增塑剂对苯乙烯-丁二烯-苯乙烯改性沥青低温性能的影响

为改善苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)改性沥青在严寒地区的低温性能,以SBS改性沥青为基础,掺加邻苯二甲酸二辛酯(DOP)和己二酸二辛酯(DOA)2种增塑剂,采用弯曲梁流变(BBR)试验对未老化与短期老化(RTFOT)条件下各沥青低温性能进行测定,并通过低温连续分级温度(TLC)及松弛时间(λ)等指标评价沥青的低温性能,结合傅里叶转变红外光谱(FTIR)设备探究增塑剂对于沥青性能变化的作用机理。结果表明,增塑剂可明显降低SBS改性沥青的劲度模量,提高蠕变速率,改善效果随增塑剂掺量增大而提高,对比老化前后沥青指标发现,增塑剂可降低SBS改性沥青老化前后性能差异。在相同增塑剂掺量条件下,脂肪族二元酸酯类增塑剂DOA对沥青低温性能改善效果最佳,邻苯二甲酸酯类增塑剂DOP抗老化效果最好。低温连续分级温度(TLC)及松弛时间(λ)等指标对于掺加增塑剂的SBS改性沥青低温性能具有良好的区分度。通过FTIR分析可知增塑剂对于SBS改性沥青低温性能及抗老化性能的作用机理。     

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.     

采用测力延度评价复合改性沥青的低温性能

将煤沥青与石油沥青共混,经SBS和橡胶粉改性制得复合改性沥青.针对不同改性剂以及不同的改性剂掺量,对复合改性沥青的测力延度进行分析,评价相关的指标屈服应变能E、拉断功W、韧性比R和柔量D5℃/F2对复合改性沥青低温性能的影响.结果表明,SBS复合改性沥青中,随着SBS含量的增大,其低温抗变形能力增强;在4％的SBS改性沥青中加入一定量的胶粉,其低温延度减小.     

季冻区橡胶粉与SBS复合改性沥青混合料性能及改性机理

为改善季冻区公路沥青路面病害突出的问题,通过对橡胶粉与SBS复合改性沥青混合料性能的系统研究,基于季冻区的特殊要求,确定了橡胶粉与SBS适宜的掺配比例,系统评价了复合改性沥青混合料的路用性能;通过扫描电镜、红外光谱以及差示扫描热量分析等试验方法,从微观角度分析了橡胶粉与SBS复合改性沥青的机理。研究结果表明:用于季冻区的橡胶粉与SBS复合改性沥青中,橡胶粉的推荐掺量为20%~23%,SBS推荐掺量为2.0%;橡胶粉与SBS复合改性沥青可大幅改善SMA以及AC型沥青混合料的路用性能,相比SBS改性沥青混合料,高温性能提升59%,低温性能提升幅度高达154%,冻断温度降低约18℃;橡胶粉与SBS复合改性沥青体系热稳定性较普通改性沥青好,这与其各成分间表面张力降低有关。     

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物-改性胶粉复合改性沥青路用性能流变学分析

为研究改性剂掺量对苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(styrene-butadiene-styrene block copolymer,SBS)-改性胶粉(modified rubber powder,MCR)复合改性沥青路用性能的影响,通过常规流变学试验方法,定性对比研究了SBS和MCR改性剂掺量对SBS-MCR复合改性沥青黏弹性的影响,量化分析了沥青胶结料路用性能的变化规律;通过多重应力蠕变试验,对比研究了不同改性剂掺量下沥青胶结料高温抗车辙性能的提升效果和差异;基于低温弯曲蠕变试验对8种沥青胶结料的蠕变劲度模量和蠕变速率进行对比研究,分析比较了材料在低温柔性和应力松弛性方面的差异.结果表明:不同改性剂掺量的SBS-MCR复合改性沥青虽然高温PG分级相同,但其抵抗高温变形的能力却可能存在差异;SBS和MCR改性剂对沥青胶结料劲度模量的提升效果相近;8种SBS-MCR复合改性沥青胶结料低温等级为-24℃,低温路用性能良好;最终推荐改性剂的合理掺量为4％SBS+11％MCR.     

