橡胶沥青工艺参数对其性能影响的试验研究

通过沥青常规试验和SHRP性能分级试验,分析研究了橡胶粉粒径、类型、掺量和基质沥青类型等工艺参数对橡胶沥青性能指标的影响.研究表明,橡胶粉的加入可以显著改善沥青的高温性能、低温性能和抗老化性能等,橡胶沥青可达到PG82-28的技术要求.通过系列试验,发现货车胶粉优于小汽车胶粉;20目胶粉优于40目及60目胶粉;通过对不同掺量胶粉的研究,确定了18%的最佳掺量;与90号基质沥青相比,70号基质沥青可使橡胶沥青高温性能更好,但低温性能略差.     

剪切温度对生物废油改性胶粉沥青的影响

研究剪切温度对生物废油改性胶粉沥青性能的影响,选择50号和70号基质沥青为研究对象,分别加入等量的生物废油和橡胶粉,剪切时间相同,制备不同剪切温度下的生物废油改性胶粉沥青样品,通过黏度、动态剪切流变试验和弯曲梁流变试验研究不同剪切温度下沥青样品流变性能的变化。对沥青样品进行短期老化和长期老化试验,研究沥青老化后性能的变化。借助傅里叶红外光谱试验研究沥青样品中官能团的变化,揭示剪切温度影响的微观机制。结果表明:随着剪切温度的提高,生物废油改性胶粉沥青的黏度、高温性能、中温性能和低温性能均先增强后减弱,且具有一定的抗老化能力;生物废油促进了胶粉的溶胀;高温剪切,沥青老化明显,胶粉发生脱硫降解反应,导致沥青性能降低;生物废油改性胶粉沥青的最佳剪切温度为145~155℃。     

不同来源橡胶粉对橡胶沥青性能影响

为了探究橡胶粉来源及组成对橡胶沥青性能的影响,选用重载卡车轮胎、小轿车轮胎、橡胶鞋底、轮胎胎面和轮胎圈口,采用常温粉碎方法制备5种橡胶粉。通过热重分析方法对5种橡胶粉的成分进行分析,得出各橡胶粉中主要成分及含量。采用甲苯可溶物含量试验,分析橡胶粉在沥青中的降解程度。在此基础上,分别采用弹性恢复试验、动态剪切流变仪(DSR)、低温弯曲梁流变仪(BBR)和测力延度仪对5种橡胶沥青的弹性恢复率、高低温流变性和低温抗裂性能进行评价。研究结果表明:不同来源的胶粉具有不同的成分,轮胎和鞋底橡胶主要包含炭黑和硫化橡胶,硫化橡胶中天然橡胶和合成橡胶的比例存在明显差异;在高温剪切条件下,5种橡胶的甲苯可溶物含量(质量分数,下同)均大于39%,表明橡胶粉在沥青中均存在不同程度的降解行为;由天然橡胶制成的鞋底橡胶粉改性沥青的甲苯可溶物含量为50.97%,明显高于其他几种橡胶沥青;重载卡车轮胎胶粉的甲苯可溶物含量高于小轿车轮胎胶粉,轮胎圈口胶粉的甲苯可溶物含量最低,其在沥青中的解聚过程最微弱;轮胎中的胎圈胶属于硬质胶,其制备的橡胶沥青的弹性恢复性能明显低于其他软质橡胶,重载卡车轮胎胶粉改性沥青的高低温流变性能改善效果最为明显。橡胶粉在沥青中的解聚和溶胀程度共同影响橡胶沥青的性能。     

橡胶粉改性沥青及其性能研究

在不同橡胶粉细度、掺量及制备工艺的条件下,测试针入度、软化点和延度指标,研究了胶粉细度、掺量、搅拌时间和温度对沥青性能的影响;并验证了SMA—13橡胶改性沥青混合料的路用性能。研究表明:相同掺量下,60目胶粉改性沥青的性能优于40目改性沥青;搅拌温度200℃时,60目胶粉裂解过度;橡胶沥青的针入度、软化点和延度随搅拌时间延长而规律性变化。     

