SBS复合改性乳化沥青研制及其性能研究

基于复合改性的方法,采用先改性后乳化的工艺,使用自制降黏剂降低SBS改性沥青乳化难度,以正交试验法确定SBS改性剂用量、乳化剂用量、自制降黏剂用量、沥青温度共4个配制参数,通过极差分析确定了采用3种不同厂家乳化剂的SBS复合改性乳化沥青配方,配方设计目标是蒸发残留物含量值较高(70%)、性能优良。综合考虑各项因素,最终确定配方C为最佳方案,同时以相关试验评价其基本性能,结果表明:SBS复合改性乳化沥青各项性能指标均较好,其混合料可较快形成强度。

SBR-SBS复合改性乳化沥青冷再生混合料路用性能研究

通过试验探究SBR-SBS复合改性乳化沥青冷再生混合料的水稳定性、高温稳定性、低温抗裂性等路用性能。试验结果表明,SBS、SBR复合改性剂的掺人能有效提高冷再生混合料各项路用性能。当SBS掺量为3%、SBR掺量为3.5%时,混合料28 d的残留稳定度达85.3%,劈裂强度比也均达到93.6%,动稳定度超过10000次/mm,弯拉应变达到3500με.

基于响应曲面法的WER-SBR复合改性乳化沥青性能研究

为了定量分析水性环氧树脂(WER)和丁苯橡胶乳液(SBR)对乳化沥青性能的影响,并优化其配合比设计。基于响应曲面法设计了三因素三水平正交试验并以WER掺量、SBR掺量及固化温度为试验变量,以三大指标、车辙因子以及S/m值作为响应指标,利用Box-Behnken模型进行WER-SBR复合改性乳化沥青试验设计,并对试验结果进行回归分析。结果表明:WER能显著提高乳化沥青的高温性能,而低温性能的改善主要得益于SBR的低温柔韧性,固化温度对各响应指标的影响均呈现先增加后减小的变化趋势;当WER掺量为16%,SBR掺量为4%,固化温度为70℃时综合性能最优,其三大指标均满足规范值,高低温性能均优于单一改性乳化沥青和基质乳化沥青;实际试验值与预测值误差均不超过1%,表明改性剂掺量及固化条件可以利用响应曲面法进行设计、优化、预测,且结果具有一定的可靠度。

纳米ZnO/SBR复合改性乳化沥青及其微表处混合料性能

为了研究纳米ZnO与SBR对乳化沥青的复合改性效果和路用性能,开展了纳米ZnO/SBR复合改性乳化沥青的性能表征与评价工作,研究纳米ZnO掺量对乳化沥青以及微表处混合料路用性能的影响。研究表明,纳米ZnO对乳化沥青的流体特征(粒度、模量等)产生了明显影响,纳米ZnO掺量为2%、3%时提高了残留物的软化点、不可回复柔量和SPG等级等高温性能;纳米ZnO掺量为0~3%时,乳化沥青的高温等级均能达到SPG70。纳米ZnO改性乳化沥青应用于微表处混合料时,表现出破乳速度快、混合料早期强度高的特点;当纳米ZnO掺量大于2%后,乳化沥青稀浆料的工作性下降,破乳无法控制。

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/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%。

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。

MWCNT/SBS复合改性沥青紫外光老化性能

为评价紫外光老化对MWCNT/SBS复合改性沥青性能的影响,采用常规性能试验筛选最佳配比,通过动态剪切流变试验、低温弯曲梁流变试验与红外光谱试验,对复合改性沥青紫外老化前、后的流变性能与老化指数进行评价。结果表明:复合改性沥青的最佳配比为MWCNT掺量0.5%、SBS掺量3.0%;复合改性沥青羰基与亚砜基老化指数早期快速增长,且羰基指数增长速率更快;复合改性沥青对不同紫外波长老化的抵抗程度为380 nm>300 nm>320 nm>340 nm>360 nm;复合改性沥青的车辙因子、劲度模量与紫外老化指数呈正相关,m值则呈负相关;复合改性沥青在380 nm紫外波长下不仅具有最佳的紫外老化性能,还可促进SBS在沥青中的分散与溶胀。