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯改性沥青防水卷材的制备及性能

为了研究改性剂苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)掺量、基础油环烷油掺量以及加工温度对SBS弹性体改性沥青防水卷材性能的影响,分别以SBS热塑性弹性体改性沥青、长纤维聚酯毡、聚乙烯膜作为浸涂材料、胎基和隔离材料,采用高温溶胀、剪切工艺,制备SBS弹性体改性沥青防水卷材。结果表明,当改性剂SBS的质量分数为15%,基础油环烷油的质量分数为20%,加工温度为180℃时,SBS弹性体改性沥青防水卷材的性能最佳。     

改性剂对SBS改性沥青低温性能的影响

以动态剪切流变仪（dynamic shear rheometer）实测的玻璃化转变温度（Tg）为评价指标，针对同一种油源、不同标号的基质沥青，分析了改性剂结构和掺量对苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）改性沥青低温性能的影响．结果表明，改性剂结构对SBS改性沥青的低温性能影响不大；而改性剂掺量对SBS改性沥青的低温性能有重要影响，这种影响受到基质沥青标号的限制，基质沥青的标号越大，掺量对低温性能的影响越大．     

SBS改性沥青性能的试验研究

通过不同掺配关系的SBS改性沥青的试验,对SBS改性沥青的弹性恢复、高温稳定性和低温性能等路用性能进行了研究,分析了改性剂剂量等因素对SBS改性沥青性能的影响规律,改性剂剂量在3%～5%范围内变化时,改性沥青的各项指标呈逐渐增加趋势,即改性剂剂量越大,改性沥青的性能越好,改性沥青的合理改性剂剂量应在4%以上·提出了适合于辽宁省的SBS改性沥青路用性能指标技术标准,可供工程实际参考应用·     

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.     

基于黏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/天然沥青及苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(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掺入使新疆岩沥青(XRA)和天然湖沥青(TLA)天然改性沥青的黏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得到改善。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。     

不同改性剂改性基质沥青性能试验

为系统地评估不同改性剂对基质沥青各项性能指标的改性效果,选取LDPE和SBS等五种聚合物及两种纳米材料作为改性剂,分别在三种掺量下改性70~#基质沥青。通过比较改性沥青的高、低温性能、感温性能和延性,评估不同改性剂在不同掺量下的改性效果。研究结果表明,SBS对基质沥青各项性能指标的改善效果最为突出,旧LDPE的综合改性效果优于新LDPE,废旧胶粉在改善低温性能方面较为显著,SBR可在改善基质沥青高、低温性能的同时显著地提高延度,纳米ZnO和纳米TiO_2在提高延度(15℃)方面效果较为突出,旧LDPE、SBS、废旧胶粉及SBR四种材料的综合改性效果较为优异。     

多聚磷酸及橡胶粉复合改性沥青性能

为研究多聚磷酸(PPA)与橡胶粉复合改性沥青的综合性能,以更好地确定其适用条件。分别采用常规试验及动态剪切流变试验,通过针入度、软化点、延度、针入度比、车辙因子、相位角、复数模量指数等指标,对不同橡胶粉含量及不同PPA掺量的改性沥青进行研究,详细评价PPA及橡胶粉复合改性后的高低温性能、感温性能及短期老化性能。结果表明:复合改性沥青高温性能得到很大提升,软化点提高,抗车辙因子较基质沥青提高了5～20倍;动态剪切流变试验中,在高温高频率条件下,复合改性沥青的储存模量随着频率增加而增大,在中国道路行驶的允许车速范围内,随着车速的增加,改性沥青的弹性性能表现更佳,利于沥青路面的抗车辙作用;掺入PPA及橡胶粉改性对沥青的延度并无改善,且掺量越多,对沥青延度降低幅度越大,低温抗裂性能下降;复合改性后,沥青复数模量指数(GTS)斜率变小,说明感温性能得到提升;对于老化性能来说,掺入PPA能提高沥青老化前后的抗车辙因子,相位角增加的范围也较小,PPA复配橡胶粉改性沥青老化前后高温抗变形能力优于橡胶粉单一改性沥青。综合看来,掺入PPA能有效改善橡胶粉改性沥青的高温性能、感温性能及短期老化性能,其中,掺量(质量分数,下同)1.5%PPA+15%橡胶粉复合改性沥青整体性能相对最佳。     

