纳米ZnO/SBS改性沥青储存稳定性及其机理分析

为了改善纳米氧化锌/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(ZnO/SBS)改性沥青的热储存稳定性,选用两种基质沥青、两种SBS的纳米ZnO/SBS改性沥青,通过离析试验,研究分析了纳米ZnO/SBS改性沥青的制备工艺、基质沥青种类、SBS类型及掺量、纳米ZnO掺量等因素对纳米ZnO/SBS改性沥青稳定性的影响.采用表面稳定剂改善纳米ZnO/SBS改性沥青的热储存稳定性,利用荧光显微图像分析了纳米ZnO/SBS改性沥青的稳定机理.结果表明,纳米ZnO/SBS改性沥青离析主要是由于SBS的离析所引起,纳米ZnO的加入在一定程度上改善了SBS改性沥青热储存稳定性,但是效果甚微;添加稳定剂可以制得热储存稳定性良好的纳米ZnO/SBS改性沥青.     

微胶囊沥青混合料自愈性能

为揭示微胶囊沥青混合料自愈性能的影响因素,为微胶囊沥青混合料设计与性能提升提供依据,采用原位聚合法合成了以三聚氰胺-尿素-甲醛树脂(MUF)为囊壁、低品质植物油为囊芯的微胶囊,制备微胶囊沥青混合料并评价其自愈性能。针对不同沥青类型、不同微胶囊掺量、不同愈合温度、不同愈合环境以及不同愈合时间的微胶囊沥青混合料,基于三点弯曲的断裂-愈合-断裂试验,以愈合前后的断裂强度恢复率(HS)作为评价指标,研究了微胶囊沥青混合料的自愈合效果,揭示了微胶囊掺量、服役条件(愈合温度、愈合时间、水分和氯盐侵蚀)、材料属性(沥青种类)对其自愈性能的影响规律。结果表明：微胶囊基质沥青混合料的自愈合能力优于微胶囊SBS改性沥青混合料,随着愈合时间的延长、愈合温度的升高和微胶囊掺量的增加,微胶囊沥青混合料的愈合效果均越来越好;对于普通沥青混合料,浸水和盐溶液均会降低其自愈性能,并且SBS改性沥青混合料的耐盐性较高。微胶囊基质沥青混合料的HS随氯盐浓度的增加先降低后增加,SBS改性沥青混合料的HS则一直增加,这是由高浓度氯盐环境加速微胶囊破裂所致。该研究在揭示浸水及氯盐环境下微胶囊沥青混合料自愈合性能影响规律的同时,...     

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。     

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.     

高黏改性沥青宏观自愈合性能

本文采用动态剪切流变试验结合分子扩散理论,研究高黏改性沥青的宏观自愈合性能。通过愈合时间增加沥青胶结料的复数模量与原样沥青胶结料复数模量比值来评价沥青胶结料的愈合程度,并建立愈合本征方程,描述不同高黏沥青的瞬时愈合性能。结果表明：在整个愈合历程中,添加高黏改性剂对沥青的愈合性能具有积极意义;随着愈合时间的增加,高黏改性沥青的自愈合行为主要发生在裂纹界面愈合的前10min,后期愈合程度较小;通过愈合本征方程可以看出,添加高黏改性剂对提升沥青的瞬时愈合性能具有良好的作用,其中Ⅰ型高黏添加剂的瞬时愈合百分比增加幅度最大;Ⅱ型高黏改性沥青的整个愈合过程发生前10min,愈合时间的增加对其愈合性能并无太大影响,而Ⅰ型高黏改性沥青与SBS改性沥青在随着时间的增加愈合率依然呈现缓慢增长模式,说明随着时间的变化Ⅰ型高黏改性沥青与SBS改性沥青的愈合现象仍会缓慢继续,在外界荷载作用下Ⅰ型高黏添加剂对提升沥青混合料自愈合性能更加出色。     

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。     

高黏改性沥青的宏观自愈合性能

采用动态剪切流变试验结合分子扩散理论,研究高黏改性沥青的宏观自愈合性能。通过愈合时间增加沥青胶结料的复数模量与原样沥青胶结料复数模量比值来评价沥青胶结料的愈合程度,并建立愈合本征方程,描述不同高黏沥青的瞬时愈合性能。结果表明:在整个愈合历程中,添加高黏改性剂对沥青的愈合性能具有积极意义;随着愈合时间的增加,高黏改性沥青的自愈合行为主要发生在裂纹界面愈合的前10 min,后期愈合程度较小;通过愈合本征方程可以看出,添加高黏改性剂对提升沥青的瞬时愈合性能具有良好的作用,其中Ⅰ型高黏添加剂的瞬时愈合百分比增加幅度最大;Ⅱ型高黏改性沥青的整个愈合过程发生前10 min,愈合时间的增加对其愈合性能并无太大影响,而Ⅰ型高黏改性沥青与SBS改性沥青在随着时间的增加愈合率依然呈现缓慢增长模式,说明随着时间的变化Ⅰ型高黏改性沥青与SBS改性沥青的愈合现象仍会缓慢继续,在外界荷载作用下Ⅰ型高黏添加剂对提升沥青混合料自愈合性能更加出色。     

