高黏橡胶改性沥青制备及其流变性能研究

排水路面是促进可持续发展和建设海绵城市的有效方法之一,该文研究适用于排水沥青路面的高黏改性沥青,采用主要成分为SBS颗粒和高黏橡胶颗粒对基质沥青进行改性,通过正交试验,分别采用60℃动力黏度、软化点、针入度、延度、弹性恢复指标确定高黏橡胶改性沥青的最佳掺量。选择常用的TPS改性剂和XC改性剂作为对照组进行对比分析,利用弯曲梁流变试验(BBR)和动态剪切流变试验(DSR)对三种高黏沥青的低温抗裂性和高温稳定性进行分析和评价,结果表明根据正交试验获得的最佳配方所制得的高黏橡胶改性沥青性能优良,为高黏改性沥青在道路工程领域中的开发和应用提供有价值的参考。

不同改性沥青温度敏感性

为评价不同改性沥青(SBS改性沥青(SMA)、橡胶粉改性沥青(RPMA)、复合改性沥青(CMA))老化前后的温度敏感性,利用动态剪切流变仪对以上3种改性沥青老化前后的试样进行动态剪切流变实验,并取老化前后温度扫描数据利用粘温指数VTS的不同算法在不同温标下对改性沥青的粘度-温度曲线进行拟合,针对不同沥青从线性相关系数的角度分析了各自最适用的温标及算法;在适用的温标下利用粘温指数VTS评价了不同改性沥青老化前后的温度敏感性,并利用电子显微镜扫描实验,从沥青的微观结构特征分析了不同改性沥青温度敏感性存在差异的原因。结果表明,在开式温标及兰金式温标下拟合出的VTS可以更好地评价不同改性沥青的温度敏感性;组分及蜡含量的变化对改性沥青温度敏感性影响最大,胶体结构与大分子分子量的影响次之;老化作用使改性沥青温度敏感性降低,RPMA在老化前后温度敏感性最低。

高粘沥青胶浆动态剪切流变特性

针对探索不同类型的高粘沥青胶浆动态剪切流变特性,有利于完善多孔沥青混合料配合比设计。分析材料组成、粉胶比、温度等对高粘沥青胶浆动态剪切流变特性的影响,结果表明,沥青粘度高、矿粉比表面积大,形成的高粘沥青胶浆相位角相对较小,抗车辙因子较大;与矿粉类型相比,沥青性质对胶浆抗车辙因子影响显著,对改善胶浆抗高温变形能力起主导作用;粉胶比增大,抗车辙因子随之增大,并随温度变化呈幂函数关系变化趋势。提高改性沥青粘度或增大矿粉比表面积,均可有效降低高粘沥青胶浆抗车辙因子的温度敏感性,改善高粘沥青胶浆高温抗变形性能。

SBS/HON复合改性沥青流变性能

为了研究SBS(styrene-butadiene-styrene)/HON(Honeywell TitanTM)复合改性沥青的流变性能,选取2种SBS和2种HON改性剂制备复合改性沥青,采用布氏旋转黏度计分析了复合改性沥青的黏温性能,采用动态剪切流变仪(DSR)、低温弯曲流变仪(BBR)分别评价复合改性沥青的高温及低温流变性能.结果表明:HON可有效改善沥青的黏温性能,降低施工温度,并可提高沥青的高温流变性能;SBS可明显改善沥青材料的高温流变性能,并可在一定程度上提高沥青材料的低温流变性能.

环保型复合融雪盐化物沥青胶浆性能研究

采用等体积替换法,在1∶1粉胶比条件下用盐化物置换沥青胶浆中的矿粉,制备不同替代率的盐化物沥青胶浆。采用针入度、延度及弹性恢复试验,分析替代率对盐化物沥青胶浆常规性能的影响;通过布氏粘度试验,回归分析替代率、温度对盐化物沥青胶浆粘温特性的影响;以低温弯曲梁流变试验,研究盐化物沥青胶浆的低温性能,分析替代率、温度对盐化物沥青胶浆低温性能的影响。结果表明,盐化物的掺入,会降低沥青胶浆的针入度、延度,同时会使沥青胶浆的弹性恢复出现明显提高。温度越高,盐化物替代率对沥青胶浆粘度影响越显著,盐化物沥青胶浆的温度敏感性随盐化物替代率的变化先增大后减小;随着温度下降,沥青胶浆性能逐渐劣化,当替代率小于75%时,沥青胶浆蠕变劲度模量增长缓慢,蠕变速率下降不明显,但替代率高于75%时,沥青胶浆低温性能迅速衰减。掺入适量盐化物对沥青胶浆低温性能影响不大。

