接枝杜仲胶增容机理及与SBS改性沥青共混试验

为了改变目前SBS(styrene-butad iene-styrene)改性沥青常用增容剂大多为合成高分子材料的现状,在天然高分子材料杜仲胶上接枝能与沥青氮基反应的官能团——马来酸酐,形成一种新的增容剂——接枝杜仲胶。分析了接枝杜仲胶的生成方法与增容SBS改性沥青的机理,根据杜仲胶接枝产物的红外光谱,确定了接枝产物的物理表征,并对2种品质不同的沥青加入接枝杜仲胶进行高低温和流变性能试验。试验结果表明,SBS改性沥青性能得到提高。验证了接枝杜仲胶是一种性能良好的SBS改性沥青增容剂,并且作为天然材料有着合成材料无法比拟的资源再生优势。     

采用天然岩沥青改性的沥青混合料路用性能

以SK 70#沥青作为基质沥青,选用青川天然岩沥青作为外掺剂制备改性沥青混合料,通过车辙试验、动态蠕变试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验和低温小梁弯曲试验等室内试验,测试和评价改性沥青混凝土的路用性能,并分析岩沥青改性剂对混合料路用性能的影响.研究结果表明:掺入岩沥青改性剂后,岩沥青改性沥青混合料的高温性能、力学性能、抗疲劳性能和抗水损害能力有所提高,低温性能有所降低;但随着岩沥青掺量的增加,其对混合料路用性能的影响逐渐减弱,实际工程中,建议岩沥青的适宜掺量为8%.     

NOMMT/SBS复合改性沥青流变性能

为了研究纳米有机蒙脱土(NOMMT)与SBS两种改性剂对沥青流变性能的影响,采用熔融插层复合法,将改性剂与基质沥青熔融共混,制备了6种不同NOMMT、SBS改性剂掺量的NOMMT/SBS复合改性沥青.通过动态剪切流变(DSR)与弯曲梁流变(BBR)试验,分析不同的温度、NOMMT及SBS掺量和老化条件下的沥青流变性能.结果表明,SBS改性剂对基质沥青的高温稳定性和低温抗裂性具有良好的改善作用,且改善效果与SBS掺量有关;添加NOMMT不仅可有效增强SBS改性沥青的高温稳定性和低温抗裂性,而且显著提高其抗老化性能.此外,在研究的NOMMT和SBS掺量范围内,添加2%NOMMT和3%SBS改性沥青老化前后的高温稳定性和低温抗裂性最好.     

Sasobit改性沥青技术性能研究

为了探讨Sasobit作为沥青改性剂的适用性及优越性,分别对不同掺量Sasobit改性沥青进行常规性能试验及Superpave评价指标试验,并与基质沥青和SBS改性沥青的相关性能指标进行对比分析.结果表明:Sasobit改性剂可显著改善沥青的高温性能及施工和易性,同时对沥青的抗老化性能、感温性能也具有一定的改善作用,但对低温性能却有一定的不利影响.综合改性沥青材料的性价比,推荐Sasobit改性剂的最佳掺量为3.0%,能够保证改性沥青提高一个高温等级,同时低温等级保持不变.     

Sasobit改性沥青混合料路用性能研究及经济环境效益分析

分别对不同掺量Sasobit改性沥青混合料的高温稳定性能、低温抗裂性能、水稳定性能及抗疲劳性能进行试验研究,并与基质沥青混合料和SBS改性沥青混合料的相关性能指标进行对比分析,重点探讨在降低拌和与击实温度的情况下,Sasobit改性剂对沥青混合料路用性能的影响,并分析了Sasobit的节能减排效果.结果表明,Sasobit可以显著提高沥青混合料的高温抗车辙性能、水稳定性及耐疲劳性能,但对低温抗裂性能有一定的负面影响;此外,Sasobit可有效降低沥青混合料的拌和及施工温度,减少施工过程中废气和粉尘的排放,具有良好的经济效益和环境效益.     