SBS复合改性沥青存储稳定性与常规性能的灰色关联分析

以改善SBS改性沥青存储稳定为目的,添加有机蒙脱土OMMT、硫磺S和炭黑CB三种添加剂对SBS改性沥青复合改性,分析添加剂种类和掺量对SBS改性沥青存储稳定性以及常规性能的影响,采用灰色系统关联方法分析SBS改性沥青存储稳定性与沥青各项常规性能关系。结果表明:三种添加剂在适宜掺量下都能有效解决SBS改性沥青离析问题;其中OMMT添加剂对SBS改性沥青高温性能改性效果显著;CB添加剂可降低SBS改性沥青对温度的敏感性;灰色关联分析表明不同SBS复合改性沥青的存储稳定性与其常规性能之间的相关性各不相同:SBS/OMMT复合改性沥青SBS/S复合改性沥青SBS/CB复合改性沥青。     

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...     

纳米OMMT/SBS/沥青复合材料的性能研究

采用熔融插层复合法制备了有机蒙脱土(OMMT)/苯乙烯与丁二烯的三嵌段共聚物(SBS)复合改性沥青,利用X-射线衍射仪(XRD)及光学显微镜对复合材料的微观结构进行了分析,讨论了不同质量分数的OMMT对SBS改性沥青物理性能以及对复合材料流变性能的影响,采用示差扫描量热计(DSC)对复合材料的热稳定性进行了研究,并运用离析实验对复合改性沥青的高温贮存稳定性进行了初步探讨。结果表明,OMMT的加入能有效地改善SBS的基本物理性能,提高改性沥青高温抗车辙能力、高温稳定性、耐老化性能以及贮存稳定性等。当OMMT的质量分数为3%时,复合改性沥青的综合性能最优。     

保护胶体对聚甲基丙烯酸甲酯热敏型微胶囊性能的影响

采用乳液聚合法,以聚乙烯醇为保护胶体、染料隐色体为芯材、交联聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为壁材,制备了热敏型微胶囊.利用红外光谱仪、粒度分析仪、扫描电子显微镜、热重分析仪、差示扫描量热仪和紫外-可见分光光度计表征了保护胶体不同质量分数下制备的微胶囊的结构、平均粒径及粒径分布、形貌、热稳定性、玻璃化温度和热敏释放性能等.实验表明,保护胶体质量分数为4.5%时,所制备的微胶囊的平均粒径最小,为189.7 nm,粒径分布最均匀,呈规则的球形,包覆率为95.0%,具有优良的热稳定性和良好的热敏释放行为.     

SBS改性AH-70沥青乳化前后性能及微观结构研究

采用先改性后乳化的工艺制备苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBS)改性乳化沥青,将其蒸发残留物和改性沥青的性能进行对比,并利用荧光显微镜(FM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)及差示扫描量热(DSC)等分析手段,评价改性沥青乳化前后的微观结构及热稳定性变化。结果表明:改性沥青乳化后的软化点5、℃延度及弹性恢复率均减小,离析试验软化点差变大,性质衰减后仍较基质沥青有大幅度提高,符合I-D级规范要求;改性沥青为两相分散均匀的三维网状结构,乳化后沥青和SBS分子之间的交联结构并未发生明显变化,只是有少量SBS大颗粒析出、沥青发生轻微老化,热稳定性稍微变差。     

高掺量SBS改性沥青及其在OGFC中的应用

通过常规沥青指标试验,对不同掺量SBS改性沥青进行测试,并与日本高粘沥青进行对比,发现6%SBS改性沥青的135℃粘度与日本高粘沥青较为接近.采用动态剪切流变仪(DSR)分别进行剪切速率扫描试验和温度扫描试验,对比5%SBS改性沥青、6%SBS改性沥青、日本高粘沥青的零剪切粘度、复数模量和车辙因子.试验结果表明:6%SBS改性沥青零剪切粘度略大于日本高粘沥青,远大于5%SBS改性沥青;日本高粘沥青高温性能优于6%SBS改性沥青.最后通过车辙、飞散、水稳试验对比混合料的性能,试验结果表明:6%SBS改性沥青与日本高粘沥青相比,高温和水稳定性能较为接近;飞散损失略大,但远低于规范上限值.从试验结果分析可知,6%SBS改性沥青用于OGFC混合料是可行的.     