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。

高原高海拔地区SBS改性沥青混合料耐久性研究进展

综述了高原地区典型气候条件(冻融、盐蚀、强紫外线等环境因素及其耦合作用)对SBS改性沥青的损伤机制,探讨了高原特殊气候条件下SBS改性沥青耐久性提升手段。结果表明,SBS改性沥青耐久性高于基质沥青,然而SBS改性沥青在高原地区的耐久性仍存在局限性。通过对现有研究总结发现,聚烯烃弹性体(POE)及橡胶颗粒(CR)应用可有效改善沥青混合料耐久性,有利于提高SBS改性沥青在高原地区适用性。

SBS/PU复合改性沥青混合料性能试验研究

【目的】研究苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(styrene-butadiene-styrene block copolymer,SBS)与聚氨酯(polyurethane,PU)复合改性沥青混合料的路用性能。【方法】采用2.0%SBS与不同掺量(4.0%、6.0%、8.0%)的PU制备复合改性沥青,并使用这种改性沥青制备密级配沥青混合料AC-13,通过开展马歇尔试验、车辙试验、低温弯曲蠕变试验评价沥青混合料的高温抗车辙、低温抗裂、水稳定性,同时制备4.0%SBS改性沥青混合料和6.0%PU改性沥青混合料作为对照组。【结果】SBS/PU复合改性沥青混合料能够满足沥青路面的路用性能要求。其中,2.0%SBS+6.0%PU复合改性沥青混合料的动稳定度较基质沥青混合料、4.0%SBS改性沥青混合料、6.0%PU改性沥青混合料的分别提升144%、19%、52%,SBS/PU复合改性沥青混合料的高温稳定性较对照组有所提升,水稳定性与对照组相当,低温性能的改善效果不明显。【结论】综合考虑改性效果和经济性,SBS/PU复合改性沥青混合料的最佳掺量为2.0%SBS+6.0%PU。

不同养生龄期下SBS改性乳化沥青冷再生混合料的路用性能

针对乳化沥青冷再生技术的痛点,以探究SBS改性乳化沥青冷再生混合料在较长养生期间的路用性能变化规律为出发点,以普通乳化沥青冷再生混合料为参照,采用干湿劈裂试验、冻融劈裂试验、20℃肯塔堡飞散试验、车辙试验和-10℃弯曲试验综合分析不同龄期下SBS改性乳化沥青冷再生混合料的路用性能,并从微观角度分析SBS改性乳化沥青冷再生混合料性能提升的机理。结果表明:养生3~7 d是乳化沥青冷再生混合料发育形成强度的关键阶段;在相同养生龄期条件下,不论是水稳定性、抗剥落性方面还是高低温性能方面,SBS改性乳化沥青冷再生混合料的各项性能均显著优于普通乳化沥青冷再生混合料,且其各项性能随着养生龄期的增加而提高。

复合多聚磷酸改性沥青混合料动态力学性能

为研究多聚磷酸(polyphosphoric acid,PPA)+SBS复合改性沥青混合料的动态力学性能,采用单轴压缩动态模量试验,分析温度和频率对动态模量和相位角的影响,并基于改进Havriliak-Negam(i HN)模型构建动态模量和相位角主曲线,同时与SBS改性沥青混合料相对比。结果表明:2种沥青混合料动态模量和相位角随温度和频率的变化呈现相同的趋势,HN模型可准确拟合2种沥青混合料的动态模量和相位角主曲线。相较于SBS改性沥青混合料,PPA+SBS复合改性沥青混合料的相位角在-10、20、50℃时均降低,而动态模量在-10℃时降低,20℃时变化较小,50℃时增加;较宽频域范围内,PPA+SBS复合改性沥青混合料在高温低频下动态模量变大,相位角变小,在低温高频下动态模量变小,相位角变化不大;PPA+SBS复合改性沥青混合料具有更优的动态力学性能。

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。

SBR/PP复合聚合物及SBS改性沥青混合料疲劳特性研究

为提高沥青路面的承载能力与耐久性,通过复合聚合物改性改善沥青混合料的强度及抗疲劳性能。采用丁苯橡胶(SBR)与聚丙烯(PP)比例为75∶25、50∶50、25∶75的复合聚合物和SBS聚合物,分别以4%、5%、6%的掺量对70#基质沥青进行改性,通过强度试验确定聚合物最佳掺量,开展最佳掺量下聚合物改性沥青混合料间接拉伸疲劳试验和直接拉伸疲劳试验,对复合聚合物与SBS改性沥青混合料的疲劳特性进行对比分析。结果表明,复合聚合物与SBS的最佳掺量均为5%;复合聚合物中SBR与PP掺配比例为75∶25、50∶50时,复合聚合物改性沥青混合料的强度高于同掺量下SBS改性沥青混合料;最佳掺量下,SBR与PP掺配比例为75∶25的复合聚合物改性沥青混合料的疲劳性能最佳,与SBS改性沥青混合料相比提高约40%。