APAO改性沥青试验研究

通过对APAO、SBS改性沥青及其混合料的温度敏感性、高温稳定性、低温抗裂性等试验,研究了APAO对沥青及其混合料的高低温性能的改善效果。结果表明,国产APAO改性剂能有效地改善沥青混合料的高温稳定性,能提高沥青混合料的低温抗裂性,降低沥青及其混合料的温度敏感性。     

SBS改性沥青的配合比及施工

改性沥青,是指掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其他填料等外掺剂（改性剂）,或采取对沥青轻度氧化加工等措施,使沥青或沥青混合料的性能得以改善而制成的沥青结合料.在良好的设计配合比和施工条件下,SBS 沥青能使沥青路面的耐久性和高温稳定性明显提高.     

离子型聚合物改性沥青混合料性能分析

为提升沥青混合料的路用性能及自愈性能,选用离子型聚合物乙烯—甲基丙烯酸甲酯(EMAA)和SBS分别作为愈合剂和改性剂,制备EMAA/SBS改性沥青混合料。采用高温性能试验、小梁弯曲试验、耐久性试验以及自愈性能试验,评价了EMAA/SBS改性沥青混合料的路用性能和自愈性能。结果表明:EMAA/SBS改性沥青混合料的高温稳定性、耐久性和自愈性能均优于SBS改性沥青混合料和基质沥青混合料,而EMAA/SBS改性沥青混合料的低温抗裂性略低于SBS改性沥青混合料,但仍能满足规范中要求。由此可见,EMAA可显著改善SBS改性沥青混合料除低温抗裂性外的路用性能和自愈性能,可将其应用于沥青路面中。     

纳米改性沥青混合料路用性能

通过室内试验研究了纳米SiO2改性沥青混合料、膨润土改性沥青混合料、纳米SiO2/膨润土复合改性沥青混合料、纳米SiO2/膨润土/SBS复合改性沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性,并与基质沥青混合料和SBS改性沥青混合料进行对比.结果表明,纳米SiO2改性沥青混合料、膨润土改性沥青混合料、纳米SiO2/膨润土复合改性沥青混合料的高温稳定性较基质沥青提高了56%～77%,水稳定性提高了3%～7%,与SBS改性沥青相比则相差不大.其中,纳米SiO2/膨润土/SBS复合改性沥青混合料的高温稳定性和水稳定性最优,较SBS改性沥青分别提高86%和3%.纳米SiO2改性沥青混合料、膨润土改性沥青混合料和纳米SiO2/膨润土复合改性沥青混合料的低温抗裂性较基质沥青略有降低,但仍能满足沥青路面对低温抗裂性能的要求.因此,纳米改性沥青混合料具有优良的路用性能,可适用于沥青改性技术中.     

稳定型橡胶沥青混合料性能研究

稳定型橡胶沥青是一种新型改性沥青,具有分散性好,适用多种级配类型混合料,其性能接近SBS改性沥青.选用RLC、PCM-P、RHC 3种稳定型橡胶改性剂,通过试验最终确定3种改性剂的最佳掺量分别为12%、14%、18%.通过AC-13C沥青混合料配合比设计及马歇尔试验确定RLC、PCM-P、RHC 3种稳定型橡胶改性沥青、SBS、橡胶沥青的最佳油石比.对不同改性混合料进行高温抗车辙试验、低温抗开裂试验,水稳定性试验,试验结果得出:PCM-P对混合料高温抗车辙能力改善效果最优,RHC对混合料低温抗开裂能力改善效果最优,RHC对混合料抗水毁能力改善效果最优.     

杜仲胶与沥青共混性能试验

目前国内外沥青改性剂大多为石油副产品,造价高且不可再生,无法满足日益增长的公路建设需求,有必要找到天然可再生且性能良好、价格适宜的新型改性剂.在介绍杜仲胶硫化过程及硫化杜仲胶物理力学性能、良好的工程特性和工程应用前景的基础上,提出了将天然橡胶--杜仲胶作为改性剂与沥青共混后用作公路路面材料的新途径.进行了红外光谱和扫描电镜分析和沥青基本指标试验.试验结果表明,杜仲胶可以改善沥青低温性能,能明显改善沥青高温性能,验证了杜仲胶可用于沥青改性的可行性.     

