磷渣微粉基隧道沥青路面阻燃剂的制备及其性能试验

针对隧道沥青路面防火安全问题,配制了6种磷渣微粉基材阻燃剂A~F。通过DSC试验评价了各阻燃剂阻燃性能,选出了最优阻燃剂;对掺入不同掺量的阻燃改性沥青进行路用性能试验和极限氧指数试验,分析了阻燃剂最佳掺量和阻燃效果;采用锥形热试验对阻燃沥青混合料进行阻燃性能研究。试验结果表明,阻燃剂D,F有明显的两个吸热峰;阻燃剂D和F的加入使沥青的氧指数得到显著的提高;不同掺量阻燃剂D,F的加入,能够满足沥青路用性能的要求,阻燃剂的最佳掺量为8%;与非阻燃改性沥青混合料相比,阻燃改性沥青的引燃时间变长,热释放速率减缓,总释热量全过程低于非阻燃沥青混合料。阻燃剂D,F的加入对沥青及沥青混合料的阻燃效果明显,且阻燃剂D阻燃效果最优。     

ATH/MMT阻燃剂对沥青混合料性能的影响

为降低公路隧道沥青路面存在的火灾隐患,提升公路隧道沥青路面阻燃性能,采用金属氢氧化铝(ATH)和蒙脱土(MMT)复掺制备SBS改性阻燃沥青混合料,通过氧指数试验、直接燃烧试验、车辙试验、低温弯曲试验、冻融劈裂试验等方法,分析ATH/MMT复掺阻燃剂对沥青混合料的阻燃抑烟性能和路用性能影响。研究结果表明:ATH/MMT复掺阻燃剂可以将沥青材料的极限氧指数从21.2%提升至25%以上,使沥青材料燃烧级别达到难燃级别,基本可达到自熄材料的标准;掺加ATH/MMT复掺阻燃剂可以减少沥青混合料的燃烧持续时间,MMT和ATH的掺量(质量分数,下同)分别为3%、10%的复掺阻燃剂,其混合料的燃烧时间可以缩短近1倍;能降低沥青混合料的燃烧质量损失率,保证燃烧后的马歇尔试件结构的完整,并可提升沥青混合料的燃烧残留马歇尔稳定度,使沥青混合料燃烧后仍具有较好的力学性能;同时还可降低沥青混合料燃烧过程中挥发性有机化合物(VOC)的挥发量和峰值浓度,加快VOC产物的扩散速度;ATH/MMT阻燃剂可以显著改善沥青混合料的阻燃抑烟性能,且其可有效改善沥青混合料的高温稳定性和水稳定性,但是会在一定程度上降低混合料的低温抗裂性,虽仍能满足较高的路面性能要求,但其阻燃剂掺量不宜过大。     

利用印尼布敦岩沥青制备改性沥青

目的研究配料比、表面活性剂及反应时间、温度等因素对油分回收率的影响;测试改性沥青的结构,针入度、软化点及延度;分析SBS改性沥青、硅藻土改性沥青结构.方法以减压渣油作溶剂,提取印尼布敦岩沥青中油分;用提取的岩沥青油分制备改性沥青,通过红外光谱图、扫描电镜照片分析其结构.结果当布敦岩沥青与减压渣油的配料质量比为1∶1.5,表面活性剂w=0.5%,反应时间2 h,反应温度140℃时,油分回收率可高达90.1%;随改性剂SBS掺量的增大,改性沥青的针入度降低,软化点升高,延度有所改善;随硅藻土掺量的增大,改性沥青针入度大大降低,软化点升高,延度降低.当SBS掺量为1%~2%时,SBS改性沥青各项性能得到明显改善;当硅藻土掺量为12%~15%时,试验结果最佳.结论利用减压渣油提取布敦岩沥青中的油分,经过滤得到的渣油与油分的混合物,无需再做分离处理,即可进行改性实验.与常规方法相比,不仅提高了回收率,而且降低了生产成本;利用布敦岩沥青油分制备改性沥青,不但拓展了改性沥青的研制方法,而且提高了布敦岩沥青的使用价值..     