基于粘弹性理论的天然沥青复合改性沥青低温流变性能

为优化天然沥青低温性能欠佳的问题,采用低温弯曲流变试验(BBR)对不同掺量下的橡胶/天然沥青及SBS/天然沥青复合改性沥青的低温性能进行试验,并结合Burgers模型对其蠕变数据进行拟合以分析天然沥青复合改性沥青的低温性能。结果表明：橡胶和SBS掺入使XRA和TLA天然改性沥青的粘性和弹性得到相应的改善,且其松弛时间逐渐减小,耗散能比与蠕变导数逐渐增加,低温下的应力松弛能力及弹性后效的到改善;在同一温度下,橡胶和SBS延缓了XRA与TLA到达蠕变稳定的时长,但随着温度的不断降低,其蠕变稳定时长逐渐减小。随着橡胶和SBS掺量的增加XRA和TLA复合改性沥青的低温性能有显著的提高,且橡胶对XRA和TLA天然改性沥青低温性能的改善优于SBS;随着温度的降低,不同掺量下的橡胶和SBS对其低温性能的改善程度逐渐减小。     

橡胶-硅藻精土复合改性沥青的制备及机理

为了改善沥青的高温性能,采用橡胶和硅藻精土制备多种掺量的复合改性沥青。利用针入度、软化点、延度、旋转粘度试验,对不同改性沥青性能进行表征,通过曲面响应法得出改性剂最佳掺量比例,并对比橡胶沥青、橡胶-SBS复合改性沥青进行改性效果评估。采用旋转薄膜烘箱老化试验、热重分析法、差示扫描热量法、红外光谱扫描试验、扫描电镜试验、研究了橡胶-硅藻精土复合改性沥青的老化性能、高温性能、微观结构和反应机理。结果表明,22%橡胶和4%硅藻精土的复合改性沥青综合性能最好。与橡胶沥青、橡胶-SBS复合改性沥青相比,橡胶-硅藻精土复合改性沥青表现出了更好的高温稳定性;橡胶粉、硅藻精土与基质沥青之间主要存在物理共混,沥青与两者形成了相互稳定的整体。     

基于分子动力学的不同沥青分子自愈机制分析

对沥青材料自愈合机理的探究是评价沥青愈合潜力的关键因素之一,这对于预测沥青的疲劳寿命有着关键性作用。为了探究沥青材料的自愈合性能,本文基于分子动力学模拟,利用Materials Studio软件建立基质沥青、SBS改性沥青、老化沥青以及老化SBS改性沥青的三维微裂缝模型,并通过密度分析,相对浓度分布以及自由体积分数等方法,分析自愈合模型的愈合情况。结果表明,SBS改性剂对沥青的自愈有一定的促进作用,老化对沥青的自愈有一定的抑制作用,四种沥青的自愈潜力从大到小依次为SBS改性沥青、基质沥青、老化后SBS改性沥青以及老化沥青。     

修复-润滑双功能微胶囊/环氧树脂复合材料的摩擦学性能研究

以润滑剂（亚麻籽油、聚α烯烃或1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐）和修复剂（邻苯二甲酸二丁酯）为芯材,脲醛树脂为壳材,采用原位聚合法合成了双芯材微胶囊,将微胶囊填充在环氧树脂中得到固体自润滑复合材料;使用扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）、热重分析仪（TGA）对微胶囊进行了表征;使用摩擦磨损试验机、三维白光干涉仪、光学显微镜、扫描电子显微镜测试了微胶囊/环氧树脂复合材料的摩擦和修复性能。结果表明,微胶囊在整体上呈球形,结构完整,两种芯材均成功包覆;当加入质量分数为10%的微胶囊（芯材为亚麻籽油和邻苯二甲酸二丁酯）时,与环氧树脂相比,在摩擦试验测试1 200 s后自润滑复合材料的摩擦系数降低了约90%,在磨损试验测试2 h后其磨损体积减小约3个数量级（由10¹⁰ μm³减小到10⁷ μm³）;被划伤的复合材料经50℃加热1 h后,与加热前相比划痕变窄、变浅。以上结果表明,制备的双功能微胶囊/环氧树脂复合材料的耐摩擦磨损性能相对环氧树脂有所提高,同时具有良好的自修复特性,极大地提高了复合材料的综合使用性能。     

SBS含量对沥青老化性能的影响

为提高苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS)改性沥青的路用性能，延长路面使用寿命，通过物理指标试验、流变测试、傅里叶红外光谱法和凝胶色谱法（GPC）对比分析不同含量SBS改性沥青老化前后的性能差异，探究SBS含量对沥青老化性能的影响. 结果表明：短期老化后，随着SBS含量的增加，沥青粘度和复数模量增大，针入度减小，延度迅速下降，沥青显示出脆性；改性剂发生降解，GPC图谱中改性沥青SBS特征峰峰面积均有所减小；改性沥青的红外光谱图在1696cm^-1（C=O伸缩振动）处出现新的特征吸收峰. 长期老化后，改性沥青中大分子物质几乎完全降解，SBS特征峰均消失；红外光谱图中1696cm^-1处吸收峰强度加强，丁二烯指数（BI）减小一半；随着SBS含量的增加，羰基指数和亚砜基指数变化不大，而BI指数持续增加,并与SBS含量呈现良好的线性关系.