SBS改性生物沥青结合料高温流变特性

目的分析以木屑为原材料获取的生物质重油与基质沥青混溶制备的改性生物沥青的高温流变特性,寻求可替代石油沥青的再生材料.方法采用布氏黏度仪(RV)和动态剪切流变仪(DSR),探究不同生物质重油掺量、不同温度下,SBS改性生物沥青的黏度、车辙因子、相位角和复数模量的变化情况,分析SBS改性生物沥青S110的拌和与压实温度的确定问题.通过重复蠕变恢复试验(RCRT),研究应力水平、作用次数对蠕变劲度的黏性成分和累积应变的影响.结果生物质重油掺量不大于10%时,随着生物质重油掺量的增加,生物沥青的高温性能有所降低;掺量大于10%时,老化作用使得其高温性能增加.生物质重油的加入使得改性生物沥青的黏度有一定程度的下降,且在生物质重油掺量不大于10%时,其黏度较基质沥青的黏度有所提高,对其黏附性有一定的改善作用.应力水平对生物沥青的黏性性能影响较小,但对其累积应变的影响显著.结论通过试验得到了改性生物沥青结合料高温流变特性的变化规律,为进一步研究与工程实践提供了数据支持.     

基于MSCR试验的生物沥青高温性能评价

通过高温分级试验和多应力蠕变恢复试验,研究了不同生物质重油掺量及温度下生物沥青的PG高温分级、不可恢复蠕变柔量、蠕变恢复率和应力敏感性,对比分析了基于AASHTO MP 19标准的生物沥青高温性能分级,并采用车辙试验验证了生物沥青混合料的高温性能.结果表明:综合等车辙因子临界温度对生物沥青的原样沥青的等级划分效果明显;生物沥青的恢复率较基质沥青和S100沥青大,蠕变柔量较基质沥青和S100沥青小;生物沥青的不可恢复蠕变柔量和蠕变恢复率应力敏感性随生物质重油掺量的变化不呈现明显规律,但应力敏感性随温度的升高而增大;64℃可作为低掺量生物沥青高温分级的基准温度.     

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。     

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.     

橡胶沥青胶结料的老化与再生研究

采用热氧老化的方法研究了老化对橡胶沥青胶结料粘弹性的影响规律,并通过添加再生剂对其软化点、针入度和延度等性能进行恢复。实验结果表明,老化后基质沥青和橡胶沥青的软化点升高、针入度变小、延度降低;老化过程中,基质沥青软化点和针入度的衰减率均大于橡胶沥青,但延度的衰减率则小于橡胶沥青;再生剂能够恢复橡胶沥青性能,但和原样沥青相比,软化点和延度有所降低,针入度则略有增加;延度的再生恢复效率最高,其次是针入度和软化点。     

不同热氧老化强度对沥青及其再生性能的影响

为了探究热氧老化强度对沥青性能的影响,对沥青进行了不同次数的旋转薄膜烘箱老化实验(RTFOT)和不同次数RTFOT+压力老化箱老化(PAV)实验,分别测试了老化前后沥青样品的常规物理性能和动态剪切流变性能.为了使不同热氧老化强度下的沥青性能能够恢复到基质沥青水平,采用了黏度调和法来确定再生剂掺量.实验结果表明:不同热氧老化强度下的沥青其物理性能存在较大的差异;动态剪切流变实验发现,达到一定老化强度后沥青复数模量的增量明显减少,且最终沥青复数模量趋近于一个稳定值.通过物理性能和流变性能均能发现:对于长炼70#沥青,3次RTFOT的老化强度与1次RTFOT+PAV的老化强度相当.通过黏度调和法选取再生剂掺量时,发现各老化再生沥青的沥青复数模量均能恢复到基质沥青的水平,针入度略低于基质沥青,延度都有明显的提高,且软化点都高于基质沥青;同时,中低温下相位角能恢复到基质沥青的水平,但高温下却无法恢复到原基质沥青的水平.     

