SBS/废胶粉复合改性沥青的性能

以AH-70为基质沥青,加入经糠醛抽出油预溶胀的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS),外掺胶粉制备复合改性沥青(SBS/CRMA)。通过正交试验考察糠醛抽出油掺量、胶粉掺量、搅拌温度和搅拌时间对改性沥青性能的影响,采用动态剪切流变仪对SBS/CRMA、SBS改性沥青(SBSMA)和胶粉改性沥青(CRMA)的流变性能进行分析,并通过荧光显微镜观察SBS/CRMA的微观结构。由正交试验得到最优方案为:糠醛抽出油掺量8%(质量分数)、胶粉掺量25%(质量分数)、搅拌温度210℃和搅拌时间2.5h。在最优方案下制得SBS/CRMA的5℃延度为327mm、软化点为78.0℃、弹性恢复91.6%。SBS/CRMA在低温下更柔韧,高温下更坚硬,温度敏感性降低,抗车辙形变能力增强。结合荧光显微镜结构图,提出了SBS/CRMA的三维网络结构模型。     

岩沥青复合改性沥青流变性能

为改善岩沥青改性沥青的流变性能,使其更好地应用于实际工程,分别添加不同掺量的胶粉、SBS和岩沥青,制备得到胶粉/岩沥青复合改性沥青(CR/RACMA)和SBS/岩沥青复合改性沥青(SBS/RACMA),采用针入度、软化点和黏度试验筛选改性剂掺配方案,应用频率和温度两种扫描模式下的动态剪切流变(DSR)和弯曲梁流变(BBR)试验分析岩沥青复合改性沥青的流变性能,利用Black曲线探讨岩沥青复合改性沥青的时温等效原理有效性及黏弹特性,并通过多应力蠕变恢复试验评价岩沥青复合改性沥青的抗永久变形能力.结果表明,CR/RACMA较SBS/RACMA具有更好的高温性能和温度敏感性;CR/RACMA较SBS/RACMA具有更优的PG分级,其中添加18%胶粉和5%岩沥青的CR/RACMA的PG分级最优;SBS/RACMA具有更加明显的时温依赖性,而CR/RACMA不适用于时温等效原理;CR/RACMA较SBS/RACMA具有更高的弹性成分和更小的不可恢复应变,其中添加18%胶粉和5%岩沥青和添加14%胶粉和12%岩沥青的复合改性沥青表现出相近的抗永久变形能力.综合流变性能试验分析得到18%胶粉和5%岩沥青是岩沥青复合改性沥青的合理掺配.     

SBS/胶粉复合改性新疆沥青制备及性能评价

为解决新疆沥青与SBS、胶粉相容性差,SBS对其难以改性等技术问题,提高新疆交通建设中废料利用水平,采用SBS、胶粉对克拉玛依(KLMY)、塔河(TH)调和沥青进行复合改性,制备了SBS/胶粉复合改性新疆调和沥青,优化其制备工艺,确定适用于新疆炎热地区及严寒地区的SBS/胶粉复合改性新疆沥青掺配方案;采用动态剪切流变(DSR)试验、多应力重复蠕变恢复(MSCR)试验、弯曲梁流变(BBR)试验、线性振幅扫描(LAS)试验、布氏旋转黏度试验,对比评价了SBS/胶粉复合改性新疆沥青、SBS改性沥青和橡胶改性沥青的高温流变性能、低温流变性能、疲劳性能和黏温特性。结果表明：优化后的SBS/胶粉复合改性新疆沥青制备工艺为沥青分2次剪切;适用于新疆严寒地区的复合改性沥青(SBS/CR-N)掺配方案为KLMY90∶TH60=2∶3、掺量15%胶粉(质量分数,下同)、3%SBS、2%PR-1助剂、4%相容剂SH、0.12%稳定剂SWD;适用于新疆炎热地区的复合改性沥青(SBS/CR-S)掺配方案为KLMY90∶TH60=2∶3、15%胶粉、3.5%SBS、2%PR-1助剂、3%相容剂SH、0.12%稳定...     

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。     

复合改性硬质沥青的制备及微观结构

以秦皇岛AH-70为基质沥青,外掺改性胶粉、SBS和硬沥青制备复合改性硬质沥青,考察制备方法(四步剪切法和三步剪切法)、剪切时间及外掺剂对其性能的影响,对制备过程中的微观相态进行研究。结果表明:四步剪切法所制备的复合改性硬质沥青性能优于三步剪切法,每步较合适的剪切时间为60、60、30和20 min,在此工艺条件下,胶粉、SBS和硬沥青的掺量分别为20%、2%、20%,所制备的复合改性硬质沥青的性能均满足浇注式沥青的指标要求;复合改性硬质沥青的制备是一个复杂的物理化学过程,既存在物理共混又发生化学反应,同时制备过程中其相态结构发生转变,由沥青为连续相、SBS为分散相,转变为沥青和SBS为双连续相,最后又转变为沥青连续相、SBS分散相。     

