聚合物改性沥青细观结构和重复蠕变特性研究

王岚;常春清;邢永明

【摘要】针对内蒙古等西北部地区常用的3种聚合物改性沥青(SBS改性沥青、胶粉改性沥青和复合胶粉改性沥青),利用扫描电子显微镜(SEM)观察它们的细观结构形貌,得到改性剂在沥青中的分布状态及其与沥青间的界面结合特性,发现3种改性沥青的改性剂与沥青间均具有良好的界面融合性.利用动态剪切流变仪(DSR)对3种改性沥青进行不同温度和荷载应力下的重复蠕变试验,通过对累积应变、蠕变劲度的黏性部分Gv随荷载和温度变化规律的分析表明:3种改性沥青随加载次数、温度及应力大小变化的规律相同,但同样条件下胶粉改性沥青具有最低的温度敏感性、最小的累积应变和最大的Gv值,说明其具有最好的抗高温变形性能,其次为复合胶粉改性沥青.

【期刊名称】《建筑材料学报》

【年(卷),期】2014(017)004

【总页数】5页(P721-725)

【关键词】聚合物改性沥青;细观结构;重复蠕变;蠕变劲度模量;延迟弹性

【作者】王岚;常春清;邢永明

【作者单位】内蒙古工业大学土木工程学院,内蒙古呼和浩特010051;内蒙古工业大学土木工程学院,内蒙古呼和浩特010051;内蒙古工业大学理学院,内蒙古呼和浩特010051

【正文语种】中文

【中图分类】U443.33

聚合物改性沥青由于具有较好的高、低温性能而被广泛应用于沥青路面.常用的聚合物改性沥青有SBS改性沥青、橡胶粉（CR）改性沥青以及复合胶粉（CCR）改性沥青等［1－3］.CR 改性沥青是将废旧橡胶轮胎磨成粉末加入沥青中，经剪切研磨后再经溶胀作用而制成的一种环保型改性沥青，具有造价低、高低温性能及降噪性能良好等优点.CCR 改性沥青是将SBS和废旧橡胶粉同时作为改性剂并按一定比例加入沥青中而制成的一种改性沥青.近年来，这3种改性沥青在包括内蒙古在内的中国西北部地区得到了广泛应用.该类地区气候温差大，夏季高温干燥，因而要求沥青具有较低的温度敏感性和较好的抗高温变形性能.因此深入了解、对比分析上述3种改性沥青的性能，可为合理选用沥青提供理论依据.

目前，关于沥青蠕变性能的研究很多.如利用弯曲梁流变仪（BBR），通过对低温条件下沥青的弯曲蠕变劲度及弯曲劲度－时间关系曲线的斜率进行分析，以研究胶粉改性沥青胶粉含量、溶胀率对其低温性能的影响［4－5］，以及老化作用对改性沥青低温性能的影响［6－7］；也有利用动态剪切流变仪（DSR）对沥青进行剪切蠕变试验，通过总应变和永久应变来分析沥青的变形恢复能力［8］；利用DSR 通过剪切蠕变试验、蠕变恢复试验及重复蠕变试验，对蠕变柔量、永久变形及累积应变的变化进行分析，研究热沥青添加剂对沥青流变性能的影响［9］；还有利用蠕变恢复试验数据进行拟合，得到伯格斯模型参数，进而对沥青的黏弹特性及抗车辙性能进行分析［10－11］；此外，通过研究证明，利用重复蠕变试验得到蠕变劲度的黏性部分来评价沥青的抗高温特性与混合料车辙试验结果一致，说明利用蠕变劲度的黏性部分来评价沥青黏弹特性具有可靠性［12］.综观已有的相关研究，大多基于蠕变试验、蠕变恢复试验、重复蠕变试验结果之上，而综合沥青细观结构和重复蠕变特性，对比研究几种聚合物改性沥青流变性能随温度和荷载变化

规律的还不多见.

本文针对中国西北部地区常用的3种聚合物改性沥青，基于细观结构特征及流变学原理，利用HITACHIS－3400N 扫描电子显微镜（SEM）来观察3种改性沥青的微观结构表面形貌，得到其细观结构特征；利用动态剪切流变仪（DSR）进行重复剪切蠕变试验，对比分析改性沥青的高温变形恢复特性，得出3种聚合物改性沥青胶浆变形随时间、温度和荷载的变化规律.