欧洲岩沥青改性沥青结合料使用性能试验研究

为探讨欧洲岩沥青改性沥青结合料使用性能的影响,在25%范围内对不同掺量的岩沥青改性沥青结合料进行实验室试验,并通过试验结果分析了基质沥青和改性沥青结合料的针入度、针入度指数、当量软化点、当量脆点、软化点、延度、黏度、RTFOT老化后的质量损失、残留针入度比和沥青老化指数等技术参数.试验结果与分析表明,随着岩沥青掺量的增加,岩沥青改性沥青结合料的高温性能、感温性能、可使用温度范围和抗老化性能得到明显改善.然而,随着岩沥青掺量的增加,岩沥青改性沥青结合料的低温性能与延度有所下降,有必要通过沥青混合料试验进一步评价岩沥青改性沥青的使用性能,尤其是低温特性.     

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。     

回收橡胶树脂复合改性剂的研发及其适应性验证

研究了回收橡胶树脂和丁苯橡胶种类对沥青三大指标的影响,以及回收橡胶树脂对沥青离析程度、高温稳定性能的影响,研发了一种新型回收橡胶树脂复合改性剂,并采用3种典型沥青对回收橡胶树脂复合改性剂的适应性进行评价.结果表明:随着回收橡胶树脂掺量的增加,沥青针入度逐渐减小,延度和软化点逐渐增大;随着回收橡胶粉掺量的增加,沥青针入度、延度和软化点均呈现先增大后减小的趋势,回收橡胶树脂与沥青的离析程度呈先减小后增大的趋势,沥青混合料动稳定度逐渐增大;2~#丁苯橡胶对沥青延度提升非常明显;新研究的回收橡胶树脂复合改性剂对于基质沥青具有很好的适应性.     

渗透型再生剂对再生沥青性能影响的实验分析

为改性老化沥青,恢复老化沥青的路用性能,综合相容性和胶体调和原理,用回收食用油和扩散剂制备渗透型再生剂,对比分析普通型再生剂与渗透型再生剂用量对再生沥青粘滞性和低温性能的影响,并采用动态剪切流变试验测定再生沥青的车辙因子。结果表明,随着再生剂掺量的增加,再生沥青的针入度和延度呈近似的线性增大,软化点、动力粘度和低温蠕变劲度则降低;相比于普通型再生剂,渗透型再生剂的再生效果更好,当渗透型再生剂的用量为6%时,再生沥青的以上性能均可恢复至基质沥青的指标水平,且再生沥青具有合适的车辙因子以满足高温稳定性的要求。     

木屑液化产物合成的生物沥青性能及机理分析

为促进废物利用及绿色道路材料开发,结合我国木质材料固体废弃物特性及生物沥青发展的需要,将杨木屑液化产物合成树脂,然后加入基质沥青制备生物沥青。分析了合成树脂掺量对生物沥青针入度、软化点、延度及黏度的影响,确定了合理的合成树脂掺量。并探讨了生物沥青的复数剪切模量、相位角、车辙因子在30~80℃温度范围内的变化规律;通过短期与长期老化试验,采用老化前后的针入度比、软化点增值、延度比、黏度老化指数指标分析了生物沥青的耐久性,并与基质沥青及SBS(5%)改性沥青进行对比分析。通过红外光谱分析,讨论了生物沥青的作用机理。结果表明,生物沥青中合成树脂的合理掺量为10%,该掺量的生物沥青复数剪切模量、相位角、车辙因子与SBS(5%)改性沥青较为接近,即生物沥青具有较优良的高温抗车辙性能;生物沥青抗长期老化能力与SBS改性沥青接近,远高于基质沥青。分析认为,生物沥青中的合成树脂可吸收沥青的轻组分使沥青质相互之间的距离缩小,从而改变沥青的黏度;合成树脂在生物沥青中可形成网络结构,提升其高温黏性及低温弹性;合成树脂与沥青交互作用,可增强沥青内部的黏聚力,进而提高了沥青的高温性能及抗老化性能。     

