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.     

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.     

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.     

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.     

橡胶粉改性沥青老化性能试验研究

为研究橡胶粉细度、用量及溶胀时间对胶粉改性沥青老化性能影响.试验选用AH-70基质沥青,橡胶粉选用40目、60目和80目,进行沥青老化试验研究.试验结果表明：橡胶胶粉对沥青老化性能有较好的提升作用,但若胶粉在沥青中溶胀时间不够,对沥青改性并非胶粉越细越好.     

橡胶改性沥青储存稳定性试验研究

制作了普通橡胶沥青和脱硫橡胶沥青,并进行了不同储存温度或不同储存时间条件下2种橡胶改性沥青的稳定性试验.研究表明,脱硫橡胶沥青经高温静态储存后比普通橡胶沥青更易离析.经过高速剪切工艺,大颗粒的脱硫橡胶粒在沥青里大多分散成无明显颗粒的细小物质,其胶粉颗粒大小在2种橡胶沥青的性能比较中不产生影响;而普通橡胶粉剪切后基本保持...     

不同来源橡胶粉对橡胶沥青性能影响

为了探究橡胶粉来源及组成对橡胶沥青性能的影响,选用重载卡车轮胎、小轿车轮胎、橡胶鞋底、轮胎胎面和轮胎圈口,采用常温粉碎方法制备5种橡胶粉。通过热重分析方法对5种橡胶粉的成分进行分析,得出各橡胶粉中主要成分及含量。采用甲苯可溶物含量试验,分析橡胶粉在沥青中的降解程度。在此基础上,分别采用弹性恢复试验、动态剪切流变仪(DSR)、低温弯曲梁流变仪(BBR)和测力延度仪对5种橡胶沥青的弹性恢复率、高低温流变性和低温抗裂性能进行评价。研究结果表明:不同来源的胶粉具有不同的成分,轮胎和鞋底橡胶主要包含炭黑和硫化橡胶,硫化橡胶中天然橡胶和合成橡胶的比例存在明显差异;在高温剪切条件下,5种橡胶的甲苯可溶物含量(质量分数,下同)均大于39%,表明橡胶粉在沥青中均存在不同程度的降解行为;由天然橡胶制成的鞋底橡胶粉改性沥青的甲苯可溶物含量为50.97%,明显高于其他几种橡胶沥青;重载卡车轮胎胶粉的甲苯可溶物含量高于小轿车轮胎胶粉,轮胎圈口胶粉的甲苯可溶物含量最低,其在沥青中的解聚过程最微弱;轮胎中的胎圈胶属于硬质胶,其制备的橡胶沥青的弹性恢复性能明显低于其他软质橡胶,重载卡车轮胎胶粉改性沥青的高低温流变性能改善效果最为明显。橡胶粉在沥青中的解聚和溶胀程度共同影响橡胶沥青的性能。     

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。     

TOR橡胶沥青性能试验研究

常规橡胶沥青是一种高效、节能、环保的改性沥青胶结料,但其高温下黏度大,施工和易性与存储稳定性差,而维他连接剂TOR(trans-polyoctenamer rubber reactive modifier)能改善橡胶沥青的性能.制备了常规橡胶沥青和TOR橡胶沥青,并进行高温稳定性、低温抗裂性、弹性恢复性、抗老化性和存储稳定性的对比试验.结果表明,TOR橡胶沥青具有突出的低温抗裂性和存储稳定性.     

冲击碾压、橡胶沥青及应力吸收层组合技术在公路工程中的应用研究

分析了冲击碾压的作用机理、橡胶沥青的生成机理及应力吸收层应用性能.基于"强基薄面"理论,开展了冲击碾压、橡胶沥青及应力吸收层工艺组合技术在公路工程中应用试验研究.结果表明:对淤泥质软弱地基上的填石路堤进行冲击碾压加固是动力压密和动力固结双重作用结果;橡胶沥青的形成机理是胶粉与基质沥青在高温条件下混合后同时发生物理和化学两种反应,但以物理溶胀为主;橡胶沥青应力吸收层具有吸收应力、减缓反射裂缝、防水和增强层间黏结等优良功能.冲击碾压、橡胶沥青和应力吸收层组合技术现场应用效果良好.     

橡胶粉与岩沥青复合干法改性高模量沥青混合料试验研究

为探明不同粒度特征的橡胶粉等量替换布敦岩沥青(BRA)对改性沥青混合料路用性能的影响,采用干法改性工艺拌制Sup-13型沥青混合料,开展了残留稳定度试验、冻融劈裂试验、车辙试验、低温劈裂试验和小梁弯曲试验。结果表明:采用较细粒度的橡胶粉相对较粗粒度的橡胶粉,可减小橡胶粉等量替换部分BRA对沥青混合料残留稳定度和动稳定度的不利影响,并能明显提升改性沥青混合料的劈裂抗拉强度、冻融劈裂抗拉强度比和低温劈裂压缩模量,而低温劈裂压缩变形量有所降低;100目的橡胶粉等量替换BRA,使改性沥青混合料的动稳定度提升了21.2%,小梁低温弯曲的弯拉强度和弯曲劲度模量分别提高了71.8%和87.5%。     

