接枝杜仲胶改性沥青路用性能

为了进一步完善SBS改性沥青性能,降低合成高分子改性剂受原油价格和产量的影响程度,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,形成一种新的天然沥青改性剂接枝杜仲胶.分析了接枝杜仲胶的生成方法与改性沥青的机理,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.将接枝杜仲胶与SBS复合后改性沥青,进行了沥青和沥青混合料的高低温和老化性能试验.试验结果表明:当小于2%掺量的接枝杜仲胶加入SBS改性沥青后能提高其高温和抗老化性能,不降低低温性能,而且1.5%掺量接枝杜仲胶对SBS改性沥青性能提高最为明显;接枝杜仲胶取代一部分SBS后,沥青混合料除了低温性能相当外,强度、高温和水稳性能均得到不同程度的提高.接枝杜仲胶取代一部分SBS后不降低而是增强了改性沥青的使用品质,也减少了合成高分子材料的用量.     

接枝杜仲胶对干法橡胶沥青混合料的改性机理与效果

利用国内特有天然橡胶——杜仲胶来建立橡胶粉与沥青之间的化学链接.首先通过橡胶粉干拌杜仲胶后的微观分析和宏观表象,发现杜仲胶的双键结构可以与橡胶粉的硫交联硫化;并将杜仲胶接枝于沥青氨基反应的马来酸酐,在杜仲胶与沥青之间产生化学链接.然后通过对橡胶沥青微观和路用性能,以及干法橡胶沥青混合料高低温、水稳性及力学性能进行试验,研究了杜仲胶、国外进口橡胶反应剂的改性效果.试验结果表明:杜仲胶可以促进橡胶粉的硫化,但没有建立硫化橡胶粉和沥青反应的网络,橡胶沥青混合料性能提高不明显;杜仲胶接枝马来酸酐后,建立了硫化橡胶粉与沥青的反应网络,橡胶沥青混合料性能提高明显,改性效果达到国外产品的水平.因此,杜仲胶只有通过接枝,才能真正达到使橡胶粉与沥青产生化学反应的目的,而这正是干法橡胶沥青混合料的根本.     

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。     

杜仲胶对三元共混硫化胶性能的影响

通过不同配方比实验,研究了杜仲胶对三元共混硫化胶性能的影响。实验结果表明,含适量杜仲胶的胶料包辊性良好,定伸应力提高,滚动阻力和压缩生热降低,耐疲劳性能优异,磨耗和干湿路面摩擦因数保持较高水平;杜仲胶对共混硫化胶上述性能的影响在较高交联程度体系和较低交联程度体系是不同的,通过差示扫描量热法分析,这可能与杜仲胶在硫化胶中形成的微晶有关。     

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。     

沥青胶浆静态承力性能评价新方法及应用

提出了一种新型的沥青胶浆承力性能定量评价方法,并应用于不同改性剂掺量和不同温度对高粘沥青胶浆静态承力性能的影响.结果表明：加入高粘材料后,胶浆的抗压强度和抗压模量分别提升了35.97%和14.12%,抗拉强度和抗拉模量均提升了一倍以上,且新方法与沥青混合料中沥青胶浆的状态一致,具有较高的准确性;随着改性剂掺量的增加,SBS沥青胶浆的抗压强度极限和弹性模量先增加后减小,高粘沥青胶浆抗压强度极限和弹性模量持续增加,2种沥青胶浆展现出不同的变化规律;当温度升高后,高粘沥青胶浆的强度极限和弹性模量下降较小,分别为56.46%和38.21%.     

松香树脂改性沥青胶浆路用性能试验研究

为了深入研究改性沥青的优化性能,提高沥青材料在高等级公路路面中的广泛应用,降低沥青混凝土路面建设成本。选用松香树脂作为改性剂,以松香树脂掺量质量占比分别为5%、8%、10%、12%、15%等5种比例制备沥青胶浆,对制备的沥青胶浆进行基本指标测定试验、标准黏度测定试验、动态剪切流变试验(DSR)、弯曲梁流变试验(BBR)。结果表明:选用松香树脂作为改性剂的沥青胶浆试件,当松香树脂质量占比为10%～12%时对沥青胶浆材料的抗剪强度、耐高温性能和抗车辙能力均有较大幅度的提升,为松香树脂改性沥青混凝土路用性能的可行性提供了参考。     

不同纤维沥青胶浆抗剪切性能试验研究

在沥青路面工程中,纤维较多应用于提高沥青混合料的高温抗车辙性能,如城市道路交叉口或公路的长大纵坡路段。纤维沥青胶浆的抗剪切性能直接影响沥青混合料的高温抗车辙性能。采用沥青胶浆的直剪试验,探究不同纤维沥青胶浆的抗剪切力学性能,并对比不同纤维及纤维的掺加方式对沥青胶浆高温性能的改进效果。试验结果表明:沥青胶浆中加入纤维,其抗剪强度显著提高。玄武岩纤维+聚酯纤维胶浆的抗剪强度最高。纤维沥青胶浆抗剪强度的提升原因是黏聚力C和内摩阻角φ的增大,但主要是黏聚力C增大,其对抗剪强度的贡献率约为78%;掺入纤维的沥青混合料动稳定度明显提高,聚酯纤维+玄武岩纤维混掺地效果最好,这与沥青胶浆剪切试验结果一致。     