生物质油温拌沥青制备工艺及性能研究

关于生物质油温拌沥青制备工艺的研究较少,合理的制备工艺是生物质油温拌沥青性能发挥的重要保证。采用生物质油与70#、90#基质沥青制备温拌沥青,通过熵权Topsis法确定了生物质油温拌沥青的最佳制备工艺;通过动态剪切流变试验和弯曲梁流变试验评价了生物质油温拌沥青的高、低温性能;通过红外光谱与沥青四组分试验研究了生物质油温拌沥青的温拌机理,结果表明,生物质油温拌90#、70#基质沥青最佳制备工艺均为剪切温度130 ℃,剪切速率1 500 r/min,剪切时间10 min,发育时间15 min;生物质油的掺加降低了沥青的高温性能,但提高了低温性能;生物质油与沥青混合过程主要为物理共混,生物质油提高了沥青胶团的分散度,导致沥青组分发生了迁移,使得沥青性能发生变化。     

SEBS改性沥青的路用性能研究

为了改善沥青混合料的路用性能,选择经在SBS基础上对聚丁二烯加氢得到的SEBS作为新型沥青改性剂,采用高速剪切法制备出不同掺量(0%、4%、5%、6%、7%、8%)SEBS改性沥青。通过针入度、软化点、延度、布氏旋转黏度、短期老化模拟(RTFOT)等试验对其温度敏感性、高温稳定性、低温抗裂性、粘滞性以及抗老化性等对比分析,综合评价其路用性能。试验结果表明,SEBS作为改性剂不仅能显著降低改性沥青的温度敏感性,还能有效提高其高温稳定性、稠度和黏度,并随着改性剂掺量的增加改善效果愈发显著;对改性沥青的低温抗裂性和抗老化性能相较于基质沥青均有显著的改善作用,但当掺量高于5.0%以后开始呈现下降趋势;综合考虑性能和经济效益,推荐SEBS作为沥青改性剂的最优掺量为5.0%。     

岩沥青与SBS复合改性高黏沥青的配比研究

以中海A H-70#基质沥青为基本原料,采用中东天然岩沥青与SBS改性剂复合改性制备高黏沥青.通过均匀设计的方法设计岩沥青与SBS改性剂的复配材料组成,并采用针入度试验、延度试验、软化点试验、60℃动力黏度试验、布氏黏度试验以及DSR试验对复合改性高黏沥青的性能进行测试.结果表明:针入度和延度受岩沥青掺比的控制影响较大;而软化点受SBS改性剂掺比的控制影响较大;复合掺量与60℃动力黏度、布氏黏度以及抗车辙因子均成正相关关系.基于试验分析,采用SPSS软件建立回归模型,运用MATLAB软件计算分析得到天然岩沥青与SBS改性剂的最佳复合掺配比例分别为:5.4％和6.4％.     

生物质油温拌石油沥青效果评价及机理分析

以节约能源、保护环境、改进温拌技术水平为目的,采用价格低廉、绿色环保的生物质油为温拌剂,对70#京博、70#伦特、90#伦特石油沥青进行温拌,通过旋转黏度实验及针入度、软化点、10℃延度等指标确定温拌效果最佳的生物质油及其最佳掺量范围;通过动态剪切流变实验和弯曲梁流变实验,评价最佳生物质油温拌石油沥青的高、低温流变性能;通过红外光谱实验,研究3种生物质油对石油沥青的作用机理;通过四组分分析方法,研究生物质油A、B、C降黏效果差异的原因.黏度实验结果表明,3种生物质油中,4％ 掺量的生物质油A能够使70#京博、70#伦特、90#伦特石油沥青的135℃黏度降低30％ 以上,降黏效果最佳,生物质油B、C降黏幅度达不到温拌剂要求的30％,效果较差;三大指标实验结果表明,生物质油A对3种石油沥青最佳掺量范围为2％ ～5％;流变性能实验结果表明,生物质油A提高了3种石油沥青的低温抗裂性能,降低了高温抗车辙性能;红外光谱结果表明,掺加生物质油A、B、C后的70#京博、70#伦特、90#伦特石油沥青,光谱图均未出现新的特征峰,因此3种生物质油与石油沥青混合过程为物理变化;四组分分析结果表明,生物质油A具有较高含量的饱和分,削弱了沥青胶团体系的引力场,增加了沥青胶团的分散度,从而导致沥青黏度降低,而生物质油B、C饱和分含量较低,分散胶团的能力差,降黏效果较差.     