SBS与沥青相容性的研究

改性剂与沥青的相容性是决定改性效果和改性沥青制作工艺的关键因素,而聚合物改性沥青的相容性与基质沥青的组成、聚合物的剂量、聚合物成分结构以及贮存温度密切相关。利用热贮存稳定性试验系统研究了SBS与基质沥青的相容性。结果表明,线形SBS普遍比星型SBS具有较好的相容性,SBS含量小于3%时的改性沥青的稳定性也较好,沥青质含量适中、芳香分含量越小的基质沥青与SBS相容性也越好。     

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。     

SBS改性沥青软化点试验特性

软化点是评价改性沥青高温性能的重要指标,为了研究SBS改性沥青软化点特性及其影响因素,采用软化点试验方法,对经过高温储存和常温储存以及短期老化和长期老化后SBS改性沥青的软化点进行了测试。结果表明:改性沥青的软化点表现出复杂的变化规律,其变化与改性沥青的配伍性有关;基质沥青对改性剂的溶胀以及改性剂对沥青的吸附是改性沥青初期性能和储存稳定性的关键,而改性剂在存储和老化条件下的变化是软化点发生变化的根源。     

基于红外光谱法的SBS改性沥青共混机理

采用高速剪切工艺在实验室制备了SBS物理和化学改性沥青，基于红外光谱法对SBS改性沥青中沥青的杂原子化合物及SBS中特征官能团进行分析，通过比较基质沥青、SBS、SBS物理改性沥青及SBS化学改性沥青的四种红外光谱图，揭示了SBS改性沥青的共混机理．结果表明SBS物理改性沥青的红外光谱图为基质沥青与SBS红外光谱图的简单叠加，说明SBS与基质沥青只是简单的物理共混共容．而SBS化学改性沥青的红外光谱图却有略微变化，说明由于SBS与基质沥青在强剪切力作用下的溶混炼以及稳定剂的添加，其中少量的SBS发生断裂，产生大分子自由基，从而与基质沥青发生化学反应，SBS之间发生交联反应而SBS与基质沥青之间发生了接枝反应．利用红外光谱法还可以测定SBS改性沥青中SBS的含量，从而评价SBS改性沥青的技术性能．     

老化时间对SBS改性剂与沥青胶结料官能团的影响

采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和弯曲梁流变(BBR)试验,对老化0h、1h、5h、8h、24h、48h和72h条件下的2种沥青胶结料进行低温性能试验并与SBS改性剂进行官能团分析,探究基质沥青、SBS改性剂与其改性沥青的官能团随老化时间变化趋势,分析其老化方式,建立2种沥青胶结料官能团与其低温性能之间的关系。结果表明：SBS改性剂的老化是由聚丁二烯和聚苯乙烯的共同作用导致的,其老化方式主要是以烯烃和烷烃发生降解为主；基质沥青和改性沥青老化方式均是轻质油份挥发并与空气中氧气发生交联反应。SBS改性剂与其改性沥青在特征红外吸收峰处变化趋势不同,因此仅采用SBS改性剂特征红外吸收峰变化趋势不足以反应其改性沥青的特征峰变化。2种沥青胶结料的羰基指数与蠕变柔量导数指标存在良好的线性相关,可反映沥青低温变形能力。     

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。     

SBS改性沥青性能及显微形态结构分析

为探索改性沥青宏观性能与显微形态结构的关系,选取3类、4种剂量的SBS改性剂与2种基质沥青分别制备改性沥青,通过环球软化点、布氏黏度、动态剪切流变试验及荧光显微镜分析技术,从宏观性能与微观形态结构方面同时探讨比较了各类SBS改性沥青。结果表明：改性沥青性能是改性剂在沥青中的相态、形状、大小、百分率含量和均匀性等微观形态共同作用的结果。一般地,改性剂粒子面积百分率越大、长短轴之比及其标准差越小、平均面积越小,改性沥青的改性效果越好。研究成果为后续根据改性沥青微观形态参数定量改性沥青的性能研究奠定了基础。     

SBS剂量对改性沥青性质的影响

应用BBR和DSR流变仪，测定了同一种SBS以不同剂量对相同的沥青进行改性后样品的流变性质。通过对流变性质与SBS剂量之间关系的分析研究，发现改性沥青的高、低温性质随着SBS剂量的增大而改善，而这些均与改性沥青的亚微观结构有关。结果表明，改性沥青宏观性质的不同在很大程度上是由其亚微观结构所决定。