粉胶比对浇注式沥青胶浆高低温性能的影响

沥青胶浆是浇注式沥青混合料的重要组成部分,主要成分为沥青和矿粉.选用了5种粉胶比,通过浇注式沥青胶浆试验,研究了不同粉胶比的浇注式沥青胶浆的高低温性能变化规律.试验结果显示:提高粉胶比可以显著提高浇注式沥青胶浆的高温稳定性,而降低粉胶比可以提高浇注式沥青胶浆的低温抗裂性,采用合理的粉胶比则可以保证浇注式沥青胶浆高温性能与低温性能的平衡.考虑沥青与矿粉交互作用,可以认为浇注式沥青胶浆不同粉胶比下沥青与矿粉交互作用模式不同.     

纤维沥青胶浆流变特性对混合料路用性能的影响

纤维沥青混凝土在公路建设中得到越来越广泛的应用,为分析纤维沥青混合料的高低温性能,本文对纤维沥青胶浆的流变特性进行了研究,并通过室内试验,分析了纤维沥青胶浆流变特性对沥青混合料高温和低温性能的影响。建立了纤维沥青胶浆流变特性与混合料路用性能之间的联系,为研究纤维混合料的各项性能提供了新的思路。     

新型功能材料杜仲胶的研究与应用

从高弹性杜仲胶的诞生及结构的发现,从杜仲胶硫化过程3个阶段及相对应的3类材料的发现,从杜仲胶材料工程学的形成及“橡—塑统一材料谱”概念的提出,论证了杜仲胶的广泛应用及发展前景。提出了杜仲胶、天然橡胶、顺丁橡胶共混的新观点。     

基于微观和流变分析的岩沥青改性沥青性能评价

采用埃索70#沥青,以不同掺量的青川天然岩沥青为改性剂制备岩沥青改性沥青.通过红外光谱和差示扫描热量法(DSC)对天然岩沥青及岩沥青改性沥青的微观结构进行分析,研究其改性机理.采用SHRP试验对岩沥青改性沥青的高温、低温和抗疲劳性能进行研究,并对不同掺量的岩沥青改性沥青进行了SHRP-PG分级.微观研究证明,天然岩沥青沥青质的杂原子基团含量高,芳香性和极性强.经过改性,基质沥青的微观结构发生了变化,岩沥青改性沥青的感温性降低,温度稳定性和水稳定性得到增强.流变特性分析表明岩沥青改性沥青的黏度明显提高,高温稳定性和抗疲劳性得到显著改善,可用于非极端低温的环境.     

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。     

高性能高黏改性沥青高低温性能研究

为进一步提升材料的黏结能力与耐久性,特研发HVA-H高黏改性剂,使用此种改性剂与SBS改性沥青在合理剪切工艺下,制备出一种高黏改性沥青。通过荧光显微镜观察HVA-H高黏改性剂掺量分别为4%、6%、8%、10%时高黏改性沥青的分散性,确定最佳掺量,并将其与试验室原有的高黏改剂和其它厂家高黏改性剂进行对比分析研究。结果表明：HVA-H高黏改性剂最佳掺量为8%,HVA-H高黏改性沥青高低温性能优于HVA高黏改性沥青和其它厂家高黏改性沥青;且拉伸柔量指标与BBR试验结果之间存在相关性,可精确评价改性沥青的低温性能;Carreau模型比Cross模型拟合精度更高,在实际应用中可通过Carreau模型拟合零剪切黏度,对研究改性沥青高温性能有较好的指导作用。     

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.     

降粘沥青混合料的路用性能研究

降粘改性剂是一种节能,环保的新能沥青改性材料,近些年逐步地在道路工程中得到了广泛的应用。本文就基质沥青配伍降粘改性剂后得到的改性沥青,基于有机降粘剂开展降粘改性沥青的降粘理论讨论,并对改性后沥青的粘度进行分析。在此研究的基础上,针对降粘改性沥青的沥青混合料路用性能也开展了相应的研究。     

基于微观结构量化的SBS改性沥青分析

针对SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)改性沥青显微结构的量化研究方法,以SBS改性沥青偏光400倍显微结构图为研究对象,在已有量化分析方法的基础上,提出一种定量评价SBS改性沥青微观结构新方法.结果表明:新方法操作相对简单,可从微观角度量化分析不同改性剂对SBS改性沥青性能的影响,结论与试验结果一致.