废旧轮胎再生橡胶粉对沥青物理性能及流变性能的影响

将废旧轮胎再生橡胶粉用作沥青改性剂,具有经济和技术可行性。拟定5%、10%、15%、20%和25%5个橡胶粉掺量,选用道路工程常用的70号沥青,采用熔融共混的方法制备橡胶粉改性沥青。采用传统方法对橡胶粉改性沥青的物理性能进行研究,同时采用动态剪切流变仪和弯曲梁流变仪分别对橡胶粉改性沥青的高温和低温流变性能进行研究,评价橡胶粉及其掺量对70号沥青路用性能的影响。结果表明,随着橡胶粉掺量的增大,基质沥青的针入度显著降低,软化点增大,粘度增大,延度整体呈减小趋势;离析软化点先增大后减小,胶粉掺量为15%时,软化点差值最大。动态剪切流变仪试验结果表明,橡胶粉能够显著提高70号沥青的抗车辙性能,且橡胶粉掺量越大,改善效果越显著。弯曲梁流变仪试验结果显示,随着橡胶粉掺量的增大,橡胶粉改性沥青的劲度模量(S)和蠕变速率(m)均减小。5%和10%掺量橡胶粉使得70号基质沥青的PG低温等级提高了一个等级,15%、20%和25%掺量橡胶粉对70号基质沥青的PG低温等级没有影响。     

PE和SBS复合改性沥青混合料路用性能

以AH 70号沥青作为基质沥青,选用聚乙烯(PE)添加剂和聚苯乙烯-丁二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物(SBS)作为改性剂制备高模量沥青和高模量沥青混合料,通过车辙试验、动态蠕变试验、浸水马歇尔试验和低温小梁弯曲试验等室内试验,测试和评价沥青混合料的路用性能,并分析PE和SBS改性剂对混合料性能的影响。研究结果表明:PE和SBS复合改性后,沥青混合料的高温性能、力学性能和抗水损害能力有较大提高,而低温性能和抗疲劳性能有所降低;随着SBS和PE掺加量的增加,其对混合料路用性能的影响逐渐减弱,在实际应用中,PE和SBS适宜的总掺加量质量分数为10.0%(5.5%PE+4.5%SBS)。     

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.     

DBDPE复合阻燃剂对SBS沥青性能的影响

为了研究十溴二苯乙烷(DBDPE)复合阻燃剂对SBS改性沥青性能的影响,采用极限氧指数试验、烟密度试验、针入度试验、延度试验、软化点试验、动态剪切流变试验和弯曲梁流变试验等方法,分析不同阻燃剂掺量下SBS改性沥青阻燃抑烟性能、物理性能和流变性能。研究结果表明:DBDPE复合阻燃剂对SBS改性沥青性能具有显著影响,其阻燃抑烟性能显著提高;随着DBDPE复合阻燃剂掺量的增大,SBS改性阻燃沥青极限氧指数逐渐提高,其烟密度等级逐渐降低,当阻燃剂掺量(质量分数,下同)大于8%时,其极限氧指数大于24%且烟密度等级降幅较小,阻燃抑烟性能提升有限,SBS改性阻燃沥青针入度和延度逐渐降低,软化点逐渐提高,当阻燃剂掺量小于12%时其延度大于20 cm,当阻燃剂掺量大于12%时其软化点提高的幅度较小;DBDPE复合阻燃沥青高温抗变形能力显著提高,随着阻燃剂掺量的增大,SBS改性阻燃沥青抗车辙因子、蠕变恢复率逐渐增大,但当阻燃剂掺量大于8%时其提高的幅度较小;DBDPE复合阻燃沥青低温抗裂性能逐渐降低,随着阻燃剂掺量的增大,SBS改性阻燃沥青的低温蠕变劲度模量逐渐提高,低温蠕变速率逐渐降低,但当阻燃剂掺量大于12%时二者变幅较小。综合考虑BDDPE复合阻燃剂对SBS改性沥青阻燃性能、抑烟性能及高低温流变性能的影响可知,当其掺量为8%～12%时的技术性能较好。     

