Thermal Oxidative Aging Characterization of SBS Modified Asphalt

Both macro and micro-methods were introduced to study the physical and chemical properties of thermal oxidative aging of SBS （styrene-butadiene-styrene） modified asphalt. The physical properties of SBS modified asphalt before and after aging were analyzed by normal tests. The structure and quality variation of SBS modified asphalt during the aging process was analyzed by FTIR （Fourier transform infrared spectrum）. FTIR result shows that the degeneration of SBS modified asphalt is mainly caused by oxidative reaction and rupture of C=C double bond. The molecular weight variations of asphalt function groups and SBS polymer were studied by GPC （Gel Permeation Chromatography）. GPC result shows that small molecules transform into larger one in asphalt and SBS polymer molecule degrade during the aging process. SBS polymer may lose its modifying function after long time aging.

Analysis of Aging Mechanism of SBS Polymer Modified Asphalt based on Fourier Transform Infrared Spectrum

The aging mechanism of SBS modified asphalt during its aging process was studied.The characterizations of base asphalt,SBS polymer and its modified asphalt were determined in different aging time by Fourier transform infrared spectrum（FTIR）.FTIR shows that oxidative dehydrogenation reaction occurs in asphalt,and unsaturated carbon bond is generated under short-term thermal aging condition.Additionally,SBS polymer was aged significantly under that condition,the speed of which was faster than that of base asphalt.The aging laws of both asphalt and SBS polymer during the aging process of SBS modified asphalt were similar to their aging laws respectively.Due to the protective effect between asphalt and SBS polymer,the aging degrees of asphalt and SBS polymer were lower than those aged independently.

SMC再生SBS沥青的流变性能和微观特性研究

【目的】探究新型温拌再生剂甲基苯乙烯共聚物(styreneic methyl copolymer,SMC)对老化苯乙烯系热塑性弹性体(styrene butadiene styrene,SBS)改性沥青的再生效果和再生机理。【方法】首先,在室内制备不同老化程度的沥青。然后,采用SMC再生剂对不同老化程度的SBS改性沥青进行再生。接着,对再生后的SBS改性沥青进行动态剪切流变和低温弯曲蠕变试验,以评价其流变性能。最后,开展红外光谱试验以揭示其作用机理,进行电镜扫描试验以验证SMC再生剂的再生效果。【结果】SMC再生剂会降低老化SBS改性沥青的车辙因子,降低老化SBS改性沥青的恢复率,同时会使老化SBS改性沥青的低温性能得到极大提升。SMC再生剂未与SBS改性沥青发生化学反应,两者仅为物理共混。同时,SMC再生剂能够弥补沥青因老化产生的裂缝。【结论】SMC再生剂对老化SBS改性沥青具有较好的修复效果,能够为沥青的再生提供一种新的途径。

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.

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。

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.

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。

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。

SBS苯乙烯含量对改性沥青性能的影响

聚合制得了10种线型结构SBS热塑性弹性体,并制备了与之对应的改性沥青;探讨了2个SBS相对分子质量区间[(6~10)×104和(12~14)×104]中SBS苯乙烯含量对其改性沥青性能的影响。结果表明,加入SBS均可改善沥青物理性能和流变性能;SBS相对分子质量对其改性沥青性能影响显著,SBS具有线性结构和较高相对分子质量时改性效果较好;增大SBS苯乙烯含量有利于改善改性沥青高温稳定性、硬度和抗车辙能力。

高RAP掺量SBS改性乳化沥青冷再生混合料的性能影响因素研究

为了改善高RAP掺量带来的冷再生混合料性能下降问题,研究了采用SBS改性乳化沥青作为再生沥青的冷再生混合料的设计及其性能。设计并制备了不同RAP掺量的冷再生混合料,并研究了水泥掺量、沥青用量、养护方式等因素对混合料力学强度、高温稳定性和抗水损害能力的影响规律。试验结果表明,在冷再生混合料设计中,RAP掺量越高,最佳含水量越高,最佳乳化沥青掺量越低。尽管RAP掺量的增加会导致混合料力学强度和高温性能的降低,但掺量在88%以内的冷再生混合料的各项性能均能满足再生规范要求,证明SBS改性乳化沥青有效改善了高RAP掺量下冷再生混合料性能不足的问题。水泥含量的增加会提高冷再生混合料的强度和耐久性,而沥青用量的增加使混合料的各项性能先提高后降低。

