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。

聚乙烯蜡温拌再生沥青性能研究

聚乙烯蜡可提升沥青路用性能,同时具有良好的经济效益而受到研究人员的广泛关注。选取新聚乙烯蜡(NPEW)与回收聚乙烯蜡(RPEW)按照等比混掺的方式作为温拌剂(PEW),将PEW与再生剂(LBS)加入新旧共混沥青中制备了聚乙烯蜡温拌再生沥青,其中新旧共混沥青中分别含20%、30%、40%的老化SBS改性沥青(AAM),用于模拟实际路面再生过程中旧沥青比例。通过沥青三大指标、布氏黏度对不同PEW及AAM掺量下温拌再生沥青的感温性能、高低温性能及降黏效果进行分析。结果表明,AAM和PEW的添加可减少温拌再生沥青的温度敏感性;当温拌再生沥青中AAM掺量一定时,随着PEW掺量的增加,高温抗变形能力,低温抗裂性能均有显著提升;当温拌再生沥青中AAM掺量较低时,PEW的掺入可有效降低黏度;当AAM掺量30%,PEW掺量2%时,温拌再生沥青兼具最佳的路用性能及经济效益。

废油/树脂/己二酸二辛酯复合再生剂制备及温拌剂对沥青拌合老化保护效果评价

为验证废油对老化沥青性能恢复的适用性,借助响应面法使用废油、C9石油树脂、己二酸二辛酯配制了一种复合废油再生剂。为避免再生沥青拌合过程中轻质组分的挥发及老化,研究引入温拌剂降低拌合温度进而实现对再生沥青的性能保护。同时,测定了再生剂对老化沥青的再生效果以及温拌剂的保护效应。研究发现,老化沥青低温延展性不良的缺陷得到恢复,再生沥青高温抗变形能力优于基质沥青;再生沥青经温拌后,黏性成分更多,进而低温流变表现占优。再生剂有效补充了老化沥青的芳香族化合物;温拌再生沥青小分子油分物质得到了保护,二次老化中大分子物质基团的生成得到了控制。

基于低温性能的温拌沥青及混合料性能研究

通过FTIR和TG-DSC实验分别对温拌改性沥青的改性机理和热稳定性进行分析,通过RTFO实验评价温拌改性沥青抗老化性能并对温拌剂配方进行优化;采用DSR实验、BBR实验、测力延度实验评价优化后的温拌改性沥青高低温性能,并与Sasobit和Evotherm M1温拌改性沥青进行对比研究;通过混合料实验对温拌剂的降温幅度和温拌沥青混合料的路用性能进行研究。结果表明,温拌改性沥青的改性机理为物理共混,其热稳定性可以得到保障;温拌剂配方优化后,抗老化能力得到改善;蜡-塑温拌剂加入SBS改性沥青中后-18℃时的蠕变劲度降低37.8%、蠕变速率提升9.9%,低温流变性能得到改善;蜡-塑温拌剂的降温幅度约为23℃,比3%Sasobit和0.5%Evotherm M1的降温效果好,蜡-塑温拌改性沥青混合料的高温性能完全满足低温地区的要求,低温抗裂性能和抗水损害能力有明显提升,Sasobit温拌剂可以提升高温抗车辙性能,但对低温性能和水稳定性不利,Evotherm M1温拌剂对混合料路用性能影响不大。

滨海高速公路改扩建温拌沥青混合料综合性能评价

评价不同温拌剂对沥青混合料性能影响规律,为工程应用中温拌剂的选择提供技术依据。分别选取Sasobit、Aspha-min、Evotherm 3种温拌剂制备温拌沥青混合料,基于车辙、低温弯曲、冻融劈裂、汉堡轮辙和动态模量试验,分析3种温拌剂对沥青混合料路用性能和动态模量的综合影响。研究表明,Evotherm温拌剂对混合料的降温效果最佳,Aspha-min温拌剂与Sasobit温拌剂对沥青混合料的降温效果相当;Sasobit温拌剂能够提高混合料的高温性能,Evotherm温拌剂能够提高混合料的水稳定性,Aspha-min温拌剂的水热性能较差;中温条件下添加Evotherm温拌剂混合料模量最高,高温条件下添加Sasobit温拌剂混合料模量最高;构建混合料动态模量主曲线,Sasobit和Evotherm温拌剂均能够改善混合料的高温性能,Sasobit温拌剂造成混合料低温性能降低,Evotherm和Aspha-min温拌剂对混合料的低温不产生影响。

