力;无论短期老化还是长期老化,掺入GO后均可以降低SBS改性沥青的老化程度,改善其耐老化性能。综合改善效果和经济性,其GO用量建议不高于0.5%。

基于DSR及FTIR的SBS改性沥青再生机理研究

为探究老化及再生后SBS改性沥青高低温性能以及官能团的变化,基于软化点试验、动态剪切流变试验(DSR)、多应力重复蠕变试验(MSCR)及弯曲梁流变试验(BBR)对沥青的高低温性能进行测试,并采用红外光谱(FTIR)试验对其特征峰及官能团变化进行研究.结果表明:SBS改性沥青在老化的过程中不仅包括沥青的老化还存在SBS改性剂的老化降解,在加入再生剂后其软化点、G^(*)、G^(*)/sinδ以及R下降,δ以及J_(nr)增大,低温性能得到改善,而耐高温性能有所下降,且再生剂掺量的增加会使得这种现象更为明显,在均衡其路用性能及经济的条件下,得到再生剂最佳掺量为7.41%;相同条件下,再生SBS改性沥青高温性能对应力水平的敏感性相比原样SBS改性沥青来说较弱;除此之外,红外光谱试验结果表明,该再生剂对于SBS改性剂修复效果有限.

青川岩沥青/SBS复合改性沥青流变性能及疲劳特性研究

为探究青川岩沥青(Qingchuan rock asphalt,QRA)和SBS在桥面铺装中的应用,以2%,3%SBS和5%,10%,15%QRA为改性剂,制备得到6组QRA/SBS复合改性沥青(QRA/SBS composite modified asphalt,QSMA),综合研究QSMA基本路用性能、微观改性机理、高温流变性能和疲劳特性。结果表明,QRA能够提高QSMA软化点并降低针入度,SBS对提升QSMA的5℃延度有利。特征官能团显示QSMA与基质沥青含有相同烃类化合物,QSMA改性机理为物理改性。QRA和SBS掺量的增大能提高沥青的变形阻力,抑制沥青不可恢复形变的产生,进而提升QSMA抵抗高温车辙变形的能力。QRA和SBS的加入可提高沥青的劲度和弹性。QRA和SBS能提升沥青基体抵抗疲劳断裂的能力,表现出更小的应变依赖性和更好的抗疲劳性。综合三大指标、高温流变实验与疲劳实验结果,推荐最优掺量组合为3%SBS+15%QRA。

SBS改性沥青相态粒径与发育温度及时间的关系

为研究SBS改性沥青相态粒径与发育温度及时间的关系,提高SBS改性沥青热储存稳定检测效率,对试验制备的不同种类SBS改性沥青进行荧光显微相态观测及性能检测,利用基于连通域标记算法的自主编译图像识别程序对荧光显微相态粒径进行量化确定。结果表明:SBS改性沥青的相态粒径与发育时间符合良好的线性关系,决定系数R_(2)高于0.96,时间、温度对相态粒径具有显著互补性;相态粒径对改性沥青离析试验结果具有重要影响,依据相态粒径范围将热储存稳定性划分为稳定、亚稳定及不稳定等3种状态,可以相态粒径代替离析指标作为快速表征SBS改性沥青热储存稳定状态的控制参数;以达到1.8、1.6μm相态粒径作为基准条件,建立关于发育温度、时间参数的线性回归方程,预测与实测值的绝对时间偏差基本控制在30 min内,相对偏差基本控制在10%内;以1.8、1.6μm等相态粒径确定SBS改性沥青生产发育温度及时间的方法,其改性沥青路用性能均衡、热储存稳定性良好。