1 聚合物改性沥青的微观形貌分析

图1 聚合物改性沥青微观形貌Fig.1 Microstructure of polymer modified asphalts

试验所用基质沥青均为盘锦AH－90道路石油沥青，CR 改性沥青为基质沥青中掺入20%1）本文所涉及的掺量等均为质量分数.的0.60mm（30目）橡胶粉颗粒制成；SBS改性沥青中SBS改性剂的掺量为4%；CCR 改性沥青中掺入18%的橡胶粉颗粒和2%的SBS改性剂.利用扫描电镜观察3 种改性沥青的微观形貌及改性剂的分布.试样在扫描电镜下的微观表面形貌如图1所示.由图1可见，SBS改性沥青中，由于SBS改性剂本身呈网状结构，因此使其具有很强的吸附沥青能力，两者间融合很好，呈现出表面均匀的特征.CR改性沥青中橡胶粉颗粒表面粗糙，因而具有较大的表面积，且不能溶解于沥青，它和沥青之间的界面模糊，界面厚度较大，橡胶颗粒被沥青完全包裹，两者紧密结合，两相界面之间具有良好的黏结性.与SBS改性沥青相比，CR 改性沥青呈现出非均匀相，是一种不均匀体系.在沥青中掺加胶粉颗粒后，由于两者的模量不同，在温度降低时会在胶粉颗粒中引起应力集中现象，促使其产生大量银纹和剪切带，此时胶粉颗粒会消耗大量能量，因此可以提高沥青的冲击强度和可塑性，使改性沥青的低温柔韧性能得到提高［13］.CCR 改性沥青中的改性剂与沥青间的界面结合状态介于CR 和SBS改性沥青之间，兼具SBS和CR 改性沥青的性质.由于3种改性沥青中的轻组分经过渗透、扩散进入

SBS或橡胶粉颗粒网络结构中，使SBS及橡胶粉颗粒溶胀，从而有效降低了游离

蜡含量［14］.组分的变化使得高蜡含量的沥青从溶胶结构转变为溶－凝胶型结构，感温性显著下降.

2 重复蠕变试验及分析

利用DSR 进行3种改性沥青胶浆重复蠕变试验.考虑到恢复时间接近蠕变时间的

10倍已经足以使改性沥青的延迟弹性得到完全恢复，且在重复荷载作用之后得到

的永久变形发展曲线基本接近直线［13］，故加载方式采用加载1s（进行蠕变试验）、卸载9s（变形恢复）作为1 次蠕变恢复循环，共进行100次循环.由于中国西北地区夏季路面最高温度基本为50～65 ℃，因此重复蠕变试验温度t采用55，65℃，加载应力P 则采用150，300Pa.

2.1 累积应变

图2为不同加载应力、不同试验温度下3种改性沥青胶浆的重复蠕变累积应变曲线.可以看出，随着加载次数的增加，3种改性沥青的累积应变增大.由曲线斜率可

以看出，无论在何种温度和加载应力下，SBS改性沥青累积应变增加的速率都为

最大.在加载应力相同的情况下，温度的升高均使改性沥青的累积应变增加，其中CR 改性沥青累积应变的增幅最小，SBS改性沥青的增幅最大，而且在相同温度下SBS改性沥青累积应变随加载次数增加而增加的幅度也是最大的.在3种改性沥青中，CR 改性沥青的累积应变最小，而SBS改性沥青的累积应变最大，说明CR 改性沥青对温度的敏感性最小，具有较好的抵抗高温变形能力，其次为CCR 改性沥青.这是由于CR 改性沥青中的橡胶粉在高温下把芳香油从沥青中吸附到了橡胶粉

的聚合物链中，从而溶胀形成溶－凝胶状结构，使沥青的温度敏感性降低［15］.

当加载应力不同时，加载应力越大，改性沥青的累积应变越大，其中SBS改性沥

青的增幅最大，CR 改性沥青的增幅最小，说明CR 改性沥青在高温下具有最高的

模量和抗变形能力.这是由于胶粉粒子在CR改性沥青体系中起着增强作用，使得

沥青的模量增加.此外，由图2还可看出，尽管3种改性沥青的累积应变均随温度升高和应力增大而增加，但其中SBS改性沥青的累积应变都为最大，其次为CCR 改性沥青，说明SBS改性沥青抗变形能力最差.

图2 累积应变随荷载作用次数变化关系Fig.2 Relationship between accumulated strain and loading number

2.2 延迟弹性性能

沥青作为典型的黏弹性材料，具有一定的延迟弹性，在变形恢复研究中，黏度不再是唯一的指标，延迟弹性对改性沥青变形发展的影响也至关重要.通过蠕变恢复试验可将延迟弹性从永久变形中分离出来.将恢复阶段的初始应变即卸载瞬时应变用εL表示，恢复阶段末的残余应变用εP表示.用εP／εL表示永久变形占总变形的比例，即变形中黏性部分的比例.

统计3种改性沥青在加载应力P＝150Pa，试验温度t＝55，65℃条件下重复蠕变试验的应变后得出了加载次数为1，10，25，50，75，90，100次时的εP／εL 值，如图3所示.由图3可见，在不同试验温度下，3种改性沥青的εP／εL值在加载前期阶段都随着加载次数的增加而增加，体现了沥青的永久变形随加载次数的增加而不断积累；CCR 改性沥青及SBS改性沥青在加载25次之后的εP／εL值基本趋于平缓且较接近，在50次之后这种趋势则更加明显，而CR改性沥青在加载50次之后的εP／εL值也趋于平缓.情况表明，加载50次后随加载次数的增加材料变形发展逐渐趋于稳定，改性沥青延迟弹性的影响也随之减小.因此可以认为加载次数达到50次后，加载应力的影响已比较稳定，用此时的累积应变可以对沥青进行可靠的评价.