废胎胶粉沥青的改性机理

模拟废胎胶粉改性沥青生产与储存状态,对废胎胶粉加入沥青后,沥青的粘度和四组分随时间的变化情况进行了试验研究,并借助红外光谱试验、荧光显微镜和差示扫描热量法(DSC)等手段分析了废胎胶粉沥青改性机理。结果表明:废胎胶粉加入沥青后在高温下储存,相对于基质沥青,废胎胶粉沥青中的沥青质、饱和酚、芳香酚显著减少,胶质显著增加,粘度相应提高;胶粉在沥青中溶胀、脱硫和降解,胶粉中的活性物质进入沥青胶体体系中,达到改善沥青温度敏感性、老化性能的效果;常温及低温条件下,未溶解的胶粉颗粒起到增强沥青的弹性性能和提高其抗裂性能的作用。     

微波辐射废胶粉改性沥青的反应机理

采用微波辐射的方法对废胶粉表面进行活化,用高速剪切工艺在实验室制备了废胶粉改性沥青,基质沥青为泰州中海70#,废胶粉为80目,掺量为15%.利用电子扫描显微镜(SEM)形貌观测和溶胀试验研究了微波辐射废胶粉的活化机理.结果表明:辐射后的废胶粉表面蓬松呈絮状结构,有利于沥青中的轻质油分渗入到废胶粉内部,微波辐射后的废胶粉的溶胀程度较大,充分发挥其对沥青的改性作用.SEM分析得到微波辐射废胶粉改性沥青的网络结构更加均匀和致密,使其性能得到很大提高.差示扫描热量(DSC)分析表明,微波辐射废胶粉改性沥青的热稳定性得到明显改善.     

橡胶粉在热沥青中的溶胀降解特性分析

制备废胶粉改性沥青是实现废橡胶资源化利用及减轻环境污染的有效途径.为了研究胶粉在沥青中的物化行为以及对沥青的改性作用,分别在不同胶粉掺量、不同温度和处理时间条件下制备胶粉改性沥青,采用洗脱法分离胶粉后,使用光学显微镜测定胶粉粒径的变化,提出体积膨胀率表征胶粉在沥青中的体积变化;并对用筛析方法分离胶粉后的沥青样品,进行了红外光谱(IR)和差示扫描量热(DSC)分析.结果表明:制备胶粉改性沥青过程中,溶胀和降解是影响胶粉体积的两个重要因素,随着胶粉掺量增加、制备温度升高和处理时间延长,体积膨胀率均呈先增大后减小趋势;溶胀后的橡胶分子发生断链降解释放出小分子物质溶于沥青组分发挥改性作用,特征官能团吸收峰大幅增强;195℃,1.5 h和175℃,3.0 h制备的沥青样品DSC谱线出现了强烈的吸热峰,即处理温度过高或时间过长,可能发生胶粉过度降解、胶粉团聚或沥青老化行为,使胶粉改性沥青的物化状态发生改变,导致性能劣化.从胶粉溶胀与降解的角度,建议胶粉掺量在20%左右,处理温度不高于195℃,处理时间不超过1.5 h.     

废旧轮胎胶粉改性沥青胶浆高低温性能研究

为研究废旧轮胎胶粉改性沥青胶浆高低温性能,采用自制锥入度仪和小梁试验,测试了不同粒径橡胶粉改性沥青胶浆的高低温性能,并采用动态剪切流变仪试验验证了自制仪器的可靠性.试验结果显示:随着粉胶比的增大,各胶粉胶浆的锥入度不断减小,各胶粉改性沥青胶浆的高温稳定性依次为:40 ～60目＞60～80目＞30 ～40目,动力剪切流变试验结果证明了本试验仪器的可靠性.随着粉胶比增大,低温蠕变变形随蠕变时间的增加呈线形增长,当粉胶比达到1.2时,60 ～80目胶粉改性沥青的蠕变值明显大于其他几种胶粉.故推荐采用的合理粉胶比应控制在1.2以内为宜,橡胶粉粒径建议为60 ～80目.     