废胶粉/APAO复合改性沥青性能

为了研究废胶粉(WTR)与非晶态α-烯烃共聚物(APAO)对沥青复合改性的效果以及其最优加工工艺。首先采用高速剪切法制备多组不同掺量的WTR/APAO复合改性沥青;然后测定WTR/APAO复合改性沥青的针入度、软化点、黏度、弹性恢复,同时进行了存储稳定性分析与荧光显微镜微观检测;最后通过正交试验确定WTR/APAO复合改性沥青最优加工工艺。研究结果表明:WTR与APAO的掺量(质量分数,下同)分别为15%与4%时,WTR/APAO复合改性沥青的针入度比基质沥青降低了36.8mm,软化点增加了22.9℃,弹性恢复增加了67%,黏度(180℃)增加81%,且其各项指标均满足橡胶沥青评价指标要求;加入适量的WTR与APAO后基质沥青的高温性能和可恢复变形能力得到明显提高,WTR/APAO复合改性沥青具有较好的改性效果;与WTR单独改性相比,加入APAO能使针入度进一步减小,软化点、黏度与弹性恢复进一步增加,APAO的加入能进一步提升WTR的改性效果;加入4%的APAO后,WTR/APAO复合改性沥青比仅掺入15%的WTR改性沥青的软化点降低了3.3℃,APAO的加入能显著提高废胶粉改性沥青的存储稳定性,弥补了废胶粉改性沥青的不足;APAO不仅增进了WTR的分散程度,而且改善了WTR与沥青相的相容性。WTR/APAO复合改性沥青最优加工工艺基本参数为:先加入WTR,后加入APAO,控制剪切温度190℃,剪切时间90min,剪切速度5 000r/min。     

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。     

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.     

SBS改性沥青与石料的剪切性能

针对水煮法评价SBS改性沥青与石料间黏附性的局限性,以沥青与石料的黏结机理分析为基础,设计了基于剪切试验的沥青与石料黏附性评价方法,提出了以剪切强度作为黏附性定量评价指标,通过剪切试验,验证了剪切强度指标的可行性,分析了SBS改性剂类型、掺量和试验温度对SBS改性沥青与石料黏结作用的影响.结果表明:SBS的掺入显著改善了沥青与石料的黏结作用;随SBS掺量的增加,改性沥青与石料的黏结作用有明显的增大,当掺量为4%时,SBS改性沥青与石料的剪切强度较基质沥青提高约100%;同时,也说明剪切强度指标可定量评价沥青与石料的黏结效果,从而为改性沥青的性能评价和质量控制提供参考.     

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.     

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.     

废胎胶粉复合改性高黏沥青复配体系

为研究胶粉复合改性高黏沥青复配体系的显著性影响程度及机理,选择废胎胶粉种类、废胎胶粉掺量、SBS掺量、补强剂掺量、增塑剂掺量5个试验变量制备复合改性高黏沥青。设计五因素四水平正交试验,通过极差分析研究各因素对改性沥青针入度、延度、软化点、黏韧性和60 ℃动力黏度5个技术指标的影响。结果表明：补强剂掺量对针入度影响最大,增塑剂次之;胶粉掺量对60 ℃动力黏度影响最大,与补强剂协同作用于软化点;SBS掺量对延度影响最大;粘韧性无明显规律。综合考虑各因素,得出胶粉合金添加剂的较优制备方案是：选择卡车轮胎胶粉,各物料以质量分数计,废胎胶粉：SBS：补强剂：增塑剂=100:24:10:19。较优制备方案下,通过双螺杆挤出工艺制备胶粉合金高黏添加剂,且掺量为25%时,废胎胶粉复合改性高黏沥青表现出优秀的高低温性能,沥青黏度和路用性能明显提升。     

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．     

用于排水沥青路面的高黏度改性沥青的制备及性能

为制备出适用于排水沥青路面的高黏度改性沥青,并降低使用成本,运用熔融共混工艺,将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、天然增黏树脂(TR)以及少量增塑剂混炼得到新型热塑性高黏度改性剂(N-HVM),用其制备新型高黏度改性沥青(N-HVA),并对其改性效果进行研究。选用传统TPS-HVA、SINOTPS-HVA作为对照组进行对比分析。首先通过针入度、软化点、5℃延度、60℃动力黏度、135℃布氏黏度、弹性恢复试验研究不同N-HVM掺量对沥青常规物理性能的影响,确定出N-HVM的最佳掺量范围;其次通过黏度试验分析高黏度改性沥青的黏流特性,借助傅里叶变换红外光谱(FTIR)试验、差示扫描量热(DSC)试验探析高黏度改性沥青的改性机理;最后利用动态剪切流变(DSR)试验和弯曲梁流变(BBR)试验评价高黏度改性沥青的高低温流变性能。试验结果表明：N-HVM最佳掺量(质量分数,下同)范围为14%～18.5%,制备的高黏度改性沥青常规物理性能满足规范要求。N-HVM的成本仅为市售高黏改性剂TPS、SINOTPS的30.8%、67.1%,能够显著降低高黏度改性沥青的使用成本。基质沥青与N-HVM...     