改性沥青的粘度特性和施工温度控制

采用了两种基质沥青和两种改性沥青 ,分别测试了它们的布氏粘度 ,并比较了它们的 DSR试验结果 ,从中发现改性沥青的粘度特性与普通沥青相差较大 ;同时提出了改性沥青拌和施工温度的控制条件。

沥青零剪切黏度与高温流变参数灰色关联分析

采用动态频率扫描试验和稳态剪切试验测试5种沥青的黏度曲线,并采用Cross模型和Carreau模型这2种流变模型拟合得到沥青60℃零剪切黏度,分析沥青的稳态流动特性;通过沥青温度扫描试验和多重应力蠕变恢复试验,测定5种沥青在不同温度下的流变参数和不同应力水平下的不可恢复蠕变柔量及不可恢复蠕变柔量差,并对5种沥青零剪切黏度与高温流变参数进行灰色关联分析.结果表明:与动态频率扫描试验相比,稳态剪切试验更加适合用来测定基质沥青和改性沥青的零剪切黏度;Cross模型和Carreau模型均可较好拟合5种沥青的零剪切黏度,Carreau模型的拟合值小于Cross模型;相比于其他沥青高温流变参数和不可恢复蠕变柔量,沥青不可恢复蠕变柔量差与零剪切黏度的灰色关联度最高,能更好地反映沥青的高温性能;随着温度的升高,沥青车辙因子与零剪切黏度的灰色关联度逐渐增大;沥青零剪切黏度与不可恢复蠕变柔量差及车辙因子的关联性最好,3个指标均能较好地评价沥青高温性能.

丁苯橡胶改性沥青的流变行为研究

用ＲＨＥＯＴＥＳＴ２型旋转粘度计系统研究了由单家专混合稠油１００号沥青与某种ＳＢＲ沥青母体混合制成的ＳＢＲ改性沥青的流变行为．结果表明，试料的剪切应力（τ）与剪切速率（γ）的关系服从幂律函数ｒ＝ｋγτ，温度对粘度的影响可由＝Ａ０Ｔ－Ｂ描述。ＳＢＲ含量对体系的表观粘流活化能、感温性以及流型转变温度均有较大影响．当ＳＢＲ含量达到１０ｍ％时，体系的表现粘流活化能下降了约２４ｋＪ·ｍｏｌ－１，流型转变温度提高约６０℃。

降粘剂Sasobit对温拌沥青的性能影响与评价

降粘剂Sasobit是可实现沥青混合料温拌化的一种新型材料。通过对掺有降粘剂Sasobit沥青的常规性能、流变性能和粘度指标测试,分析降粘剂Sasobit掺入前后的沥青性能变化及其掺量影响。结果表明,降粘剂Sasobit可显著提高沥青高温性能,对低温性能略有降低。降低沥青高温粘度,提高低温粘度,可实现沥青混合料的温拌化,且其最佳掺量为2%<Sasobit掺量<4%。

复合乳化沥青的流变特性研究

通过在不同温度下测定乳化剂含量,不同的复合乳化沥青的粘度,系统分析了乳化沥青的流变特性、粘温性能以及剪切速率对乳液表观粘度的影响。结果表明,乳化沥青A的流变曲线显示出塑性非牛顿流体特性,且十八烷基三甲基氯化铵含量越高越呈现出宾汉塑性流体的性能;乳化沥青的粘度对温度敏感,剪切速率对粘温曲线影响较小,乳化剂含量对粘温曲线影响则较为显著。