图3 εP／εL随加载次数变化关系Fig.3 Relationship betweenεP／εL and loading number（P＝150Pa）

2.3 蠕变劲度模量

由四单元Burgers模型本构方程可知，沥青的蠕变柔量J（t）主要由3部分组成：弹性部分Je，延迟弹性部分Jde和黏性部分Jv，即：

在评价改性沥青高温性能时，用沥青高温性能评价指标G＊／sinδ 无法反映沥青

结合料的延迟弹性变形.因为在动态剪切试验结果中，G＊作为沥青的劲度模量包括了沥青的弹性和黏性两部分，而δ也是关于弹性和黏性的相对指标.用G＊／sinδ

作为高温性能评价指标仅仅将沥青的弹性部分和黏性部分分开，而黏性部分中存在着延迟弹性部分，它会使沥青变形随着荷载作用的消失而逐渐恢复.尤其是聚合物

改性沥青，由于改性剂的添加提高了沥青的弹性和延迟弹性部分的性能，所以G＊／sinδ并不是评价改性沥青高温性能的最佳指标.

文献［16－17］提出采用黏性柔度的倒数GV（蠕变劲度的黏性部分）作为评价

改性沥青高温性能的指标.因为黏性变形是产生永久变形的主要原因，对Burgers

流变模型分析可知，GV的拟合是基于Burgers模型中Maxwell元件黏壶部分的

残余应变与时间t的关系特性，反映的是沥青对永久变形的抵抗能力，它将改性沥青的延迟弹性从黏性部分中分离出来.因此，通过对改性沥青黏性性能的研究来评

价其高温变形性能是行之有效的，GV与沥青混合料抗车辙变形性能具有较好的相关性.

针对3种改性沥青在55℃，150Pa条件下的试验结果，利用Burgers模型本构方程（式（2）），通过试验数据拟合得到GV值，GV值与加载次数之间的关系见

图4.由图4可知，3种改性沥青在加载初期的GV值较大，随着加载次数的增加而逐渐减小，并在50次之后开始保持稳定.Bahia等［16］建议采用第50次和51

次蠕变恢复试验的数据进行流变模型拟合，以剔除初期加载不稳定因素和延迟弹性效应的影响.由图4可明显看出，CR 改性沥青的GV值大于CCR 改性沥青和SBS 改性沥青的CV值，说明CR 改性沥青具有更好的抗车辙能力.

式中：J0，J1为弹性柔量（MPa－1）；η1 为Burgers模型中黏壶1的黏滞系数. 图4 GV随加载次数的变化Fig.4 Relationship between GV and loading number（t＝55℃，P＝150Pa）

为分析不同温度及加载应力下3种改性沥青黏性性能的变化规律，采用Origin软件分别对它们在重复蠕变恢复试验第50次和第51次的数据进行拟合得到GV值，并对其取平均，结果见图5.由图5可知，随温度增加，3种改性沥青的GV值减小，说明改性沥青抵抗变形的能力随温度升高而下降，这与实际沥青路面的高温性能变化规律相一致.在温度相同、加载应力不同时各改性沥青的GV值均变化不大，这

说明加载应力的变化不至于影响改性沥青的黏性性能.对比分析3种改性沥青在不

同温度及加载应力下的GV值，可以看到CR 改性沥青明显大于CCR 改性沥青和SBS改性沥青，说明CR 改性沥青的抗高温变形能力要强于另外2种改性沥青.

图5 3种改性沥青在不同条件下的GV值Fig.5 GV values for three modified asphalts under different conditions

3 结论

（1）橡胶粉和SBS改性剂与沥青间界面结合良好，使得改性沥青的相态结构发生变化，降低了沥青的感温性.

（2）随加载次数、加载应力的增大和温度的升高，3种改性沥青的累积应变增大，其中CR 改性沥青的累积应变最小，具有最好的抗高温变形能力和最小的温度敏感性，其次为CCR 改性沥青.

（3）采用重复蠕变恢复试验第50次和第51次数据进行拟合得到的GV值来评价沥青的高温性能，发现CR 改性沥青的GV值最大，因而具有最好的蠕变恢复能力，其次为CCR 改性沥青.