SBS掺量及结构对改性沥青性能的影响分析

采用90~#基质沥青及3种不同结构的SBS共聚物混合制备SBS改性沥青,并进行了针入度、软化点、延度、黏度、荧光显微和流变性能测试。通过30~80℃温度扫描实验,分析了SBS改性沥青的复数剪切模量、相位角、车辙因子。结果表明,SBS空间网络结构在SBS掺量较少时无法体现出来,增加SBS的掺量和SBS的分子质量,可以提高改性沥青的高温稳定性、低温抗拉性、黏性、抗车辙性,降低温度敏感性;SBS的掺量增加至5%时,SBS在沥青中的结构更为密集,分布更为均匀。

超声辅助制备SBS改性沥青空化泡数值模拟与性能研究

超声空化效应可以促进沥青的改性,利用Fluent流体仿真软件,对熔融SBS改性沥青流体中超声空化泡进行数值模拟,分析了单个空化泡在膨胀-压缩一个周期内的形态变化以及整个流体域的压强变化,从而计算出单个泡压缩或溃灭时产生的瞬时的高温高压环境以及释放的能量。同时结合超声辅助制备SBS改性沥青实验,通过常规性能的测试,说明超声能提高其高低温性能;离析实验以及荧光显微图像说明超声能细化SBS颗粒,改善SBS颗粒在沥青体系的分散效果;老化后的黏度变化和老化前后的FTIR说明了超声工艺可以提升改性沥青的抗老化性能。

低温条件下薄SBS改性沥青路面结构层研究

为减少低温地区沥青路面病害发生,改善沥青路面使用寿命,本文对低温条件下薄SBS改性路面结构层展开研究。分析低温环境沥青路面病害成因,采用SBS改性剂制备改性沥青,并对改性沥青高温、低温流变性能进行测试;最后对SBS改性沥青混合料小梁试件低温蠕变速率进行测试,评价其低温抗裂性能。结果表明:随着SBS改性剂掺量增大,改性沥青高温流变性能提升,体温流变性能降低;当SBS改性剂掺量为4.6%时,高温流变性能最佳,低温流变性能最低;当采用AC-13级配类型,最佳油石比为5.3%制备改性沥青混合料,试件在-20℃时,小梁蠕变速率最大,低温抗裂性能较好,可有效改善低温条件下路面使用状况。

废旧胶粉/SBS复合改性沥青高温抗车辙性能研究

为提升沥青结合料的高温抗车辙性能,本研究使用CR和SBS两种聚合物对基质沥青进行复合改性。首先,基于常规的沥青性能试验(针入度、软化点和延度试验),对不同掺量下的CR和SBS单一聚合物改性沥青进行高-低温性能研究;继而,利用常规性能试验研究CR掺量对废旧胶粉/SBS复合改性沥青性能的影响,其中SBS掺量固定为2%,仅改变复合改性沥青中CR的掺量;最后,基于动态流动剪切仪(Dynamic Shear Rheometer,DSR)对废旧胶粉/SBS复合改性沥青进行多应力蠕变松弛(Multiple Stress Creep and Recovery,MSCR)试验,利用不可恢复蠕变柔量(Jnr)和应变恢复率(R)两个指标进一步研究废旧胶粉/SBS复合改性沥青高温抗车辙性能。结果表明,2%SBS和12%CR复合改性沥青的抗车辙性能优异,甚至优于SBS掺量为4.5%的SBS改性沥青。

超声处置对SBS改性沥青抗疲劳和耐老化能力影响的分析

该研究为了寻找改善SBS改性沥青在长期使用过程中抗疲劳能力以及耐老化能力的方式,将超声处置引入到SBS改性沥青制备中,分析超声处置前后SBS改性沥青在不同老化程度下黏弹关系、抗疲劳能力以及低温蠕变能力的变化。结果表明,超声处置作用于SBS改性沥青可以降低其黏弹比例,增强SBS改性沥青对应变的敏感程度,在掺量较低时的SBS改性沥青长期服役阶段抗疲劳能力略微增强;低温蠕变和应力松弛能力下降,改性沥青变得更为脆硬;在整个温度段中短期耐老化性能略微降低,但是对于高温段及低温段的长期耐老化性能会略微增强,该影响随SBS改性剂的掺量增加而减弱。