生物沥青及岩沥青复合改性沥青使用性能

为研究生物沥青及岩沥青复合改性沥青结合料使用性能,在60%范围内对不同掺量(质量)生物沥青及岩沥青复合改性沥青进行针入度、软化点、延度、黏度和RTFO短期老化试验,考察基质沥青在生物沥青和岩沥青复合改性作用下各性能的变化.试验结果与分析表明:在保持生物沥青及岩沥青复合改性沥青结合料与对照组基质沥青结合料的25℃针入度一致时,岩沥青与生物沥青的比值和复合改性剂的掺量变化成正比例关系;复合改性沥青针入度指数PI值增大,温度敏感性得到改善;复合改性沥青的高温性能先略有降低而后一直提升,复合改性剂掺量约为15%时达到对照组基质沥青水平;复合改性沥青RTFO后残留针入度比先略有减小而后一直增大,复合改性剂掺量约为20%时达到对照组基质沥青水平,软化点变化提升明显;然而,沥青的延度随着复合改性剂的掺入而大幅降低,但沥青混合料弯曲试验对低温性能的验证显示,复合改性剂的掺量不超过30%时,复合改性剂的掺入不会降低沥青的低温性能,反而有一定改善.综上所述,在20%～30%掺量范围内,将复合改性剂替代部分石油沥青不会降低沥青的各类性能,甚至均有一定提高,且适应不同性能要求时掺量范围上限或下限可适当放宽.     

排水路面双改性高粘沥青性能优化技术及内在规律

废轮胎橡胶粉(crumb rubber modifier,CRM)和苯乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)双改性沥青具有很好的路用性能;但它的性能与生产工艺有很大关系。探讨CRM和SBS改性剂沥青生产工艺及性能的优化。研究选用两种沥青,采用不同的剪拌工艺制备双改性沥青,进行60℃动力黏度、135℃布氏黏度、三大指标、动态剪切流变的试验。研究发现:(1)先加SBS在沥青中剪切再加CRM (SSRM)搅拌双改性沥青的60℃动力黏度最高,抗车辙因子也最好;(2)通过SSRM工艺制得的4. 5%SBS,8%CRM含量的双改性沥青的抗车辙性能优异,60℃动力黏度也远远高于排水路面用改性沥青60℃动力黏度20 000 Pa·s的要求;(3)CRM与SBS双改性沥青的60℃动力黏度与三大指标、抗车辙因子有着明显的线性关系,但与135℃布氏黏度没有明显的线性关系。     

SBS改性沥青性能实验研究

在混合温度为180 ℃、搅拌速度约3500 r/min的条件下,对胜华100号沥青进行改性,通过测定改性沥青的软化点和低温柔性两个性能指标考察了改性剂SBS的牌号、掺入量及混合时间对改性沥青性能的影响.实验结果表明,SBS的含量对改性沥青的软化点及低温柔性的影响最大,其次是SBS的牌号,而混合时间的影响最小.用SBS对胜华100号沥青进行改性的最佳工艺条件如下混合时间为2 h,SBS牌号为YH801,SBS的含量为12%.同时,还考察了基础油(软化剂)和邻苯二甲酸二丁酯(增塑剂)对改性沥青软化点及低温柔性的影响.基础油的加入对改性沥青软化点的影响较小,而基础油和邻苯二甲酸二丁酯的加入有利于改善改性沥青的低温柔性.     

SBS改性沥青性能实验研究

在混合温度为 1 80℃、搅拌速度约为 350 0r/min的条件下 ,对胜华 1 0 0号沥青进行改性 ,通过测定改性沥青的软化点和低温柔性两个性能指标考察了改性剂SBS的牌号、掺入量及混合时间对改性沥青性能的影响。实验结果表明 ,SBS的含量对改性沥青的软化点及低温柔性的影响最大 ,其次是SBS的牌号 ,而混合时间的影响最小。用SBS对胜华 1 0 0号沥青进行改性的最佳工艺条件如下 :混合时间为 2h ,SBS牌号为YH80 1 ,SBS的含量为 1 2 %。同时 ,还考察了基础油 (软化剂 )和邻苯二甲酸二丁酯 (增塑剂 )对改性沥青软化点及低温柔性的影响。基础油的加入对改性沥青软化点的影响较小 ,而基础油和邻苯二甲酸二丁酯的加入有利于改善改性沥青的低温柔性。