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浅析改性沥青研究进展

浅析改性沥青的研究进展 0 前言普通道路沥青由于自身的组成和结构决定了其感温性能差，弹性和抗老化性能差，高温易流淌，低温易脆裂。而且在过去的10年中，车轴负荷增加、车流量增加、气候条件恶劣，难以满足高级公路的使用要求，必须对其改性以改善使用性能。在沥青或沥青混合料中加入天然或合成的有机或无机材料，熔融或分散在沥青中与沥青发生反应或裹覆在沥青集料表面，可以改善或提高沥青路面性能。为了得到性能更优良的改性沥青，越来越多的材料被用作改性沥青改性剂，同时新的评价标准和方法及其他领域的新化学分析方法也被用来更完整准确地评价改性沥青的性能。 1 改性沥青的分类在沥青的改性材料中，高分子聚合物是应用最广泛、研究最集中的一种。其他改性材料还有两大类:矿物质填料和添加剂。矿物质填料，如硅藻土、石灰、水泥、炭黑、硫磺、木质素、石棉和炭棉等，对沥青进行物理改性，可提高沥青抗磨耗性、内聚力和耐候性。添加剂，包括抗氧化剂和抗剥落剂，如有机酸皂、胺型或酚型抗氧化剂或阴、阳离子型或非离子型表面活性剂，可提高沥青粘附性、耐老化或抗氧化能力。聚合物改性沥青(PMA、PMB)，按照改性剂的不同一般可分为3类：①热塑性橡胶类，即热塑性弹性体，主要是嵌段共聚物，如SBS、SIS、SE/BS，是目前世界上最为普遍使用的道路沥青改性剂，并以SBS最多；②橡胶类，如NR、SBR、CR、BR、IR、EP-DM、IIR、SIR及SR等，以胶乳形式使用，其中SBR应用最为广泛；③树脂类，如EVA、PE、PVC、PP及PS。 2 各种改性沥青及其发展现状近几年国内外对改性沥青的研究越来越多，尤其以SBS和胶粉最为突出，出现了多种新型改性剂。下面将分别介绍各种改性沥青及其发展现状。 2.1 矿物质材料改性沥青矿物质材料作改性剂的研究较少，主要为硅藻土、纳米碳酸钙、矿渣粉、白炭黑等，可与基质沥青形成均匀、稳定的共混体系以改善沥青性能[1]。鲍燕妮等[2]从分离机理、试验验证分析方面对硅藻土改性沥青相容性进行了研究，为硅藻土改性沥青的实际应用提供了一定理论依据，并在我国云南大保高速铺设了试验路，结果显示实际路用性能较好。张志清等[3]认为硅藻土具有特殊的微观结构，能吸收沥青的油分，有助于改善沥青的路用性能。硅藻土不仅起填料作用，更主

改性沥青知识

1、我国改性沥青概述根据《公路改性沥青路面施工技术规范》（JTJ036-98），所谓的改性沥青是指通过往沥青中掺加”橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其它填料等外掺剂（改性剂）”或采取“对沥青轻度氧化加工”等措施，“使沥青或沥青混合料的性能得到改善”而制成的沥青结合料。改性剂则指的是“在沥青或沥青混合料中加入的天然或人工的有机或无机材料”，它应“可熔融、分散在沥青中”、能够“改善或提高沥青路面材料性能”、“与沥青发生反应或裹复在集料表面上”。从上面的叙述可以看出，沥青改性可以分为物理改性与化学改性两大类。本文仅涉及狭义的改性沥青，即化学改性沥青中的聚合物改性沥青。我国对沥青及沥青混合料改性的技术研究已有近二十年的历史，范围基本上涉及到路面使用性能改善的每一方面，并且在许多方面取得了有较大实用价值的成果，主要表现为： (1) 广泛应用于工程实际的SBR橡胶改性产品，如重庆交通科研所研制的湿法SBR； (2) SBS等热塑性弹性体改性技术及PE等树脂类复合改性技术，如国创一号、二号； (3) 作为“八五”攻关项目的土工格栅、土工布等改善沥青路面结构力学性能的物理改性技术； (4) SMA（Stone Mastic Asphalt）及相应桥面铺装的研究；

(5) 成套沥青改性设备开发研制，如北京国创改性沥青有限责任公司的LG-8型炼磨式设备等；总结我国改性沥青的研究与应用情况，主要呈现这几个特点：我国关于改性沥青的研究工作起步较早，基本上是与国际同步的；我国的改性沥青研究工作主要停留在实验室与试验路上，而且各研究工作几乎是由各高等院校、科研院所独立完成的，缺乏象美国SHRP那样的大型系统工程；我国改性沥青的应用规模很小，或者说根本谈不上应用规模，相应的沥青改性设备与成套生产-施工-管理工艺的研究工作显得滞后。也正是由于此，改性沥青的成本与国外相应改性沥青的成本而言，无多少竞争优势。 2、国内改性沥青的技术水平 2.1沥青改性的关键技术沥青作为一种复杂的高分子碳氢化合物，在一定温度与荷载作用下表现为典型的弹-粘-塑性，并且在高温与紫外线照射下会产生老化现象。因此加入改性剂的主要目的就是要改善沥青混合料在高温下的路用性能，提高其抗车辙、抗疲劳、抗老化及抵抗低温开裂等方面的性能。沥青改性效果的关键在于解决改性剂与沥青的相容性问题[1]。所谓相容性，在热力学上的含义是指明两种或两种以上物质按任意比例形成均相体系（或物质）的能力。但实际生活中能够完全互溶的物质几乎是不存在的，因此道路工程上