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。     

胶粉/SBS复合改性沥青性能评价及改性机理

采用高速剪切法制备了复合改性沥青,其中胶粉掺量分别为7%,10%,13%和16%.通过沥青三大指标及弯曲梁流变试验发现:复合改性沥青的高温稳定性及抗高温变形能力优于单一的SBS改性沥青,但是其低温性能未得到改善.动态剪切流变试验结果表明:复合改性沥青的黏弹性力学性能也得到一定的提升.同时,借助荧光显微镜、红外光谱仪等微观手段对改性机理进行研究,结果证明:胶粉在改性过程中发生物理溶胀反应,由颗粒状变成网状;在改性过程中没有新的官能团产生,但是红外光谱特征峰的峰值发生变化,表示反应过程有化学键打开,在高温与高速剪切条件下,与胶粉发生枝接反应.结合宏观与微观试验,胶粉的合适掺量为10%～13%.     

基于聚辛烯/硫磺的橡胶沥青性能提升技术

为了解掺入聚辛烯与硫磺对橡胶沥青性能的提升效果,以橡胶沥青的抗车辙因子G~*/sin(δ)、软化点及5℃延度值作为评价指标,基于四因素三水平正交试验探究剪切速率、胶粉掺量、剪切时间和剪切温度对沥青高低温性能的影响,并采用优化的工艺参数制备不同掺量(质量分数,下同)聚辛烯(0.5%、1.0%、1.5%)与硫磺(0.1%、0.5%)的橡胶沥青。通过软化点、动态剪切流变(58℃)、动力黏度(60℃)等指标评价其高温性能;开展不同温度下的弯曲梁流变试验研究其低温性能;通过弹性恢复及离析试验分析其弹性恢复能力与储存稳定性,并综合相关性能试验结果推荐聚辛烯与硫磺的最佳掺量。研究结果表明:胶粉掺量的增加可改善沥青高低温性能,剪切时间的延长与剪切温度的增加对橡胶沥青高低温性能影响不显著,剪切速率的加快会降低沥青低温性能,故制备工艺选取胶粉掺量为20%,剪切时间为60 min,剪切温度为180℃,剪切速率为1 000 r/min;单独掺入硫磺对橡胶沥青的高温性能、弹性恢复能力几乎没有影响,与聚辛烯双掺改性则可以改善橡胶沥青的性能,且掺量越高其性能改善效果越显著;不同掺量的聚辛烯与0.1%硫磺双掺可改善橡胶沥青低温性能,同时提升其储存稳定性,在聚辛烯掺量为1.0%条件下效果最优。因此,建议使用0.1%的硫磺和1.0%的聚辛烯制备复合改性橡胶沥青。     

橡胶沥青结合料性能正交试验

为了合理有效地选择橡胶沥青结合料制备过程中的胶粉掺量、外掺剂掺量及制备工艺参数,对其进行了多项性能的"4因素3水平"正交试验,分析了剪切时间、剪切温度、胶粉掺量及硫掺量对各项性能变化趋势及影响程度,并确定了各项制备工艺参数及外掺剂的优化组合方案。研究结果表明:胶粉掺量对橡胶沥青结合料各项性能均有显著影响,增加胶粉掺量能有效提高其高温性能,但同时降低其低温性能与弹性恢复能力,其最佳掺量应为20%~25%;剪切时间应在30min以上以保证胶粉充分溶胀,但剪切时间过长会导致橡胶沥青各项性能的显著降低,剪切时间应在30~60min之间;增大硫掺量能抑制橡胶沥青中的脱硫反应,在一定程度提高橡胶沥青高温性能,但过大的硫掺量会造成低温性能的显著下降,橡胶沥青中硫掺量宜小于胶粉掺量的0.6%;橡胶沥青室内制备参数及外掺剂含量存在优化组合方案。     

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。     

水-热作用下胶粉改性沥青汉堡车辙高温性能

橡胶类改性沥青混合料的高温性能一直是中外研究的热点问题。采用浸水汉堡车辙试验,针对普通橡胶沥青、溶解性(terminal blend, TB)胶粉改性沥青及TB复合改性沥青混合料在水-热综合作用下的抗车辙性能进行评价与对比。实验结果表明,对于传统橡胶沥青来说,其在浸水条件下的高温抗车辙性能随着掺量的增大而先下降后上升,掺量从5%变化至20%的过程中,橡胶沥青中的橡胶颗粒对沥青分散体系的性能贡献逐渐增大,橡胶粉掺量推荐采用内掺20%。对于TB胶粉改性沥青混合料,其在水-热综合作用下的抗车辙性能劣于基质沥青混合料,且随掺量的增加而逐步下降。对于苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(styrene butadiene styrene triblock copolymer, TB+SBS)复合改性沥青混合料,SBS的掺入能够显著提高TB胶粉沥青混合料在水-热综合作用下的抗车辙性能,且性能随SBS掺量的增加而提升。根据实验结果,在TB+SBS复合改性沥青混合料中推荐使用20%橡胶沥青,SBS的掺量可根据性能与成本进行综合考虑。