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。

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SBS改性沥青的流变特性及微观机理研究

将两种不同类型的温拌剂ACMP和XT-WY2分别加入到SBS改性沥青中,制备温拌SBS沥青,进行了黏度和高低温流变实验,并通过傅里叶红外光谱和荧光显微镜研究其微观形貌。结果表明,ACMP不利于沥青的高温性能,但与沥青的相容性较好,可以提升其低温性能,XT-WY2并未明显改变沥青的流变性能。两种温拌剂均为物理改性,都会提高SBS改性剂在沥青中的分散均匀性,但分散效果不尽相同。温拌沥青的微观参数荧光面积与其流变性能相关性很强,可反映其高低温性能。

温拌剂对脱硫胶粉改性沥青流变性能和微观结构的影响

通过动态流变剪切试验、低温弯曲梁试验、原子力显微镜和傅里叶变换红外光谱研究了两种温拌剂Sasobit和XP 32157对脱硫胶粉改性沥青(DRA)的流变性能、高低温性能、表面粗糙度及微观结构的影响,并与未添加温拌剂的DRA进行了对比。结果表明,两种温拌剂均可有效改善DRA的流变性能和高温稳定性,Sasobit的效果更好,XP 32157能够提高DRA的延度和针入度;在低温性能方面,XP32157的改善效果不佳,Sasobit则起反作用。两种温拌剂的加入均能降低DRA的表面粗糙度,其改善了胶粉与沥青的相容效果,且Sasobit的作用更明显。温拌剂对于DRA的作用主要为物理改性。

新型温拌改性沥青流变性能及微观机理

为降低沥青混合料施工过程中大量的能源消耗和废气排放，研发了新型温拌沥青改性剂，基于布洛克菲尔德旋转粘度试验，确定了温拌剂降粘特性，采用动态剪切流变试验（DSR）试验研究了温拌剂掺量、温度等因素对沥青流变性能的影响规律，采用热重分析试验（TG）和差示扫描量热试验（DSC）等材料分析手段揭示了新型温拌改性沥青的作用机理。结果表明：温拌剂掺量大于1％时，沥青粘度降低约80％，与SBS改性沥青相比，在64-70℃范围内时，温拌改性沥青抗车辙因子提高幅度为28．6％～71．4％，温拌剂的加入不仅降低了沥青粘度，而且改善了沥青高温性能，微观试验分析结果验证了温拌改性剂的降粘机理。

新型温拌改性沥青流变性能研究

为降低沥青混合料施工过程中大量的能源消耗和废气排放,研发了新型温拌沥青改性剂,基于布洛克菲尔德旋转黏度试验,确定了温拌剂降黏特性。采用动态剪切流变试验（DSR）试验研究了温拌剂掺量、温度等因素对沥青流变性能的影响规律。结果表明：温拌剂掺量大于1%时,沥青黏度降低约80%,与SBS改性沥青相比,在64-70℃范围内时,温拌改性沥青抗车辙因子提高幅度为28.6%-71.4%,温拌剂的加入不仅降低了沥青黏度,而且改善了沥青高温性能。

温拌剂对沥青混合料压实特性及力学性能的影响研究

温拌沥青混合料在道路工程中应用广泛,为了研究温拌剂对沥青混合料压实特性及力学特性的影响,以AC-20型沥青混合料为研究对象,测试不同压实条件下混合料的密度及力学性能。室内试验结果表明:温拌剂可以降低沥青混合料压实温度及所需的压实功,改善混合料的压实性能,可以提高沥青混合料的高温性能,降低沥青混合料的低温性能,对水稳定性影响不大。

不同制备工艺的温拌橡胶沥青性能

为了研究不同制备工艺的温拌橡胶沥青性能差异,分析温拌橡胶最佳的制备工艺,分别制备了3种不同制备工艺的温拌橡胶沥青,包括:先制备橡胶沥青,再与温拌剂混合;先混合温拌剂与橡胶颗粒,再制备温拌橡胶沥青;制备橡胶沥青过程中加入温拌剂。通过开展不同制备工艺的温拌橡胶沥青针入度试验、软化点试验、流变试验与红外光谱试验,分析不同制备工艺的温拌橡胶沥青针入度、软化点、车辙因子、相位角、疲劳因子、劲度模量与化学组成的指标差异,研究温拌剂以及不同制备工艺对橡胶沥青性能的影响。同时,采用不同制备工艺的温拌橡胶沥青进行沥青混合料试件成型,研究适宜的击实温度及路用性能,包括高温稳定性、低温抗裂性与水稳定性。结果表明:温拌剂的掺入将导致橡胶沥青针入度增大,软化点减小,抗车辙性能下降,但不会对橡胶沥青的低温抗裂性与抗疲劳性能产生影响;温拌剂可有效降低混合料的击实温度,不会对橡胶沥青混合料的低温抗裂性与水稳定性产生影响,但其将导致混合料的抗车辙性能下降;提前混合温拌剂与橡胶颗粒的制备工艺可以增加橡胶颗粒与沥青的溶合效应,将温拌剂对橡胶沥青抗车辙性能的影响减少到最低,同时可以降低橡胶沥青与橡胶沥青混合料的生产温度,在3种不同制备工艺中具有明显的优势。