聚合物改性沥青的技术要求

聚合物改性沥青技术要求注:⑴试验方法按照现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052）规定的方法执行。 ⑵若在不改变改性沥青物理力学性质并符合安全条件的温度下易于泵送和拌和,或经证明适当提高泵送和拌和温度时能保证改性沥青的质量,容易施工,可不要求测定135℃运动粘度. ⑶贮存稳定性指标适用于工厂生产需经贮存的成品改性沥青,现场制作或工厂生产不经贮存就使用的改性沥青可不作要求,但必须在制作后保持不间断的搅拌或泵送循环,保证使用时没有明显的离析. ⑷对采用几种不同类型改性剂制备的复合改性沥青,根据不同改性剂的类型和剂量比例,按照工程上改性的目的和要求,参照表中指标综合确定应该达到的技术要求. ⑸直接加入混合料中使用的高分子乳胶类改性剂,可将改性剂与基质沥青混融检验改性沥青的质量. ⑹确实有困难,SBR 改性沥青的粘韧性和韧性指标可以不要求. ⑺老化试验以TFOT 为准,也可以RTFOT 代替. 技术指标 SBS(I 类) SBR(II 类) EVA 、PE(III 类) 高剂量低剂量 I-A I-B I-C I-D I-E I-F I-G I-H II-A II-B II-C III-A III-B III-C III-D 针入度25℃，100g ，5s(0.1mm) >100 80～100 60～80 30～60 >100 80～100 60～80 30～60 >100 80～100 60～80 >80 60～80 40～60 30～40 针入度指数PI 不小于 -1.2 -0.8 -0.4 0 -1.4 -1.0 -0.6 -0.2 -1.0 -0.8 -0.6 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 延度5℃，5cm/min(cm)不小于 50 40 30 20 45 35 25 15 60 50 40 - - - - 软化点T R&B (℃) 不小于 50 55 60 65 45 50 55 60 45 48 50 48 52 56 60 运动粘度135℃(Pa.s) 不大于 3 闪点（℃）不小于 260 230 230 溶解度（％）不小于 99 99 — 弹性恢复25℃(%) 不小于 65 70 75 80 55 60 65 70 — 粘韧性（N ·m ）不小于－ 5 — 韧性（N ·m ）不小于－ 2.5 — 贮存稳定性[3] 离析, 48h 软化点差(℃) 不大于 2.5 — 无改性剂明显析出、凝聚 TFOT 或RTFOT 后残留物 [ 4 ] 质量变化(%) 不大于 1.0 针入度比25℃(%) 不小于 50 55 60 65 50 55 60 65 50 55 60 50 55 58 60 延度5℃(cm) 不小于 30 25 20 15 25 20 15 10 30 20 10 - - - -

改性沥青知识汇总

改性沥青知识汇总改性沥青是指通过对原有沥青进行化学、物理或机械处理，改变其分子结构以及特性的一种材料。改性沥青在道路建设和维护中广泛应用，其具有提高路面性能、延长路面使用寿命等优点。下面将从改性沥青的种类、生产工艺、应用领域等方面进行综述。一、改性沥青的种类 1.聚合物改性沥青：聚合物改性沥青多指将聚合物添加到沥青中，通过聚合物与沥青分子的相互作用来提高沥青的性能。常见的聚合物改性沥青有SBS、SBR、EVA等。 2.橡胶改性沥青：橡胶改性沥青是将废旧橡胶或者橡胶粉末与沥青混合而成的一种改性沥青。橡胶改性沥青具有良好的柔性和韧性，在高温和低温下都能保持较好的性能。 3.矿物填料改性沥青：通过添加矿物填料，如沥青混合料用石粉、沥青石膏、粉煤灰等，来改善沥青的性能，增加沥青的抗剪切强度、稳定性和耐久性。 4.化学改性沥青：化学改性沥青是利用化学反应改变沥青分子结构的一种改性方式，常见的化学改性剂有酚醛树脂、聚丙烯酰胺、乙烯-丙烯- 酸酐共聚物等。二、改性沥青的生产工艺 1.混合工艺：将改性剂、添加剂与热沥青在特定的温度和剪切条件下进行混合，以实现改性剂与沥青的充分溶解和分散。