活化胶粉/SBS复合改性沥青短期老化性能

为了探究SBS复合改性对活化胶粉改性沥青短期老化性能的影响,采用沥青薄膜加热试验(TFOT)模拟复合改性沥青的短期老化行为,通过软化点、针入度、弹性恢复、黏度和测力延度试验对复合改性沥青老化前后的高温性能、低温性能及施工和易性进行评价;以软化点为主要指标,研究复合改性沥青在不同老化条件下的性能稳定性;结合扫描电镜(SEM)及体式显微镜分析活化胶粉/SBS复合改性沥青的微观形貌与短期老化性能的关联性。研究结果表明:活化胶粉/SBS复合改性沥青经短期老化后的高温性能、低温性能及施工和易性相关指标变化幅度降低,SBS的加入改善了活化胶粉改性沥青的耐老化性能;活化胶粉/SBS复合改性沥青的软化点受老化时间及老化温度的影响较小,在不同短期老化条件下具有良好的稳定性;SBS与沥青形成的网状结构有效减缓了活化胶粉/SBS复合改性沥青短期老化期间胶粉的二次降解;体式显微镜照片中发现SBS的加入使活化胶粉/SBS复合改性沥青在短期老化过程中保持了相对稳定的多相结构,有助于胶粉和SBS降解产物与沥青反应补充沥青中的组分,起到抗老化的目的。     

荒漠地区橡胶改性沥青老化性能试验分析

沥青老化性能试验是评价沥青路面材料使用寿命的重要方法.通过采用旋转薄膜烘箱实验(RTFOT)后残留针入度、延度试验、动态剪切流变试验(DSR)方法,得到了荒漠地区橡胶改性沥青短期、长期老化规律.结果表明:RTFOT短期老化残留针入度:橡胶改性沥青苯乙烯一丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)克拉玛依(克)90号基质沥青;相位角δ:橡胶改性沥青DSR试验SBS改性沥青基质沥青.抗老化性能压力老化实验(PAV):橡胶改性沥青SBS改性沥青克90号基质沥青.研究得出掺入橡胶粉可明显提高沥青的抗变形、抗老化性能,可为废旧橡胶粉掺入路用沥青提供科学的理论支撑与技术指导.     

橡胶-硅藻精土复合改性沥青的制备及机理

为了改善沥青的高温性能,采用橡胶和硅藻精土制备多种掺量的复合改性沥青。利用针入度、软化点、延度、旋转粘度试验,对不同改性沥青性能进行表征,通过曲面响应法得出改性剂最佳掺量比例,并对比橡胶沥青、橡胶-SBS复合改性沥青进行改性效果评估。采用旋转薄膜烘箱老化试验、热重分析法、差示扫描热量法、红外光谱扫描试验、扫描电镜试验、研究了橡胶-硅藻精土复合改性沥青的老化性能、高温性能、微观结构和反应机理。结果表明,22%橡胶和4%硅藻精土的复合改性沥青综合性能最好。与橡胶沥青、橡胶-SBS复合改性沥青相比,橡胶-硅藻精土复合改性沥青表现出了更好的高温稳定性;橡胶粉、硅藻精土与基质沥青之间主要存在物理共混,沥青与两者形成了相互稳定的整体。     

微波辐射活化胶粉改性沥青作用机理分析

经微波辐射对胶粉进行活化后,于实验室制备胶粉改性沥青.通过接触角等化学分析方法研究微波辐射活化胶粉的机理;利用扫描电子显微镜等微观测试手段分析活化胶粉改善沥青性能的机理.结果表明:活化后胶粉表面接触角、平衡溶胀率、表面羟基含量、含氧基团均增加,使得胶粉表面活性大大加强,活化胶粉改性沥青的结构更加均匀和致密,因而性能更优越.     