聚氨酯前驱体/SBS复合改性沥青及其混合料性能研究

沥青路面是目前首选的道路铺面类型,使用高性能的沥青混合料可以有效增强沥青路面的路用性能,聚合物改性沥青因其优越的性能而被广泛地应用于路面工程领域。该研究利用聚氨酯前驱体基反应型改性剂(Polyurethane-precursor-based Reactive Modifier,PRM)和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(Styrene-Butadiene-Styrene,SBS)对沥青进行复合改性,然后通过动态剪切流变试验和弯曲梁流变试验分析了其高低温流变性能,通过制备沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA-13)测试了其路用性能。结果表明,PRM/SBS复合改性沥青高温流变性能明显提升,低温流变性能略有提升;PRM/SBS复合改性沥青SMA混合料的水稳定性、高温稳定性和低温抗裂性能均有明显提高。PRM/SBS复合改性沥青及其混合料的优良性能为聚合物改性沥青路面的工程应用提供了新选择和新思路。

SBS-SBR复合改性乳化沥青混合料耐久性研究

SBS改性乳化沥青具有较好的高温性能,并且抗老化和耐疲劳性能也较好,但是低温性能较差,SBR改性乳化沥青低温抗开裂能力很好,水稳定性和耐久性也较好,但是其高温抗车辙性能较差。基于此,制备了SBS-SBR复合改性乳化沥青,并对比其与基质沥青、SBS改性乳化沥青、SBR改性乳化沥青的高温抗车辙性能、低温抗裂性能、水稳定性、疲劳性能,最终得出:SBS-SBR复合改性乳化沥青集合了两种乳化沥青的优势,耐久性有了一定提高。

纳米SiO_(2)/岩沥青/SBS复合改性沥青混合料性能研究

为进一步提高SBS改性沥青性能,降低SBS改性沥青初始成本,提出了一种由SBS改性剂、纳米SiO_(2)(NS)和岩沥青(RA)组成的复合改性沥青混合料,并进行了改性沥青及其混合料基本性能、车辙、低温弯曲小梁、水稳定性、疲劳和耐老化试验,以评估其路面性能。研究发现:在岩沥青/纳米SiO_(2)复合改性沥青中加入SBS改性剂提高了改性沥青的抗变形性、稳定性和耐老化性能;1%NS 6%RA 2%SBS和1%NS 6%RA 3%SBS复合改性沥青混合料比5%SBS改性沥青混合料具有更高的动稳定度和更小的总变形;当SBS用量>2%时,复合改性沥青混合料比5%SBS改性沥青混合料具有更高的低温抗裂性和水稳定性,且其疲劳性能优于其他组合。1%NS 6%RA 3%SBS改性沥青混合料比5%SBS改性沥青高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性和耐久性更好,且二者疲劳寿命相似。

TLA/SBS复合改性沥青性能研究

通过熔融共混的方式,将SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)和不同掺量的特立尼达湖沥青(Trinidad Lake Asphalt,TLA)加入基质沥青中,制备TLA/SBS复合改性沥青。对TLA/SBS复合改性沥青的针入度、软化点、延度进行测试,研究改性后沥青的物理性能。采用动态剪切流变仪对改性前后沥青的流变性能进行检测和分析,采用热氧老化和PAV(压力老化测试)对改性前后沥青的老化性能进行研究分析。结果表明,加入湖沥青后,随着TLA掺量的增加,沥青针入度减小,软化点和延度先增大再减小。为了避免过高掺量的湖沥青对沥青延展性造成不利影响,应将湖沥青的掺入量控制在30%。TLA/SBS复合改性沥青复数模量和车辙因子增加,相位角减小,沥青的高温抗车辙变形能力得到提高。TLA/SBS复合改性沥青的残留针入度比、软化点变化和粘度老化指数下降,老化性能得到改善。