蜡基温拌剂对沥青微观特性的影响分析

【目的】探讨蜡基温拌剂对沥青微观特性及蜡析出过程的影响。【方法】选择两种常用的商业蜡基温拌剂——Sasobit和Asphaltan作为研究对象,通过红外光谱试验定性分析温拌剂与沥青的混合机理,通过变温偏光显微镜试验定量分析蜡析出过程中蜡晶体的变化规律,从而深入探讨温拌剂在沥青中的作用机理及其对沥青中蜡析出过程的影响。【结果】相比于Sasobit,Asphaltan温拌剂还具有碳氧双键。蜡基温拌剂与沥青之间未发生复杂的化学反应,仅发生物理共溶。随着温度的降低,沥青的析蜡速率逐渐减小并最终趋于稳定。同时,蜡晶体的数量、平均粒径和面积分数均随着温度降低而增大。在晶体生长过程中,蜡晶体相互连接形成网络结构。此外,温拌沥青蜡析出过程受温度和降温速率的影响,较小的降温速率有助于形成更为完整、有序的蜡晶体。【结论】蜡基温拌剂在沥青中主要通过物理共溶作用影响蜡晶体的析出过程。通过优化降温速率,可以显著改善蜡晶体的结构和性能,从而提高温拌沥青的整体性能。

温拌LDHs改性沥青混合料抗紫外老化性能及应用研究

采用层状双金属氢氧化物(LDHs)作为抗紫外添加剂,温拌剂作为降黏添加剂,制备了一种新型抗紫外沥青混合料。通过透射电子显微镜研究了LDHs的晶体稳定性,同时通过黏度试验研究了温拌剂的降黏效果,再通过物理性能试验、车辙试验、水稳定性试验研究了LDHs的最佳掺量及温拌LDHs改性沥青混合料的抗紫外老化性能,最后铺筑温拌LDHs改性沥青混合料试验段,对试验路用性能进行评价。结果表明:在170℃下,LDHs具有良好的晶体稳定性,温拌剂能显著降低LDHs改性沥青的黏度,LDHs能够有效提高温拌沥青混合料的抗紫外性能和力学性能,推荐实体工程中掺加LDHs质量与沥青质量之比为0.03。

中温温拌再生沥青性能研究

本文对中温再生沥青制备工艺以及性能进行研究,通过试验研究了制备温度、剪切时间、中温再生剂掺量对中温再生沥青性能的影响。研究结果表明,(1)制备中温再生沥青的工艺条件为:70#基质沥青加热温度为120℃,中温再生剂加热温度为80℃,中温再生剂在沥青中的剪切时间为90min;(2)中温再生剂提高了沥青的低温延展性,降低了沥青的黏度,提高了施工和易性;(3)老化沥青的针入度随着中温再生剂掺量的增加而增加,软化点随着中温再生剂掺量的增加而降低,对于70#基质沥青而言,中温再生剂的最佳掺量为沥青质量的4%。

温拌再生SBS改性沥青在道路工程中的应用

为探究不同温拌剂掺量与再生剂掺量对温拌再生SBS改性沥青的性能影响并得到最优配比,采用正交实验法,以温拌剂、SBS改性沥青、再生剂的掺量作为影响因素,以沥青的黏附功、剥落功、135℃布氏旋转黏度以及64℃车辙因子G^(*)/sinδ为评价指标,建立因素水平影响趋势图,探讨3种添加剂掺量对沥青技术指标的影响规律,并优选出温拌再生SBS改性沥青的最佳掺量。结果表明:最佳外掺质量分数温拌剂为4.5%、再生剂为20%、新SBS改性沥青为40%。

温拌剂对含RAP沥青混合料力学性能的影响

为评价含RAP(Recycled Asphalt Pavement,铣刨料)的温拌沥青混合料高温和低温下力学性能并优选适用于含RAP混合料的温拌剂,初选Sasobit、Aspha-min、RH和Evotherm四种温拌剂,通过劲度模量试验、动态蠕变试验和半圆弯曲试验,分别得到劲度模量、加载次数和不同抗裂指标,分别评价混合料抗永久变形性能、高温力学性能和低温抗裂性能。结果表明:RAP使混合料劲度模量、加载次数、最大荷载、断裂能和应变能增加,但柔性指数和抗裂指数降低。温拌剂对混合料不同性能的影响受温拌剂类型影响较大。同时掺加RAP和温拌剂的混合料中,劲度模量最大的对应Sasobit,其次为Evotherm和RH;加载次数最大的对应RH,其次为Evotherm;采用均一化评价方法,抗裂性能最佳的对应Evotherm。综合各项性能,在混合料中添加RAP后宜优选Evotherm温拌剂,对应混合料兼具良好的抗永久变形性能和抗裂性能。