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。     

法赛对SBS改性沥青高低温性能的影响

为研究法赛(温拌沥青添加剂)对SBS改性沥青高低温性能的影响,采用软化点试验、动态剪切流变试验、延度试验以及弯曲梁流变试验,以测试其高低温性能的变化。试验结果表明:掺加法赛温拌剂后,SBS改性沥青的软化点和破坏温度值提升的最大幅度分别为16.0%和16.2%,使其高温性能得到较大的改善;但同时其延度和弯曲流变性能降低,低温抗裂性能变差。建议法赛温拌剂的合理掺量为3%。     

温拌阻燃沥青阻燃机理的红外和热重差热分析

采用Sasobit温拌剂、氢氧化铝(ATH)、有机蒙脱土(OMMT)和基质沥青制备复合温拌阻燃沥青,通过傅里叶红外光谱(FTIR)扫描、热重分析法(TG)和差热分析法(DSC)等微观测试方法,研究了温拌剂和阻燃剂的协调增效作用和阻燃机理.结果表明：温拌剂和阻燃剂对基质沥青的改性作用以物理改性为主;阻燃剂的加入使得沥青热稳定性和阻燃、抑烟能力增强,且阻燃和抑烟效果会随着复合阻燃剂掺量的增加而提升;阻燃剂在沥青表面形成隔离层,具有裹附效果,有效地降低沥青燃烧的热流率,表现出良好的阻燃效果和燃烧控制效应;ATH和OMMT两种阻燃剂复配后具有协同阻燃作用,其阻燃机理主要为中断热交换阻燃机理和凝聚相阻燃机理两个方面;当复合阻燃剂掺量为8%时,沥青具有良好的阻燃和抑烟性能以及经济性.     

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。     

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...     

废机油再生SBS改性沥青性能及再生机理

为研究废机油对老化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(styrene-butadiene-styrene, SBS)改性沥青的再生效果及再生机理。采用沥青加速老化试验模拟长期老化过程制备老化SBS改性沥青,分别添加不同含量的废机油制备再生沥青,并结合沥青物理性能、流变性能试验评价再生SBS改性沥青性能。在此基础上,采用红外光谱试验、四组分分析试验、荧光显微分析试验探究废机油再生SBS改性沥青机理。研究结果表明：老化后SBS改性沥青针入度与延度降低,软化点与粘度增加,废机油的掺入将会增加老化SBS改性沥青针入度与延度,降低软化点与粘度,且与废机油掺量呈正比;废机油的使用将会降低再生SBS改性沥青的高温流变性能,提高再生SBS改性沥青的疲劳寿命;废机油能够降低老化SBS改性沥青劲度模量,对蠕变速率指标影响不显著;SBS改性沥青在老化过程中SBS发生破坏,沥青中的羰基与亚砜基含量增加,而废机油的掺入将会降低老化沥青中羰基与亚砜基含量,属于物理再生过程;SBS改性沥青老化后,饱和分、芳香分含量减少,胶质、沥青质含量增加,而废机油掺入后影响则反之;废机油的掺加将会使断裂的SBS分子部分溶胀,恢复沥青性能。     