2.反应工艺：将改性剂与沥青进行反应，改变沥青的分子结构和特性。常见的反应工艺有挤塑改性、化学反应改性等。 3.共混工艺：将不同类型的改性剂或添加剂进行混合，以充分利用各种添加剂的优点，同时提高改性沥青的性能。三、改性沥青的应用领域 1.高级公路：改性沥青在高速公路、城市快速路等高级路面上应用广泛。聚合物改性沥青和橡胶改性沥青能够提高路面的抗裂性能和耐久性。 2.机场跑道：机场跑道需要具有较好的耐久性和抗滑性能。改性沥青在机场跑道上的应用能够提高路面的抗压性能和耐久性。 3.城市道路：改性沥青在城市道路的应用能够提高路面的抗氧化性能和抗变形能力，从而延长路面的使用寿命。 4.桥梁、隧道：桥梁和隧道的路面对防水性能和抗渗漏性能的要求较高，化学改性沥青能够提供良好的防水效果。综上所述，改性沥青是通过对原有沥青进行改变其分子结构和特性的一种材料。不同种类的改性沥青具有不同的性能和应用领域，通过合理选择和应用，能够提高路面的抗裂性能、耐候性能和使用寿命，满足不同道路的需求。

聚合物改性沥青细观结构和重复蠕变特性研究

聚合物改性沥青细观结构和重复蠕变特性研究王岚;常春清;邢永明【摘要】针对内蒙古等西北部地区常用的3种聚合物改性沥青(SBS改性沥青、胶粉改性沥青和复合胶粉改性沥青),利用扫描电子显微镜(SEM)观察它们的细观结构形貌,得到改性剂在沥青中的分布状态及其与沥青间的界面结合特性,发现3种改性沥青的改性剂与沥青间均具有良好的界面融合性.利用动态剪切流变仪(DSR)对3种改性沥青进行不同温度和荷载应力下的重复蠕变试验,通过对累积应变、蠕变劲度的黏性部分Gv随荷载和温度变化规律的分析表明:3种改性沥青随加载次数、温度及应力大小变化的规律相同,但同样条件下胶粉改性沥青具有最低的温度敏感性、最小的累积应变和最大的Gv值,说明其具有最好的抗高温变形性能,其次为复合胶粉改性沥青. 【期刊名称】《建筑材料学报》【年(卷),期】2014(017)004 【总页数】5页(P721-725) 【关键词】聚合物改性沥青;细观结构;重复蠕变;蠕变劲度模量;延迟弹性【作者】王岚;常春清;邢永明【作者单位】内蒙古工业大学土木工程学院,内蒙古呼和浩特010051;内蒙古工业大学土木工程学院,内蒙古呼和浩特010051;内蒙古工业大学理学院,内蒙古呼和浩特010051 【正文语种】中文

【中图分类】U443.33 聚合物改性沥青由于具有较好的高、低温性能而被广泛应用于沥青路面.常用的聚合物改性沥青有SBS改性沥青、橡胶粉（CR）改性沥青以及复合胶粉（CCR）改性沥青等［1－3］.CR 改性沥青是将废旧橡胶轮胎磨成粉末加入沥青中，经剪切研磨后再经溶胀作用而制成的一种环保型改性沥青，具有造价低、高低温性能及降噪性能良好等优点.CCR 改性沥青是将SBS和废旧橡胶粉同时作为改性剂并按一定比例加入沥青中而制成的一种改性沥青.近年来，这3种改性沥青在包括内蒙古在内的中国西北部地区得到了广泛应用.该类地区气候温差大，夏季高温干燥，因而要求沥青具有较低的温度敏感性和较好的抗高温变形性能.因此深入了解、对比分析上述3种改性沥青的性能，可为合理选用沥青提供理论依据. 目前，关于沥青蠕变性能的研究很多.如利用弯曲梁流变仪（BBR），通过对低温条件下沥青的弯曲蠕变劲度及弯曲劲度－时间关系曲线的斜率进行分析，以研究胶粉改性沥青胶粉含量、溶胀率对其低温性能的影响［4－5］，以及老化作用对改性沥青低温性能的影响［6－7］；也有利用动态剪切流变仪（DSR）对沥青进行剪切蠕变试验，通过总应变和永久应变来分析沥青的变形恢复能力［8］；利用DSR 通过剪切蠕变试验、蠕变恢复试验及重复蠕变试验，对蠕变柔量、永久变形及累积应变的变化进行分析，研究热沥青添加剂对沥青流变性能的影响［9］；还有利用蠕变恢复试验数据进行拟合，得到伯格斯模型参数，进而对沥青的黏弹特性及抗车辙性能进行分析［10－11］；此外，通过研究证明，利用重复蠕变试验得到蠕变劲度的黏性部分来评价沥青的抗高温特性与混合料车辙试验结果一致，说明利用蠕变劲度的黏性部分来评价沥青黏弹特性具有可靠性［12］.综观已有的相关研究，大多基于蠕变试验、蠕变恢复试验、重复蠕变试验结果之上，而综合沥青细观结构和重复蠕变特性，对比研究几种聚合物改性沥青流变性能随温度和荷载变化