全透式沥青路面专用高黏度改性沥青性能对比

为了制备一种全透式沥青路面专用高黏度改性沥青,采用自制改性粒子(SR)与SBS粒子为复配改性剂,对基质沥青进行复合改性。通过荧光显微照相、针入度试验、延度试验、软化点试验、薄膜老化试验、动力黏度试验及布氏黏度试验等,对自制高黏度改性沥青性能进行表征,并与SK90#基质沥青、橡胶沥青、SBS改性沥青进行性能对比。结果表明:各改性材料在基质沥青中分散良好,自制高黏度改性沥青中的SR粒子作为高弹嵌挤单元提高了沥青交联网状结构的稳定性;与基质沥青相比,改性沥青具有较高的软化点和延度,以及较低的针入度(25℃);自制高黏度改性沥青的动力黏度高达230kPa·s,明显高于橡胶沥青和SBS改性沥青;动态剪切流变试验(DSR))中自制高黏度改性沥青高温分级达到PG82℃,较SBS改性沥青和橡胶沥青提高1个等级,较基质沥青提高4个等级,高温变形可恢复性能最强;4种沥青的原样和薄膜老化后沥青中以自制高黏度改性沥青的车辙因子随温度变化最为缓慢,高温敏感性最弱,耐老化性能优异;弯曲梁流变试验(BBR)中,SBS改性沥青和自制高黏度改性沥青的低温分级均达到PG-18℃,较基质沥青和橡胶沥青高1个等级,但自制高黏度改性沥青的蠕变劲度较小,蠕变速率较大,具有更强的低温柔性。     

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。     

碳纳米管/SBS复合改性沥青的性能

为了弥补SBS改性沥青存在的贮存稳定性差以及抗紫外光老化性能差等缺陷,发挥碳纳米管在复合材料增强方面的优势,采用高速剪切法制备了碳纳米管/SBS复合改性沥青。通过测试不同掺配比例时各试样的针入度、延度和软化点,分析了碳纳米管对SBS改性沥青高低温和感温性能的影响。采用动态剪切流变试验、弯曲梁流变试验以及布氏黏度试验,测试了改性沥青的高温流变、低温蠕变以及施工和易性等性能。运用紫外环境箱进行加速光老化试验,评价了碳管在抗紫外老化中的作用。研究结果表明,碳管可以提高SBS改性沥青的软化点、黏度,提升高温流变性能和抗紫外老化性能,而对延度和低温蠕变性能基本无影响;碳管掺量为1%时,复合改性沥青综合性能较为优异。     

白炭黑对SBS改性沥青及沥青混合料性能影响

为了探明白炭黑对SBS改性沥青及沥青混合料性能的影响规律,研究采用白炭黑作为原材料,制备不同白炭黑掺量下的SBSI-D改性沥青,进行48 h离析软化点差、黏度、延度、针入度、软化点及老化后技术指标检测,并进行不同白炭黑掺量的SMA-13沥青混合料的动稳定度、TSR、残留稳定度、破坏应变、飞散损失及析漏损失试验。试验结果表明:白炭黑能够有效地提高SBS改性沥青的热存储稳定性、高温性能、粘滞性及抗老化性能;白炭黑能够提高SBS改性沥青混合料高温稳定性、水稳定性,减小析漏损失及飞散损失,对低温性能略有提升。     

SBS-胶粉-HDPE复合改性沥青制备工艺

采用SK-90~#基质沥青,通过正交试验设计选择6个试验变量,制备复合改性沥青,并采用灰色关联分析法对其技术指标测试结果进行分析,得出复合改性沥青的最佳制备工艺参数.结果表明:基质沥青经过SBS-胶粉-HDPE复合改性后,针入度大幅度降低,软化点和5℃延度得到不同程度的提高,并且第22组弹性恢复率高达60%,弹性较好;通过灰色关联分析,确定制备SBS-胶粉-HDPE复合改性沥青的最佳工艺参数如下:改性剂SBS掺量为5.0%,改性剂胶粉掺量为20.0%,改性剂HDPE掺量为4.5%,剪切速率为4 500 r·min~(-1),剪切时间为45 min,剪切温度为170℃;在高温剪切的作用下,SBS和HDPE相互缠绕联结,形成以胶粉作为填充物的三维网状结构,其中聚合物作为分散介质,沥青作为分散相,从而使复合改性沥青的整体性能得到提高.