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。     

改性沥青中SBS含量电化学检测法抗干扰指标

为了辨别SBS改性沥青中是否掺加SBS类似物或沥青类似物,排除其对改性沥青中SBS含量电化学检测方法的干扰。以橡胶粉、糠醛抽出油和芳烃油为干扰剂加入改性沥青中,模拟不良沥青生产商为降低SBS掺量而使用其生产改性沥青的情况。对不同SBS掺量的改性沥青标准样品进行SBS含量电化学分析试验,建立标准样品滴定体积与SBS掺量标准曲线。同时,对不同SBS掺量的改性沥青标准样品分别进行针入度、延度、软化点、弹性恢复和135℃运动黏度试验,拟合出各技术指标与SBS掺量标准曲线。然后,对不同干扰剂掺量的改性沥青分别进行SBS含量电化学检测和上述性能试验,并建立相应的关系曲线。将掺干扰剂的改性沥青试验关系曲线与改性沥青标准样品试验标准曲线进行对比分析,得到能够识别改性沥青中是否添加上述干扰剂的指标,并对提出的改性沥青中SBS含量电化学检测方法的抗干扰指标进行了可靠性分析。结果表明:延度可用于识别改性沥青中是否掺加了橡胶粉,延度和软化点2个指标可用于识别改性沥青中是否添加了糠醛抽出油和芳烃油,且延度和软化点与SBS含量的相关系数均达0.937以上,通过了显著性检验。     

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。     

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.     

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。     

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％.     

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.     

基于动态剪切流变试验的硅粉/SBS复合改性沥青性能分析

为研究硅粉与SBS复合改性沥青的流变性能,对不同Si O2含量的硅粉进行沥青3大指标试验,通过动态剪切流变实验(DSR)对基质沥青、硅粉改性沥青、SBS改性沥青和硅粉/SBS复合改性沥青进行流变性能指标测定,并对硅粉掺量为2%、4%、6%、8%的硅粉/SBS复合改性沥青进行系统研究。试验研究表明:硅粉的加入可有效提高复合改性沥青性能,并且Si O2含量越高改性沥青的性能越好。在DSR流变试验中,相同温度下,硅粉的加入使得复数剪切模量G*以及抗车辙因子G*/sinδ均有所上升;硅粉掺量的增加使得复数剪切模量G*以及抗车辙因子呈先增大后减小的趋势,加入掺量为6%硅粉的得到的复合改性沥青性能最优。     

BFR-Ti和ZB协同阻燃隧道路面沥青的阻燃性能及机理

以钛酸酯改性沥青阻燃剂BFR-Ti和阻燃增效荆硼酸锌ZB为助荆,以SBS改性沥青为母体制备隧道阻燃沥青,通过氧指数法、烟密度法、锥形量热法和热重分析等方法系统研究了BFR-Ti与ZB协同阻燃SBS改性沥青的燃烧性能,探讨了二者的协同阻燃机理.结果表明,与SBS改性沥青/BFR-Ti相比,SBS改性沥青/BFR-Ti/ZB体系的氧指数略有上升,烟密度、热释放速率(HRR)、质量损失速率(MLR)以及有效燃烧热(EHC)等指标均明显下降,实际成炭量增加;SBS改性沥青/BFR-Ti具有显著的吸热阻燃机理和凝聚相阻燃机理的特征,SBS改性沥青/BFR-Ti/ZB是以凝聚相阻燃机理为主,兼具协效阻燃和吸热阻燃机理.     

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.     

特立尼达湖沥青/热塑性丁苯嵌段共聚物复合改性沥青混合料改性机理及性能

为弥补特立尼达湖沥青（Trinidad Lake asphalt,TLA）在某些性能方面的不足,考虑加入热塑性丁苯嵌段共聚物（styrene-butadiene-styrene,SBS）改性剂进行改善。首先,从微观及化学组成分析了TLA的改性机理。然后,对TLA和TLA/SBS复合改性沥青性能分别进行了测试,并对不同TLA掺量下的TLA/SBS沥青混合料进行了动稳定度、稳定度、水稳性、低温抗裂性、抗疲劳、动态模量等指标的试验。结果表明,复合改性显著的改善了基质沥青的软化点、延度、黏度指标,一般在45%以上;复合改性后的沥青混合料各项指标都得到了明显的提升,特别是高、低温稳定性、抗疲劳性能、动态模量提升幅度在13%~86%,具有良好的路用性能。最后,得出了沥青混合料中的SBS最佳掺量应为5%,TLA掺量为20%。