基于动态流变法的温拌高黏改性沥青中高温性能研究

为了探究两种温拌剂RH和JY-W1对高黏改性沥青流变性能的影响规律,提出了高黏改性沥青与两种温拌高黏改性沥青的制备方法。结合原样PG高温试验、温度扫描试验、频率扫描试验、多应力重复蠕变恢复(MSCR)试验,从抵抗永久变形、蠕变恢复及沥青材料的动态响应等方面对两种温拌高黏改性沥青和原样高黏改性沥青进行了中高温时流变性能的分析评价。结果表明:高黏改性沥青和温拌高黏改性沥青的制备,需要将制备时间、剪切速率、温度等参数严格控制在合理的范围之内,外观应无杂质,并保证沥青基本性质满足要求;两种温拌剂及其不同掺量对高黏改性沥青恢复性能和高温抗车辙性能的影响程度不同,两种温拌高黏改性沥青的蠕变恢复性能和抗变形能力总体好于高黏改性沥青,两种温拌剂在一定的应力和温度范围内可以改善高黏改性沥青的高温性能;相比较两种温拌高黏改性沥青,RH温拌剂在高黏改性沥青中抵抗永久变形的表现更为突出,尤其掺量为4%时;温度较低时,JY-W1温拌高黏改性沥青的抗剪切变形能力高于RH温拌高黏改性沥青,其中最为突出的是0.4%的掺量;两种温拌剂对沥青抗剪切变形能力的影响程度不同,G都会随着扫描频率的增加逐渐增大,并且随温度升高表现为下降态势;高黏改性沥青在低温时表现更好的弹性,JY-W1温拌剂相对RH温拌剂对高黏改性沥青的抗剪切变形作用影响更大。

纳米石墨烯改性沥青流变性能研究

在国内外研究现状的基础上,通过布氏粘度、动态剪切流变试验(DSR)和低温弯曲梁流变试验(BBR)研究了纳米石墨烯改性沥青的流变性能,试验结果表明:石墨烯能够明显增加沥青的粘度,改善沥青的高温抗永久变形能力,但对低温性能会产生不利影响。

基于复合改性的高模量沥青高温和流变性能研究

考察了自主研制的高模量沥青高温性能和流变性能,并把其与秦皇岛AH-70及北京地区常用的SBS改性沥青进行了对比研究。结果表明:高模量沥青具有硬质沥青特性,高温性能突出,且明显大于SBS改性沥青和秦皇岛AH-70沥青;高模量沥青的60℃零剪切黏度显著大于SBS改性沥青和秦皇岛AH-70,且在非牛顿流体区域的剪切变稀作用小于SBS改性沥青和秦皇岛AH-70;高模量沥青的不可回复蠕变柔量Jnr极低,表现了良好的高温性能,且应力敏感系数较Jnr-diff低,对应力敏感性小;在试验温度和频率范围内,高模量沥青的复数模量均显著大于SBS改性沥青和秦皇岛AH-70,随温度增大,频率降低,三种沥青的复数模量均呈增加趋势,三种沥青对温度和频率的敏感性大小顺序均为:高模量沥青<SBS改性沥青<秦皇岛AH-70。

聚合物改性沥青高温路用性能分析

聚合物作为改性剂对提高石油沥青性能效果明显。SBS作为普遍使用的改性剂,经改性后沥青路用性能优异,但其价格较高,不利于在中、小型工程项目上推广。因此,采用废胶粉(WTR),废塑料(EVA)对基质沥青进行改性,并通过常规物理试验,高温流变性能试验以及零剪切黏度测试,对3种改性沥青的高温性能予以评价。结果表明,研究的三种改性沥青中,SBS改性沥青高温性能最强,WTR改性沥青次之,EVA改性沥青最弱。

基于流变学的高黏改性沥青高低温性能研究

为了研究高黏改性沥青的高低温流变特性,选择3种高黏改性沥青为研究对象,通过温度扫描试验、多应力重复蠕变试验和弯曲梁蠕变试验,分别研究了高黏改性沥青的高低温性能。结果表明,高黏改性沥青均具有较高的车辙因子,其中成品高黏改性沥青的车辙因子最高;多应力重复蠕变试验可以反映沥青抵抗永久变形的能力,成品高黏改性沥青的抗永久变形能力最强;高黏改性沥青的蠕变劲度、蠕变速率与温度呈指数关系,高黏改性沥青的蠕变劲度明显优于基质沥青,成品高黏改性沥青的低温连续分级温度最高,其低温流变性能最好。