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。

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。

SBS微观结构对SBS改性沥青性能影响研究

SBS的微观结构影响SBS改性沥青的性能。阴离子活性聚合的特点可以实现对分子微观结构的精准控制。SBS的结构参数包括结构类型、分子量、苯乙烯含量、两嵌段含量、乙烯基含量和功能化改性。采用体积排除色谱和核磁共振可测得SBS的分子量和分子量分布、两嵌段含量、苯乙烯含量以及乙烯基含量。星型SBS及分子量大的SBS改性效果好,但与沥青相容性差。苯乙烯含量低的SBS制备的改性沥青热储存稳定性和低温抗裂性好;苯乙烯含量高的SBS制备的改性沥青施工和易性和高温稳定性好。两嵌段可以改善加工性能和低温抗裂性,但会损害高温性能。乙烯基含量高可以改善相容性、耐老化性和高温性能,但对低温性能不利。功能化改性可以提高SBS与沥青之间的相容性。应针对具体的应用场景选择合适结构的SBS改性剂。

SBS/胶粉复合改性沥青共混改善及其性能提升技术

为提高SBS/胶粉复合改性沥青的储存稳定性,对其共混工艺进行了改善。分别采用不同掺量的胶粉和SBS对基质沥青进行改性,得到胶粉改性沥青母液和SBS改性沥青母液,通过将这2种母液混合制备得到共混SBS/胶粉复合改性沥青,通过与传统SBS/胶粉复合改性沥青进行对比,研究了共混改善工艺对其物理性能、流变性能和疲劳性能的影响。结果表明:共混改善工艺显著提升了SBS/胶粉复合改性沥青的综合性能,当共混时间为30 min时,提升效果最佳;当胶粉掺量为20%时,共混SBS/胶粉复合改性沥青的储存稳定性提升约30%、低温松弛性能提升约14.6%、疲劳寿命提升约23.7%,而高温蠕变性能几乎不变;综合共混SBS/胶粉复合改性沥青的软化点变化趋势,在30 min的共混时间下,胶粉的最优掺量为20%。

石墨烯/SBS复合改性沥青混合料性能研究

为研究石墨烯含量对苯乙烯⁃丁二烯⁃苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青混合料性能的影响,以SBS改性沥青为原材料,分别将质量为沥青质量0.1%、0.2%、0.3%的石墨烯加入其中以制备复合改性沥青,并对其性能进行评价。而后对不同石墨烯含量的复合改性沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性能进行评价。并根据雷达图来确定石墨烯的最佳含量。最后,采荧光显微镜及扫描电子显微镜分析石墨烯对SBS改性沥青的作用机理。结果表明,由于石墨烯的引入,沥青结合料的针入度明显下降、软化点显著提升,延度明显下降。就路用性能而言,石墨烯的加入显著提升了SBS改性沥青混合料的抗车辙能力,低温抗裂性及水稳定性则略有降低。雷达图表明0.2%含量的石墨烯的综合性能最好,即石墨烯的最佳含量为0.2%。在石墨烯与SBS改性沥青混合过程中,石墨烯的层状结构和较大的比表面积使其易于与沥青分子混合;同时,石墨烯在与SBS改性沥青混合的过程中可以被苯乙烯⁃丁二烯⁃苯乙烯插入,从而产生稳定的物理交联,提升SBS改性沥青混合料的性能。

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。

碳纳米管对SBS改性沥青混凝土路用性能的影响研究

为研究碳纳米管对SBS改性沥青混凝土路用性能的影响,利用高速剪切的方法将碳纳米管掺入SBS改性沥青混凝土中,并配置相应的沥青混合料。通过实验研究碳纳米管对SBS改性沥青混凝土路用性能的粘滞及相容性的影响,进而确定碳纳米管的最佳掺入量为0.9%,碳纳米管的掺入控制了改性沥青材料内部相对运动情况,提升SBS材料在沥青混凝土中分散的均匀程度。实验结果表明,所提出方法在荷载作用次数为20000时的车辙深度为18.76 mm,马歇尔稳定度为12.98 kN,碳纳米管材料能够增强SBS改性沥青混凝土的高温稳定性及水稳定性。

不同因素对SBS/橡胶粉复合改性沥青物理性能影响研究

文中分析了胶粉掺量、SBS改性剂掺量及加热次数对SBS/橡胶粉改性沥青物理性能的影响。研究结果表明,复合橡胶沥青的软化点与SBS改性剂掺量呈现正相关关系,黏度和针入度指数与SBS改性剂掺量呈现先正相关后负相关;复合橡胶改性沥青的软化点、黏度和针入度指数均与橡胶粉掺量呈现正相关关系;当SBS改性剂掺量为5%及橡胶粉改性剂掺量为18%时,其所有的性能达到最佳;随着加热次数的增加,橡胶复合改性沥青的高温性能有所降低。

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%。