关于弯曲蠕变劲度实验评价SBS改性沥青低温性能探讨

关于弯曲蠕变劲度实验评价SBS改性沥青低温性能的探讨 1 引言据有关资讯网统计近些年我国每年各种改性沥青的用量在600万吨左右，因SBS类改性沥青的高低温综合性能明显优于其他种类改性沥青，所以在质量要求高的公路上大量使用（如：高速公路、国省干道、城市道路、机场等工程），其用量占改性沥青总量的80%以上。 SBS改性沥青经过20年的应用和发展，其优异的路用性能在实际工程中得到了验证。行业人士普遍认为SBS改性沥青的低温抗开裂性能明显优于道路石油沥青，能有效延缓沥青路面开裂时间或抑制路面裂缝的发展。目前我国评价沥青低温性能主要有延度和弯曲蠕变劲度两个实验，在《公路工程沥青及沥青混合料实验规程》（JTG E20-2011）中有详细的实验步骤，该试验规程中还有沥青脆点实验方法（弗拉斯法），它可以评价沥青的低温性能，但在《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）中的沥青技术要求并没有提出具体指标。延度实验用于评价沥青的延展性能已经得到行业人士的普遍认可，很多国家都用延度实验作为评价沥青性能的一项重要指标，而且在实践中得到验证该指标确实能放映沥青的低温性能。弯曲蠕变劲度实验即大家常说的BBR实验是美国SHRP研究成果中沥青胶结料PG分级中的一项实验，用于确定沥青的低温等级。1994年该研究成果开始在美国推广，2000年国内的一些道路工程沥青技术指标增加了PG等级要求。我国道路工程使用量最多的是90#或70#道路石油沥青，其PG等级一般可达到PG58-22，个别道路石油沥青的PG等级甚至可以达到PG58-28，说明这些道路石油沥青的低温性能能够满足-12℃或-18℃的路用性能要求。常规I-D改性沥青的PG等级一般能达到PG76-22，I-C改性沥青的PG等级可以能达到PG70-22或PG70-28。从PG分级来看SBS改性沥青的PG高温等级提高了2-3个级别，而PG低温等级并没有提高或提高很少。但是多年的实际工程应用告诉大家，SBS改性沥青的低温性能确实明显优于道路石油沥青，而不是与道路石油沥青的PG低温等级一样。另外SHRP计划研究沥青胶结料的最初对象是道路石油沥青并非改性沥青，所以我们有必要就沥青的延度实验、弯曲蠕变劲度实验、脆点实验探讨一下，分析哪些指标适合评价SBS改性沥青的低温性能。 2 不同试验方法 2.1 沥青5℃低温延度工程中常用三大指标评价沥青的基本性能，以便快速判断沥青是否基本满足要求，延度是其中一项关键指标。我国A级道路石油沥青的延度实验温度是10℃，SBS改性沥青的延度实验温度是5℃，从实验温度角度相比较改性沥青的实验条件更苛刻。经过几十年的发展和实际工程应用，道路行业人士普遍认为延度能够评价和代表沥青的低温性能，延度值大说明沥青的低温柔性好，抗开裂性能强。在JTG F40-2004技术规范中对不同种类的沥青延度值规定见表1[1]。规范中对A级道路石油沥青延度实验温度要求为10℃，而没有要求5℃低温延度，对SBS改性沥青延度实验温度要求为5℃。从该规范中可以知道早在2004年以前公路行业的前辈们已经掌握了SBS改性沥青的低温优势，并在制定规范时对SBS改性沥青的延度实验温度要求更高。表1 沥青技术规范要求道路石油110#4010- - 100-120 90#458- - 80-100