渗透型再生剂对再生沥青性能影响的实验分析

为改性老化沥青,恢复老化沥青的路用性能,综合相容性和胶体调和原理,用回收食用油和扩散剂制备渗透型再生剂,对比分析普通型再生剂与渗透型再生剂用量对再生沥青粘滞性和低温性能的影响,并采用动态剪切流变试验测定再生沥青的车辙因子。结果表明,随着再生剂掺量的增加,再生沥青的针入度和延度呈近似的线性增大,软化点、动力粘度和低温蠕变劲度则降低;相比于普通型再生剂,渗透型再生剂的再生效果更好,当渗透型再生剂的用量为6%时,再生沥青的以上性能均可恢复至基质沥青的指标水平,且再生沥青具有合适的车辙因子以满足高温稳定性的要求。

基于沥青中蜡析出的流变性分析

为了探究沥青中蜡析出的具体过程和降温速率、沥青老化、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物对蜡析出的影响,选用了8种SHRP沥青,并分别对AAV和AAC进行了PAV老化和3%的EAV改性,通过动态剪切流变试验得到了沥青的黏温曲线,利用黏性流动活化能法精确地拟合出了沥青的蜡析出温度。研究结果表明:沥青的析蜡点温度随着沥青中蜡含量的增加而增高。当沥青中蜡结晶析出,沥青的黏度急剧增大,沥青的流变性变差;随着降温速率的降低,沥青的析蜡点温度增高;沥青老化使沥青中轻质组分减少,重质组分增多,增高了沥青的析蜡点温度;相比基质沥青,乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的黏度增加,析蜡点温度降低,沥青的流变性得到了改善。

层状双金属氢氧化物对高黏沥青耐久性能影响研究

为了提升高黏沥青的耐久性,采用层状双金属氢氧化物(LDHs)对其进行改性,并研究了LDHs对高黏沥青老化前后的物理性能、温度敏感性以及低温流变性能的影响。研究结果表明,老化导致高黏沥青性能显著劣化,黏弹性发生破坏,弹性行为明显增加,黏性行为显著减弱;相比于未改性高黏沥青,LDHs的掺入明显抑制了老化对高黏沥青物理性能、温度敏感性、低温流变性能的破坏,增强了高黏沥青的耐久性,使其在老化过程中能够保持较好的物理流变性能。

ACMP沥青温拌性能的黏温曲线分析

采用沥青黏温曲线分析法定量研究了温拌沥青的温拌性能，提出了一种具体的试验方法和相应的技术指标。试验选取3个型号的ACMP温拌沥青和2种热拌沥青（基质沥青和改性沥青），通过布氏黏度试验，测试了沥青的黏度，绘制了所选5种沥青在不同温度下的流变图，分析其流变特性，并利用黏温曲线法对比分析了温拌沥青和热拌沥青的拌和温度变化。研究结果表明：用布氏黏度计测试的黏度为动力黏度，沥青流变特性服从牛顿黏性定律；沥青黏度随温度变化的黏温曲线可用来评价沥青的温拌性能；ACMP温拌沥青的拌和温度比热拌基质沥青低10℃～20℃，具有一定的温拌性能。

降黏型温拌胶粉改性沥青高低温性能试验

通过动态剪切流变试验(DSR)和小梁弯曲蠕变劲度试验(BBR),对添加不同掺量(1%、2%、3%)有机降黏剂(LP)的胶粉改性沥青(CR)高低温性能进行研究。结果表明:LP的添加使胶粉改性沥青的高温性能得到改善,复数剪切模量G*增大,相位角δ减小,且随着LP掺量的增加,其高温抗变形能力逐渐增强。对于低温性能,LP的添加可以提高胶粉改性沥青的低温性能,但不同温度下,随着降黏剂LP掺量的增加,其低温抗裂性能呈减小趋势,对改善胶粉改性沥青低温性能有一定的负面影响,且随着温度的降低,LP对胶粉改性沥青的低温性能改善效果减小,不同掺量对其影响相差不大。