基于密炼接枝工艺的杜仲胶改性橡胶沥青效果分析

杜仲胶为中国产特有的一种天然橡胶,具有可硫化或者接枝的双键结构。为解决橡胶沥青中胶粉与沥青相容性不足从而导致施工和易性差的问题,采用接枝工艺在杜仲胶与胶粉、沥青之间建立紧密化学链接是一个十分有效的技术手段,但限于溶剂接枝工艺复杂不利于工业化生产的现状,提出在密炼机中将接枝物与杜仲胶通过高温密炼的方式将其接枝改性。为了验证密炼接枝能否达到溶剂接枝的改性效果,开展了普通胶粉、密炼杜仲胶改性胶粉、溶剂接枝杜仲胶改性胶粉和密炼接枝改性胶粉4种胶粉对沥青的改性试验,通过常规与SHARP的沥青宏观试验方法和红外光谱、荧光显微镜和扫描电镜等微观观测方法进行了测试,分析了不同杜仲胶接枝方法对橡胶粉的影响。试验结果表明：高温密炼可以使橡胶粉产生脱硫和杜仲胶硫化等化学反应,从而改性橡胶沥青性能;并且能使小官能团在高温和机械作用下接枝到杜仲胶上,与橡胶粉混合后使其具有更高的化学活性,能与沥青建立更为有效的化学联系;杜仲胶无论密炼还是溶剂接枝均能与橡胶粉和基质沥青产生交联反应、构建交联网络,使沥青内部形成稳固的空间交联结构,显著提升橡胶沥青的施工和易性和体系稳定性。     

废胶粉改性沥青研究进展

本文从储存稳定性及其离析机理、柔度与黏度、性能及其混合料等实验方面综述了国内外对废橡胶粉改性沥青的研究情况,并对它的利用情况进行了概括.     

水泥橡胶综合改性沥青混合料性能分析

为了减轻沥青路面的早期破坏,延长路面使用寿命,在高温多雨地区铺筑出具有优良使用性能的沥青路面,对比研究将水泥和橡胶粉同时作为改性剂对沥青性能的作用效果,并通过针入度、延度、软化点、黏附性试验确定合适的水泥掺量。通过马歇尔试验、车辙试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验对沥青混合料的路用性能进行相关研究,并与基质沥青混合料的相关性能进行了系统对比评价。试验结果表明,掺入水泥和橡胶粉后提高了混合料的高温稳定性能和抗水损害性能。当水泥掺量为1.5%、橡胶粉掺量为20%时,高温稳定性和抗水损害性能最佳。     

TOR橡胶沥青流变性能试验

为了得到TOR橡胶沥青的流变性能,对薄膜烘箱老化和压力老化试验后的沥青试样进行布氏黏度试验和动态剪切流变试验.给出了改性沥青的制备方法、试验方法,分析了TOR对橡胶沥青复数模量、相位角、车辙因子、黏度、疲劳因子的影响.结果表明:加入TOR后,沥青的复数模量增大,相位角减小,TOR促进了废胶粉颗粒与沥青的相容性,增加了沥青的高温抗车辙性能.薄膜加热老化后基质沥青、橡胶沥青和TOR橡胶沥青的车辙因子数值均增大,黏温敏感性增强,TOR橡胶沥青的抗车辙性能较橡胶沥青有所改善.加入TOR的橡胶沥青,经压力老化后抗疲劳性能得到了加强,在较低温度环境下比橡胶沥青好;经有水压力老化,可以有效改善橡胶沥青的热氧水老化能力.     

基于正交试验的SEBS/橡胶粉复合改性沥青性能分析

为获得性能优异的改性沥青混合料,选用苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯(styrene ethylene butadiene styrene,SEBS)和橡胶粉对沥青进行复合改性,采用正交试验设计优化复合改性沥青的掺配方案,同时选用三大指标、布氏旋转黏度、短期老化模拟(RTFOT)等试验对复合改性沥青、橡胶改性沥青、SEBS改性沥青、基质沥青的黏滞性、高温稳定性、低温抗裂性、感温性及抗老化性进行对比分析,综合评价其路用性能.正交试验结果表明,SEBS、CR的最优复合掺量分别为5％和16％,最佳制备方案为SEBS和CR同时加入;采用本文方法制备的SEBS/CR复合改性沥青可降低沥青感温性能,改善低温抗裂性能和抗老化性能,对高温稳定性的改善效果尤为明显;此外需考虑目标需求及温差变化较大时复合改性沥青的掺配比例.     

