再生SBS改性沥青疲劳特性研究

针对再生苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青疲劳特性恢复程度的问题,采用动态剪切流变仪(DSR),对老化SBS改性沥青、新SBS改性沥青和再生SBS改性沥青进行了重复加载试验.以Nf50、衰减百分率D分析了新SBS改性沥青针入度等级、旧SBS改性沥青掺量和老化程度对再生SBS改性沥青疲劳寿命的影响,并进行了相关性分析.试验结果表明:与新SBS改性沥青针入度等级、旧SBS改性沥青老化程度相比,旧SBS改性沥青掺量是影响再生SBS改性沥青疲劳寿命的显著性因素.在旧SBS改性沥青掺量达到35％及以上时,再生SBS改性沥青的疲劳寿命恢复效果较差.再生SBS改性沥青疲劳寿命与沥青的弹性恢复关联性最强,其次是软化点.而沥青针入度、延度与疲劳性能的关联性较弱,推荐将弹性恢复指标作为筛选SBS改性新沥青以及评价再生SBS改性沥青疲劳性能的辨识性指标.添加再生剂对疲劳性能改善的作用较小,建议再生改性疲劳性能恢复采取补充SBS改性剂等措施.     

萃取法生物油基再生沥青性能及再生机理

为了研究萃取法生物油作为再生剂的可行性,采用自行研制的萃取法生物油基再生剂(SW)分别制备生物油基再生基质沥青和生物油基再生SBS改性沥青。通过常规性能试验、动态剪切流变和弯曲梁流变对2种再生沥青的性能进行评价,采用傅里叶红外光谱、凝胶渗透色谱分析2种沥青的再生机理。研究结果表明：添加掺量(质量分数)为8%、10%的SW再生剂均可将老化基质沥青和老化SBS改性沥青的三大指标和黏度恢复至原样沥青水平;在SW再生剂的作用下,老化基质沥青和老化SBS改性沥青的高温稳定性显著下降,低温抗裂性显著提升,且均能恢复至原样沥青水平;SW再生剂在老化沥青中主要以物理共混形式存在,但仍存在苯酚与甲醛缩聚和烯烃类物质氧化裂解等化学反应;SW再生剂富含大量轻质组分,对老化沥青具有显著的稀释作用;其所含的酚基化合物可促使老化沥青中的高分子量组分转化为小分子量组分,从而导致大分子物质和中分子物质质量分数降低,小分子物质质量分数增加,分散性指数减小,进而改善老化沥青组分的相容性和分子量分布。     

老化SBS改性沥青再生性能预估分析

为了对老化SBS改性沥青再生后的性能进行预估,建立了老化SBS改性沥青再生性能的复合律方程模型;采用基质沥青、改性沥青和再生剂对老化SBS改性沥青进行了再生恢复,测定不同掺配率下再生SBS改性沥青的黏度、针入度、软化点和延度,对复合律方程进行求解得到黏度偏离指数;对不同再生方式再生后的老化SBS改性沥青的性能进行了对比分析.研究结果表明:利用再生性能复合律方程能够较好地预估老化SBS改性沥青的再生性能;基质沥青和再生剂对老化SBS改性沥青的黏度、软化点和针入度具有更好的再生效果,而改性沥青对延度有更好的再生效果.     

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。     

废机油再生SBS改性沥青性能及再生机理

为研究废机油对老化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(styrene-butadiene-styrene, SBS)改性沥青的再生效果及再生机理。采用沥青加速老化试验模拟长期老化过程制备老化SBS改性沥青,分别添加不同含量的废机油制备再生沥青,并结合沥青物理性能、流变性能试验评价再生SBS改性沥青性能。在此基础上,采用红外光谱试验、四组分分析试验、荧光显微分析试验探究废机油再生SBS改性沥青机理。研究结果表明：老化后SBS改性沥青针入度与延度降低,软化点与粘度增加,废机油的掺入将会增加老化SBS改性沥青针入度与延度,降低软化点与粘度,且与废机油掺量呈正比;废机油的使用将会降低再生SBS改性沥青的高温流变性能,提高再生SBS改性沥青的疲劳寿命;废机油能够降低老化SBS改性沥青劲度模量,对蠕变速率指标影响不显著;SBS改性沥青在老化过程中SBS发生破坏,沥青中的羰基与亚砜基含量增加,而废机油的掺入将会降低老化沥青中羰基与亚砜基含量,属于物理再生过程;SBS改性沥青老化后,饱和分、芳香分含量减少,胶质、沥青质含量增加,而废机油掺入后影响则反之;废机油的掺加将会使断裂的SBS分子部分溶胀,恢复沥青性能。     