温度对胶粉改性沥青混合料体积参数的影响

对比胶粉改性沥青与SBS改性沥青,采用AC-13C,SMA-13及断级配AR-AC13三种混合料在120~200℃范围内击实,以此涵盖道路施工实际压实温度,模拟路面压实性能.研究结果表明,温度对胶粉改性沥青混合料的体积参数有较大影响,在160~180℃温度区间内,改性沥青混合料的空隙率、VMA与VFA对温度不敏感,提高拌和温度对改善压实质量无实质意义;当温度降至160℃以下时,VMA迅速升高,VFA迅速降低,空隙率也呈现出"直线"的增大趋势,在此阶段提高拌合温度可在一定程度上改善压实质量.     

橡胶粉改性沥青感温性能研究

在分析胶粉改性沥青机理的基础上,通过改变胶粉掺量、细度及制备温度,分析改性沥青软化点变化情况,研究胶粉改性沥青的感温性能。研究表明：胶粉掺量越多,改性沥青针入度越大,胶粉细度越细,改性沥青针入度越大,制备温度越低,改性沥青针入度越小;合适的胶粉掺量、胶粉细度及制备温度,改性沥青能够取得良好的感温性能。     

多聚磷酸改性沥青流变特性及改性机理

采用动态剪切流变、重复蠕变和弯曲梁流变等试验分别对多聚磷酸改性沥青、聚合物改性沥青以及聚合物复配多聚磷酸改性沥青在高、低温状态下的流变特性进行了系统研究.结果表明,多聚磷酸能够改善基质沥青和聚合物改性沥青的高低温性能;多聚磷酸与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性剂在改善沥青高温性能机制上存在明显不同,多聚磷酸的掺入显著增加了沥青的黏度,而对沥青的弹性变形恢复能力贡献较小,而SBS改性剂可大幅度提高沥青的弹性变形恢复能力.采用核磁共振(NMR)试验对多聚磷酸改性沥青的改性机理进行了初步分析,发现多聚磷酸与沥青发生了接枝、磷酸酯化和环化反应,从而改变了沥青的碳链结构和化学结构,宏观上使沥青变得更加黏稠.     

冻融循环条件下外掺剂对沥青混合料水稳定性的影响

为评价外掺剂对沥青混合料水稳定性的影响状况,采用水泥、消石灰、橡胶粉和高分子聚合物对AC-13和AC-16沥青混合料进行掺配,然后在冻融循环条件下通过劈裂强度评价其水稳定性能.首先通过高温稳定性、低温抗裂性及水稳性试验方法,确定了水泥和消石灰的最佳改性含量;其次通过沥青三大指标测试方法、弹性恢复试验及小梁弯曲试验分别获...     

电气石负离子粉改性沥青性能及其改性机理

为探究电气石负离子粉改性沥青的路用性能,采用高速剪切法制备不同电气石负离子粉掺量的改性沥青,并通过常规物理性能试验、多应力蠕变恢复试验(MSCR)、低温弯曲梁流变试验(BBR)及布洛克菲尔德黏度试验对电气石负离子粉改性沥青的高温性能、低温性能及黏温特性进行深入分析.借助XRD射线衍射仪、光学显微镜、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)及差示扫描量热仪(DSC)分别对改性沥青的微观形貌、化学组成及热物性进行表征与分析,从微观角度对电气石负离子粉的改性机理进行分析.结果表明:凭借其优良的热电性及压电性电气石负离子粉能够显著改善沥青的高低温性能及黏温特性,但掺量过高时,改性沥青的低温抗裂性能的改善效果有所下降;电气石负离子粉能够均匀分散于沥青基体中,且形成一种能够有效改善沥青技术性能的类似于海绵状网络的三维结构;相较于基质沥青,改性沥青的玻璃化转变温度T_g与吸热量ΔH均得到了改善,改性沥青呈现出更优的热稳定性;电气石负离子粉与基质沥青之间化学兼容性良好,电气石负离子粉对基质沥青以物理改性为主.     

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.     

硅橡胶粉-SBS复配改性沥青路用性能流变学分析

为了研究硅橡胶粉(silicone rubber powder, SRP)-苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(styrene-butadiene-styrene, SBS)复配改性沥青的高低温性能,复配了9种不同掺配比例的改性沥青。通过常规试验和沥青流变学试验的分析方法,定性定量地分析了硅橡胶粉、SBS掺量对于复配改性沥青黏弹性的影响。分析低温弯曲蠕变试验结果时,为了全面考虑劲度模量变化率和劲度模量,分析了二者的比值和低温连续分级温度,全面准确的分析了复配改性沥青的低温性能。利用多温度下的频率扫描试验,构建复配改性沥青的复数剪切模量的主曲线,在较宽频率范围内分析了不同配合比下复配改性沥青的性能差异,为更好地研究极端频率下的情况,引入改进型CAM(Christensen-Andersen-Marastean)模型,分析了复配改性沥青的高温性能。复配改性沥青的高低温性能良好,推荐使用的复配比例为17.5%SRP+4%SBS。