温拌剂EC-120对SBS改性沥青流变性能的影响研究

为研究温拌剂EC-120对SBS改性沥青流变性能的影响规律,通过布洛克菲尔德黏度计法、DSR和BBR试验分别研究了EC-120温拌剂在不同掺量(2%、4%、6%)下对SBS改性沥青高温黏度、高温抗车辙能力及低温抗裂性能的影响,并以车辙因子和蠕变劲度的老化指数为指标分析4%EC-120温拌剂对SBS改性沥青老化性能的影响。结果表明,EC-120温拌剂可以显著降低SBS改性沥青的高温黏度,提高SBS改性沥青的高温抗车辙能力,但会对SBS改性沥青的低温抗裂性能产生消极影响;EC-120温拌剂可改善SBS改性沥青的老化性能,减缓老化速率。建议EC-120温拌剂掺量为4%。

温拌剂对橡胶改性沥青路用性能的影响

温拌沥青混合料与橡胶改性沥青混合料在国内的应用发展十分迅速,两项技术结合可以在路用性能、施工性能方面实现优势互补,并具有节能减排、绿色环保的优势。为探讨温拌剂对橡胶改性沥青路用性能的影响,以60目废旧轮胎胶粉、盘锦90#沥青、国产LKW-Ⅱ型温拌剂制备改性沥青,通过室内试验,分析研究温拌剂对橡胶改性沥青及其混合料性能的影响。确认温拌剂能够降低橡胶改性沥青的温度敏感性、改善橡胶改性沥青的低温流变性及其使用耐久性,并有效提升橡胶改性沥青混合料的高低温稳定性。

自制温拌剂对硬质沥青性能影响研究

硬质沥青的使用对于提高沥青混合料的劲度模量,改善路面抗车辙能力,提升道路耐久性大有裨益。但硬质沥青内部存在硬质组分含量高,胶结料体系黏度大的特点,使其在应用中存在施工温度高、污染物排放大、不利于道路领域节能减排的缺陷。研究将自制有机降黏型温拌剂以不同掺量加入硬质沥青中制备出温拌硬质沥青,然后对自制温拌剂加入前后硬质沥青的主要技术指标、表观黏度、微观形貌变化及沥青混合料性能进行系统研究。研究成果对于拓展硬质沥青在我国道路工程领域的低碳化应用具有参考意义。

温拌橡胶沥青混合料高低温性能研究

为评价温拌橡胶沥青混合料的高低温性能,选择Sasobit和Rediset两种温拌剂制备温拌橡胶沥青及橡胶沥青混合料,通过旋转黏度试验和肯塔堡飞散试验评价两种温拌剂的温拌效果,通过动态剪切流变试验和汉堡车辙试验评价温拌橡胶沥青及混合料的高温性能,通过间接拉伸试验和半圆弯曲试验评价温拌橡胶沥青混合料的低温抗裂性能。结果表明:含Sasobit混合料具有更好的抗车辙性能和高温稳定性能,含Rediset混合料的温拌效果更好,且具有更好的低温抗裂性能。

有机温拌剂对高黏沥青混合料性能的影响分析

通过分析掺有机温拌剂后高黏沥青混合料的力学性能、路用性能、施工性能变化,得出黏结力和最大弯拉应变可作为有机温拌剂掺量的控制指标,有机温拌剂能改善高黏沥青混合料施工温度高、拌合难度大的问题。对材料综合性能分析,认为掺有机温拌剂后混合料的高温和抗压性能进一步提高,可应用于温差变化小、重载交通等道路的中下面层。

温拌剂对再生沥青与沥青混合料性能影响及作用机理

为研究Sasobit温拌剂对再生沥青及再生沥青混合料性能的影响,分析其作用机理。通过动态剪切流变试验、弯曲梁流变试验测试了不同温拌剂掺量下沥青高、低温流变性能。采用马歇尔试验分析了温拌剂对再生沥青混合料压实温度的影响。结合水敏感性试验、车辙试验及低温弯曲试验分析了温拌剂掺加前后再生沥青混合料路用性能的变化规律。采用傅里叶变换红外光谱分析了温拌剂在再生沥青中的作用机理。结果表明:Sasobit温拌剂掺量增加可以改善再生沥青抗变形能力以及抗荷载变形程度,而抗疲劳开裂以及低温抗裂性则反之,对再生沥青抗永久变形能力影响不明显;当沥青混合料回收料(RAP)掺量为40%时,以4%为目标空隙率添加老化沥青质量3%的Sasobit温拌剂,可使热拌再生沥青混合料压实温度降低20~30℃;相同RAP掺量下,使用Sasobit温拌剂的再生沥青混合料的水稳定性、低温抗裂性均低于普通热拌再生沥青混合料,而高温稳定性则反之;Sasobit温拌剂的使用不会改变再生沥青中羰基与亚砜基振动幅度,表明其在再生沥青中不发生化学反应,对再生沥青混合料降温的效果属于物理降黏作用;Sasobit温拌剂不能恢复老化沥青中已经降解的SBS改性剂性能;Sasobit温拌剂能够影响再生沥青混合料高、低温性能以及水稳定性,工程使用中应综合考虑路用性能与压实温度之间的平衡确定合理的温拌剂掺量。