老化沥青介入下SBS改性沥青特性研究

目的通过分析不同老化沥青掺量(0%、10%、20%、30%)的再生沥青的温度敏感性、高低温性能、蠕变疲劳性能和微观分析等,系统地研究老化沥青介入下SBS改性沥青的特性.方法对不同沥青的动力黏度、黏温指数(VTS)进行测定和分析;采用高温动态剪切流变仪、弯曲梁流变仪、直接拉伸仪对样品试验,利用荧光显微镜分析了沥青样品成分.结果在高低温下,再生沥青的黏度变化不一致;当老化沥青掺量大于30%时,才能改善再生沥青的温度敏感性;随着老化沥青掺量的增加,再生SBS改性沥青具有更好的高温抗车辙性能,临界开裂温度温度则不断升高;老化沥青少量掺加有利于提高再生沥青的疲劳寿命,大量掺加会降低沥青的蠕变疲劳性能.结论随着老化沥青掺量的增加,再生SBS改性沥青具有更好的高温抗车辙性能,但再生沥青的低温开裂性降低,蠕变疲劳性能下降,SBS分布变得不均匀且粒径大小不一.     

氧化石墨烯改性沥青性能评价及其OGFC混合料路用性能

为制备氧化石墨烯(GO)高黏改性沥青,采用GO和SBS粒子为复配改性剂对70~#基质沥青进行复合改性。通过沥青结合料常规性能、流变性能和黏附性能测试对GO改性沥青性能进行表征;采用3种高黏沥青(GO改性基质沥青、GO/SBS改性沥青和壳牌高黏沥青)制备开级配磨耗层(OGFC-13)混合料并评价其路用性能,考察GO改性沥青应用于OGFC混合料的适用性。结果表明:GO可显著提升沥青的黏度、稠度、刚度、韧性、抗永久变形能力、热储存稳定性和黏附性能,而对沥青低温抗裂性能影响并不显著,GO对基质沥青的改性效果优于改性沥青;GO改性沥青具有较好的固态交联网络,在高温(60℃)下可抑制胶体结构的破坏并提高沥青的弹性恢复功能;GO的加入可提高沥青的色散分量和极性分量,并提高沥青的表面自由能,进而提升沥青的黏附性能;GO可有效减缓沥青老化过程中轻质组分的挥发,从而降低老化对OGFC混合料劲度和弹塑性能的影响,在全面提高混合料老化性能的同时延长路面使用寿命;与壳牌高黏沥青结(混)合料相比,GO/SBS改性沥青结(混)合料具有优良的高温稳定性、施工和易性、水稳定性、低温抗裂性和抗老化性能,是一种具有高性能的高黏改性沥青结(混)合料。未来可尝试采用加入芳烃油、木质素纤维等方法进一步改善GO改性沥青结(混)合料的低温抗裂性和耐久性。     

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。     

SBS改性沥青老化及防老化研究进展

 SBS改性沥青在使用过程中,经受热、氧、光及交通荷载等因素的交互作用,其路用性能随之劣化,研究其老化行为具有重要意义。本文分析了SBS改性沥青老化过程中的影响因素,阐述了沥青老化性能评价指标与方法,综述了SBS改性沥青热-氧、热-光-氧老化机理,表明SBS改性沥青老化过程伴随沥青的老化和SBS的降解,轻组分向重组分转变;改善SBS的聚合结构、掺入纳米复合材料等稳定剂是延缓SBS改性沥青老化的有效途径。     

SBS改性沥青的阶段性老化特征与机理

采用荧光显微镜、红外光谱和凝胶色谱等微观试验,分析苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青老化过程中的微观相态结构、沥青相的吸氧程度及分子尺寸构成的变化情况.试验与分析结果表明,SBS改性沥青存在着2个明显的老化阶段:第1阶段,沥青吸氧速率较低、小分子比例基本不变,SBS颗粒尺寸逐渐减小并最终发生凝聚、离析,导致SBS改性沥青的韧性逐渐下降,直至完全丧失;第2阶段,沥青吸氧速率显著增大、小分子比例减少,由于SBS降解后苯乙烯仍起到改性作用,使沥青稠度增大,从而沥青软化点呈上升趋势.     