温拌剂种类及掺量对不同沥青流变性能的影响

为了研究温拌剂种类及掺量对沥青流变性能的影响,通过动态剪切流变仪对分别掺加RH和Evotherm温拌剂的SBS改性沥青和基质沥青进行温度扫描试验,分析了它们的复数剪切模量、相位角和车辙因子。结果表明,Evotherm温拌剂在28~52℃能够提升两种沥青抗车辙性能,52℃后效果减弱;并且在28~40℃间可以提高两种沥青弹性恢复性能,40℃后会使SBS改性沥青弹性恢复性能减弱,对基质沥青无影响。增加Evotherm温拌剂掺量,在28~52℃会使温拌SBS改性沥青抗车辙性能提高,使温拌基质沥青抗车辙性能有所减弱,52℃后影响不明显。RH温拌剂在28~46℃对两种沥青抗车辙性能略有不利,但负面作用随温度升高逐渐减弱甚至消失;RH温拌剂能够显著增大两种沥青高温时弹性恢复性能。RH温拌剂掺量增大会使两种沥青抗车辙性能降低,但会使弹性恢复性能增强。

温拌剂对生物沥青结合料高温流变性能的影响

为研究温拌剂对生物沥青结合料高温流变性能的影响,以生物沥青结合料和温拌剂为研究对象,对掺加了温拌剂的生物沥青结合料分别进行动态剪切流变试验(DSR)和多应力重复蠕变恢复试验(MSCR),以复数模量G*、相位角δ、车辙因子G*/sinδ、恢复率R和不可恢复蠕变柔量Jnr为评价指标,研究了2种温拌剂类型(质量比为2%的Sasobit和质量比为0.35%Rediset)、3种生物质重油掺量(质量比分别为5%,15%,25%)对生物沥青结合料高温流变性能的影响。研究结果表明,未老化的生物沥青结合料抗车辙性能随着生物质重油掺量的增加而降低,黏性成分亦随着生物质重油掺量增加而减小,短期老化后生物沥青结合料抗车辙性能随着生物质重油掺量的增加而增大,弹性成分比例明显增大。Sasobit温拌剂的加入能够降低生物沥青结合料的黏性行为,增强延迟弹性,提高生物沥青结合料的高温抗车辙性能。加入Sasobit使得生物沥青的复数模量G*和车辙因子G*/sinδ值提高超过100%,不可恢复蠕变柔量Jnr值降低大于60%。Rediset温拌剂可以降低生物沥青结合料的高温老化速度,对生物沥青结合料的老化有较强的抑制作用。具有抗老化的优势,其温度敏感性比Sasobit温拌剂要低。Sasobit和Rediset温拌剂均可以提高生物沥青应力敏感性,使生物沥青在高应力水平下的黏弹性更加显著。

温拌沥青胶浆流变性能研究

为了研究温拌沥青胶浆流变性能,通过动态剪切流变试验,研究了投料顺序、温拌剂类型、温拌剂掺量、沥青类型和粉胶比等因素对温拌沥青胶浆流变性能的影响规律。研究结果表明:矿粉与温拌剂的添加顺序对温拌沥青胶浆的流变性能基本没有影响;Sasobit降低了温拌沥青胶浆的流变性能,3G提高了其流变性能;随着温拌剂掺量的增大,沥青粘度的增加和粉胶比的增大,温拌沥青胶浆的流变性能显著降低。

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。

不同温拌剂的改性沥青流变特性微观分析

为了探究不同作用机理的温拌剂对SBS改性沥青流变性能的影响,采用Aspha-min和Sasobit 2种温拌剂与SBS改性沥青混合制成温拌改性沥青,通过TFOT和PAV老化试验对温拌改性沥青进行老化,并对老化前后的温拌改性沥青进行了动态剪切流变和弯曲流变试验,以此评价温拌改性沥青的高低温性能和老化影响。利用荧光显微镜试验和傅里叶红外光谱试验分析了2种温拌改性沥青的微观分布形态、温拌剂作用类型和老化机理。结果表明:老化会提高温拌改性沥青的高温抗车辙性能,降低其低温抗裂性能;Aspha-min和Sasobit 2种温拌剂均可增大改性沥青的车辙因子,提升复数模量主曲线;2种温拌剂会降低温拌改性沥青低温下的蠕变速率和综合蠕变模量并提高蠕变劲度;温拌剂掺量越大,对改性沥青影响越大,其中Sasobit温拌剂对改性沥青的高低温流变性能提升最为显著;高掺量Aspha-min温拌剂会以颗粒形态留存在沥青中,Sasobit温拌剂会与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)分子发生联接形成网状结构;沥青中加入Aspha-min温拌剂后没有形成新的官能团特征峰,其不与沥青和SBS改性剂发生化学反应,仅为物理共溶;Sasobit温拌剂的加入会使沥青四组分中的饱和分含量增加;老化会使沥青发生吸氧反应,使沥青中重组分含量增加,导致沥青脆性增加;温拌改性沥青的老化主体为沥青本身,温拌剂老化并不明显。