道路沥青挥发性有机化合物减排材料的研究进展

沥青路面施工时,由于沥青自身复杂有机物的特点,受热会导致沥青挥发性有机化合物(Volatile organic compounds,VOCs)释放加剧。沥青VOCs的挥发,不仅对环境造成不可逆的危害,也对施工人员的健康构成威胁。道路建筑领域的研究者基于沥青VOCs的释放机理,开展了各类减排技术和减排材料研究,但是由于减排方法和减排效果量化标准的差异,尚未有研究对沥青VOCs减排材料进行系统归纳和全面分析。本文概括了当前国内外沥青VOCs减排研究现状,总结了减排技术的发展历程及以抑制剂、温拌剂和阻燃剂为主的各类减排材料的沥青VOCs减排机理。同时,综合评述了不同减排材料的减排效果,归纳了沥青VOCs高效减排技术的改进趋势和发展沥青VOCs新型减排材料的研究方向,以期实现沥青绿色低排放施工。最后,围绕沥青VOCs减排的环保主题,对未来沥青VOCs全生命周期排放机制和高效复合减排材料的可行性研发提出了展望,以支撑当前社会发展对绿色交通的迫切需求。

基于MSCR试验的温拌阻燃沥青高温性能评价与分级

本研究利用70号道路石油沥青和SBS改性沥青,将温拌剂(Sasobit)、氢氧化铝(ATH)和有机蒙脱土(OMMT)与沥青复配,制备成三种不同阻燃剂掺量(质量分数)的温拌阻燃沥青,采用多应力蠕变恢复(MSCR)试验开展对温拌阻燃沥青高温性能的评价。分别对温拌阻燃沥青在60℃下的应变变化、蠕变恢复率(R)、不可恢复蠕变柔量(J_(nr))及其相应应力敏感性指标(R_(diff)、J_(nrdiff))进行分析,并依据AASHTO M 332-20标准对不同阻燃剂掺量的温拌阻燃沥青进行交通分级。结果表明:随着阻燃剂掺量的提高,两种类型沥青的应变值减小,J_(nr)值呈减小趋势,R值呈增大趋势;阻燃剂掺量较低时,提高其掺量对沥青结合料的高温性能改善效果更加明显;温拌阻燃沥青(道路石油沥青)的J_(nr3.2)值不满足AASHTO标准中“≤4.5”的要求。温拌阻燃沥青的J_(nrdiff)值均能满足AASHTO标准中“≤75%”的要求。温拌阻燃沥青(道路石油沥青)未达到标准交通要求而无法分级,温拌阻燃沥青(SBS改性沥青)在4%阻燃剂掺量下达到特重交通的标准,在8%、12%掺量下达到极重交通的标准,因此温拌阻燃沥青(SBS改性沥青)的高温性能更好。基于对温拌阻燃沥青蠕变力学指标、高温交通分级和经济性的综合考虑,推荐复配阻燃剂(ATH、OMMT的质量比为3∶1)的最佳掺量为8%。

不同温拌剂对高黏沥青流变及微观特性影响研究

高黏沥青已在我国取得广泛应用,向高黏沥青中添加温拌剂可改善其施工和易性,但目前系统性分析不同温拌剂对高黏沥青流变性能和微观特性影响的研究较少。本工作先用布氏黏温曲线确定不同温拌剂(ACMP、Sasobit、WCO、Evotherm)对高黏沥青降黏效果相同时对应的掺量,并利用红外光谱试验从分子层面分析不同温拌剂对高黏沥青微观特性的影响,再利用温度扫描、蠕变试验、线性振幅扫描试验(LAS)研究不同温拌剂对高黏沥青流变性能的影响。研究结果表明:Sasobit为蜡质温拌剂,在温度低于熔点时以晶体状态存在,使得高黏沥青的高温性能和蠕变恢复性能得到提升,但低温性能和抗疲劳性能下降。温拌剂Evotherm为季铵盐表面活性剂,加入其可改变沥青质分子间的表面张力,不利于高黏沥青的高温性能和抗疲劳性能。温拌剂ACMP、WCO具有润滑作用,加入它们可提高高黏沥青的抗疲劳性能。综合不同温拌剂对高黏沥青物理性能、流变性能及微观特性影响分析,推荐采用ACMP温拌剂。

路用生物沥青研究现状分析

生物沥青是生物质先经液化作用生成生物油,然后生物油重组分再与基质沥青剪切搅拌得到的新型沥青材料。生物沥青主要用于提升沥青的路用性能、老化沥青的再生、温拌作用及其他用途。总结了生物质主要液化工艺及生物沥青的生产方法,对生物沥青的应用进行阐述,并提出了未来生物沥青研究需要解决的问题,旨在实现生物质资源的优化配置,为生物沥青的生产和应用提供参考和借鉴。