环氧沥青混凝土黏弹性分析与疲劳性能试验研究

采用高低温条件下的材料性能试验与四点弯曲疲劳试验方法,研究分析了老化前后环氧沥青混凝土与SBS改性沥青SMA的粘弹特性、疲劳性能,结果表明环氧沥青混凝土有着较明显的弹性特征,疲劳性能具有非线性特点,并表现出优异的耐老化性能。     

胶粉/高黏剂复合改性SBS沥青的性能与改性机理

通过添加胶粉和高黏剂对SBS改性沥青进行复合改性。采用基本物理指标研究高黏改性沥青的制备工艺;采用软化点差值法评价高黏改性沥青的热储存稳定性;采用动态剪切流变试验(DSR)研究高黏改性沥青的高温流变性能和中温抗疲劳性能;借助傅里叶红外光谱(FTIR)和差示扫描量热法(DSC)对高黏改性沥青的改性机理进行分析。基本物理试验结果表明:胶粉有助于提高改性沥青的高温性能,但对其低温性能有不利影响,高黏剂能够大幅度提高改性沥青的黏度,最佳的胶粉掺量和三种高黏剂的掺量分别为:10%、8%、7%、8%。离析试验结果表明:三种高黏改性沥青的热储存稳定性满足规范要求。DSR试验结果表明:胶粉和高黏剂有助于提高成品SBS沥青的高温性能和感温性能;短期老化后,其高温性能提高,但对感温性能产生不利影响;胶粉和高黏剂的掺入提高了沥青的中温抗疲劳性能。FTIR结果表明:胶粉和高黏剂与SBS沥青之间既存在物理共混,也有化学反应的发生。DSC结果表明:通过高黏复合改性后,沥青的高温稳定性得到有效提高。     

EC130沸石对SBS改性沥青黏弹性的影响

为了研究EC130沸石(含水矿物)对SBS改性沥青黏弹性的影响，考虑沸石脱水与含水2种状态，通过黏度试验和DSR试验，研究EC130脱水沸石和含水沸石对SBS改性沥青黏弹性的影响，剖析EC130沸石对SBS改性沥青黏弹性的影响因素。试验发现：添加EC130脱水沸石与添加EC130含水沸石均使沥青的黏度和复数模量增大，且随掺量的增加呈逐渐增大的趋势，但在同一掺量下，添加EC130含水沸石的沥青黏度和复数模量均小于添加EC130脱水沸石的，而相位角呈相反规律。较原样沥青，添加EC130脱水沸石的沥青复数模量主曲线出现增大；较添加EC130脱水沸石的沥青，添加EC130含水沸石的沥青复数模量主曲线出现减小，而相位角主曲线呈相反规律。结果表明：沸石中的矿物对沥青具有增黏增弹作用，而水分作用相反。     

紫外老化对废食用植物油再生沥青性能的影响

目的研究紫外老化对70#和SBS两种废食用植物油再生沥青性能的影响,为沥青路面再生技术的实际工程提供指导性建议.方法利用动态剪切流变仪(Dynamic Shear Rheological test,DSR)的温度扫描和频率扫描以及弯曲梁流变仪(Bending Beam Rheometer,BBR)分别测试了不同紫外老化时间后废食用植物油再生沥青的抗疲劳性能、弹性恢复性能和低温性能.结果随着紫外老化时间的延长,两种再生沥青抗疲劳性能和弹性恢复能力逐渐下降,但对其低温性能的影响不明显.结论相对于SBS再生沥青,紫外老化对70#再生沥青的抗疲劳性能、弹性恢复性能和低温性能的影响更为显著.     

再生沥青中新旧沥青扩散特性

为掌握再生沥青中新旧沥青扩散特性,以提高再生沥青混合料性能和旧沥青的再生程度,采用老化沥青和新沥青制备双层沥青试样,保温使新旧沥青扩散,在此基础上,建立基于针入度和动态剪切流变(DSR)试验的新旧沥青扩散程度评价方法和指标,进而研究高温和中温条件下扫描保温时间、保温温度、老化沥青类型及老化程度对新旧沥青扩散程度影响,设计正交试验,并使用极差分析和方差分析方法研究各因素影响程度。结果表明:高温条件下新旧沥青扩散程度随保温时间的增加先增加后不变,随老化程度的增加基质沥青扩散程度逐渐增加,SBS改性沥青则基本不变,且老化程度较低时SBS改性沥青扩散程度优于基质沥青,但老化程度严重时正好相反;老化时间、保温温度和保温时间对新旧沥青扩散程度的影响程度依次降低,其中老化时间和保温温度对其有显著影响,而保温时间无显著影响;中温扫描时,新旧沥青扩散程度随扫描时间的增加而增加,随老化程度增加而减小,且基质沥青扩散程度优于SBS改性沥青;高温和中温条件下新旧沥青扩散程度均随温度的增加而增加,且基质沥青的最佳增长温度范围高于SBS改性沥青。故如需提高再生沥青混合料中新旧沥青扩散程度时应主要关注沥青老化程度及适宜的新旧沥青温度。     