橡胶粉与岩沥青复合干法改性高模量沥青混合料试验研究

为探明不同粒度特征的橡胶粉等量替换布敦岩沥青(BRA)对改性沥青混合料路用性能的影响,采用干法改性工艺拌制Sup-13型沥青混合料,开展了残留稳定度试验、冻融劈裂试验、车辙试验、低温劈裂试验和小梁弯曲试验。结果表明:采用较细粒度的橡胶粉相对较粗粒度的橡胶粉,可减小橡胶粉等量替换部分BRA对沥青混合料残留稳定度和动稳定度的不利影响,并能明显提升改性沥青混合料的劈裂抗拉强度、冻融劈裂抗拉强度比和低温劈裂压缩模量,而低温劈裂压缩变形量有所降低;100目的橡胶粉等量替换BRA,使改性沥青混合料的动稳定度提升了21.2%,小梁低温弯曲的弯拉强度和弯曲劲度模量分别提高了71.8%和87.5%。     

基于粘弹性理论的天然沥青复合改性沥青低温流变性能

为优化天然沥青低温性能欠佳的问题,采用低温弯曲流变试验(BBR)对不同掺量下的橡胶/天然沥青及SBS/天然沥青复合改性沥青的低温性能进行试验,并结合Burgers模型对其蠕变数据进行拟合以分析天然沥青复合改性沥青的低温性能。结果表明：橡胶和SBS掺入使XRA和TLA天然改性沥青的粘性和弹性得到相应的改善,且其松弛时间逐渐减小,耗散能比与蠕变导数逐渐增加,低温下的应力松弛能力及弹性后效的到改善;在同一温度下,橡胶和SBS延缓了XRA与TLA到达蠕变稳定的时长,但随着温度的不断降低,其蠕变稳定时长逐渐减小。随着橡胶和SBS掺量的增加XRA和TLA复合改性沥青的低温性能有显著的提高,且橡胶对XRA和TLA天然改性沥青低温性能的改善优于SBS;随着温度的降低,不同掺量下的橡胶和SBS对其低温性能的改善程度逐渐减小。     

基于材料性能和数理统计的改性沥青适用性

为了寻求经济且环保的改性沥青结合料,以克服或减轻河北地区沥青路面的车辙和裂缝等病害,本文选用废胶粉（GTR）,多聚磷酸（PPA）和SBS高聚物作为SK90#基质沥青的改性剂,以河北某高等级公路为依托工程,在充分考虑当地施工环境的前提下,基于室内试验对不同改性沥青的高低温性能进行研究。同时,基于数理统计方法和沥青结合料的性能对各改性沥青在不同老化状态和不同温度条件下进行分组,从而研究GTR改性沥青和PPA改性沥青在河北地区的适用性。研究结果表明,与基质沥青相比,SBS,GTR和PPA三种改性剂对未老化和RTFO老化后的改性沥青高温性能均有显著影响。在河北地区,基于经济性对比结果,当强调沥青路面的高温性能时,掺加0.7％PPA（1.2％PPA）的改性沥青可以替代掺加3％SBS（5％SBS）的改性沥青;当强调沥青路面的低温性能时,掺加8%GTR或掺加1.2％PPA的改性沥青可以代替掺加5%SBS的改性沥青使用;SBS,GTR和PPA三种改性剂的掺加对经PAV老化后的改性沥青在中温区间时（22℃~31℃）的抗车辙性能不会造成显著影响;相较于基质沥青,掺加PPA可以增加沥青结合料的m值,而掺加GTR或SBS在一定程度上会降低该值。