新型高黏度改性沥青的研发和应用

针对杭州湾大桥桥面铺装对高黏度改性沥青的技术要求,研发了一种新型高黏度改性沥青［1］。通过分析基质沥青、SBS、化学助剂的红外光谱,在研究沥青改性过程中微观结构变化规律的基础上,提出了采用SBS加化学接枝反应剂（增黏剂）TW-1和增容剂TW-2的沥青改性配伍设计,使改性沥青在提高低温延度、弹性恢复能力的同时,大幅度提升了60 ℃动力黏度,而施工和易性不受影响,产品在杭州湾大桥工程中得到了成功的应用。     

SBS改性高黏沥青机理的多尺度表征

结合宏微观试验与分子模拟，对苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性高黏沥青的改性机理进行多尺度表征.对比高黏剂质量分数为5%～15.5%的高黏沥青流变性能与存储稳定性的变化趋势，基于红外光谱、凝胶色谱与扫描电镜试验，分析高黏沥青微观形貌、官能团、分子量组成的变化特征.开展分子动力学模拟，分析高黏剂与沥青组分相容性、高黏沥青体系稳定性及高黏剂在沥青中的扩散.结果表明：12%高黏沥青兼具较好的流变性能与存储稳定性；高黏沥青制备中基本无化学反应，5%高黏沥青中交联结构初步形成；轻质油提升SBS与沥青相容性，促进SBS分子在沥青中扩散与均匀分布，增强高黏沥青体系稳定性；高黏剂与芳香分的相容性最好，范德华力在高黏剂与沥青的分子相互作用中起主导作用.     

基于动态力学分析的改性沥青黏弹性能研究

鉴于目前的沥青黏弹性能评价指标对改性沥青的适用性较差,采用动态力学分析方法对基质沥青和改性沥青进行研究,测定了不同温度和频率下沥青的黏弹性能参数,通过Han曲线和动态黏弹参数的变化规律分析其黏弹性能.结果表明:改性沥青的Han曲线在不同温度下具有不同的温度依赖性,由于其相态结构比较复杂,导致其黏弹性能不同于基质沥青;采用动态力学方法能很好地揭示改性沥青的宏观力学性能与微观结构的相关性.     

硬质沥青混合料动态、静态模量的试验研究

采用针入度为10/20的硬质沥青和石灰岩集料制备高模量沥青混合料,同时选择了一种PG76—22的SBS改性沥青,进行性能对比。基于体积法的配合比设计完成后,采用马歇尔稳定度试验、车辙试验、三点弯曲试验、间接拉伸试验来评价硬质沥青混合料的高温性能、低温性能和水稳定性。静态回弹模量与动态复数模量均采用单轴压缩试验来完成,采用不同的加载模式,回弹模量采用7级静态加载,复数模量采用不同频率的正弦波动态加载。深入研究了温度对两种模量的影响。基于反曲函数绘制了动态模量主曲线,同时采用Cole-Cole平面分析硬质沥青混合料的黏弹特征。研究认为,硬质沥青可以制备抗车辙性能优异的高模量沥青混合料,相同温度下,硬质沥青混合料的复数模量均高于SBS改性沥青混合料,但37.8℃以上温度时,硬质沥青混合料的黏性流动比例较大。     

改性沥青的流变性和储存稳定性研究

以高富AH-50为基质沥青分别制备SBS、胶粉和EVA改性沥青,利用动态剪切流变仪(DSR)分析不同种类改性沥青动态黏弹参数(储存模量G'和损失模量G″)随频率和温度的变化,结合60℃稳态流动试验和Carreau模型表征沥青的流变性能,并用储存稳定指数IS表征不同改性剂与沥青的相容性能。结果表明:试验范围内,随频率的增加G'和G″逐渐变大,相同频率下G'明显小于G″,改性沥青以黏性成分为主,且两者的差值在低频和高温下较大;与基质沥青相比,SBS和胶粉改性沥青的临界剪切速率γc降低幅度远大于EVA改性沥青的γc,SBS和胶粉的掺加使沥青偏离牛顿流体的程度更大,对剪切的敏感性更高;SBS和胶粉与沥青的相容性较差,在相分离时SBS迁移至上段,胶粉迁移至下段,而EVA与沥青的相容性较好,体系不易发生相分离。