聚氨酯改性沥青的发展研究综述

聚氨酯改性沥青的发展研究综述摘要：聚合物改性沥青自进入人们的视野以来，其功能性和制备工艺不断得到优化，在改善行车舒适度、延长沥青路面的使用寿命方面取得了非常显著的效果。但当前，传统的聚合物改性沥青在生产、贮存以及性能上仍差强人意。因此，需要寻求一种可有效弥补上述缺陷的新型沥青改性剂。本文主要归纳了聚氨酯作为改性剂对沥青进行改性的研究进展，并分别从防水工程、路用工程和生物基与可循环再利用三个方面概述了聚氨酯改性沥青的应用，提出了聚氨酯改性沥青研究中存在的问题，同时对聚氨酯改性沥青的发展趋势进行了展望。关键词：聚氨酯；改性沥青；聚合物； 0引言为了能够有效应对上述沥青路面遇到的问题，提高沥青路面的通行质量和使用寿命。针对道路石油沥青进行物化改性研究，以此大幅度提升沥青路面的使用性能的关键技术，即聚合物改性沥青技术，受到道路工作者的高度重视。所谓改性沥青技术，据我国《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)的定义：“掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、天然沥青、磨细的橡胶粉或者其他材料等外掺剂（改性剂），或采取对沥青轻度氧化加工等措施，使沥青或沥青混合料的性能得以改善而制成的沥青结合料”。但当前，在聚合物改性沥青的研究上仍面临以下三点亟待解决的关键性技术问题：相容性、溶胀、分散性。因此，寻求一种集高性能与高附加值于一体的高分子沥青改性剂，是解决目前所面临问题的关键[1]。聚氨酯是一种正在蓬勃兴起的有机高分子材料，应用聚氨酯作为沥青改性剂无论是从耐久性能或是弹性恢复能力等均要强于传统的聚合物改性剂。这主要源于聚氨酯改性剂的加入可以大幅度提高基质沥青的弹性性能，而这一性能的增加，可以对车辆负荷及环境荷载等因素下的塑性变形产生较强的抵抗能力。这将极大地延长了沥青路面的使用寿命，并且能够有效提升道路的使用品质。聚氨酯改性沥青的研究不仅丰富了我国改性沥青的品种，而且，在达到延长道路使用寿命效果的同时，亦能降低公路的运营维修成本，提高沥青路面的行车舒适度等。 1聚氨酯改性沥青机理及其性能评价目前，关于聚氨酯改性沥青机理的深入研究报道较少。众所周知，沥青的种类并不是单一的。在道路建筑中最常用的沥青主要是石油沥青和煤沥青，其次是天然沥青。通常，我国将道路石油沥青分成四个组分，饱和酚（少量极性分子和环烷环）、环烷芳香酚、胶质（极性芳香烃）、沥青质，其由少量的氧、硫和氮的高度缩合芳香环及带有若干环烷环、数目和长度不等的烷侧链组成[2]。通过对目前几大类别的沥青组成成分及应用价值等综合因素进行深入分析发现，聚氨酯适于改性石油沥青。在国内外仍未对聚氨酯改性沥青技术建立起一套系统完整的评价体系，因此可参照现行国内外对聚合物改性沥青的评价方法，主要包括：流变特性和微观结构两方面。目前，我国针对聚合物改性沥青的性能评价还依赖于传统的“三大指标”。根据测试结果的变化程度来判断是否达到对基质沥青的预期改性效果[3]。该方法的优势在于操作简便、测试费用低廉。缺点是对改性沥青结合料的关键工作范围性能反映不足，很难掌握温度与负荷时间的最佳作用规律。沥青作为一种典型的具有流变特性的材料，单纯依靠传统性能评价，无法全面地表征其在路面使用过程中所出现的高、低温性状，因此，美国公路战略研究计划（SHRP）提出

聚氨酯改性沥青的性能相关研究

聚氨酯改性沥青的性能相关研究摘要：聚氨酯（PU）是一种以异氰酸酯和多元醇为主要原料的高分子聚合物，具有高弹性、高强度、高硬度、高耐磨性、耐腐蚀等特性，被广泛应用于交通、建筑和化工等领域。聚氨酯改性沥青是一种由有机树脂和无机填料共同组成的混合材料，有机树脂部分主要包括聚醚型聚氨酯（PEU）和聚酯型聚氨酯（PBAT）。聚氨酯改性沥青具有较好的综合性能，主要表现在：具有较好的低温性能；能有效改善沥青混合料的高温稳定性；同时还具有良好的抗疲劳性能，能够有效提高路面使用寿命。关键词：聚氨酯；改性沥青；性能研究近年来，随着我国公路建设的快速发展，沥青路面已成为我国公路建设中最重要的路面类型之一。虽然聚氨酯改性沥青具有优异的低温抗裂性、高温稳定性和耐老化性能，但是由于其不具有良好的弹性和柔性，不能满足沥青路面对柔性路用材料的要求【1】。目前，国内外有许多关于聚氨酯改性沥青相关研究报道，但仍存在一些问题亟待解决，因此深入研究聚氨酯改性沥青性能具有重要意义。一、基本概述低温下其粘度增加，弹性恢复能力提高，同时使沥青混合料的高温稳定性提高；PU树脂具有优良的抗老化和抗疲劳性能；PU树脂加入到沥青中还具有降低沥青混合料成本、提高路面耐久性等优点。聚氨酯改性沥青不仅能改善沥青材料的高温稳定性、低温抗裂性、耐老化性，而且还能有效地防止和延缓沥青路面早期损坏，延长路面使用寿命。目前，国内外对聚氨酯改性沥青的研究主要集中在以下几个方面：通过试验确定聚氨酯改性沥青中PU树脂含量；通过改变有机树脂类型确定PU树脂含量；通过改变无机填料种类确定聚氨酯改性沥青中无机填料含量；通过改变有机树脂类型确定PU树脂含量；通过分析聚氨酯改性沥青中各指标变化情况，对其性能进行评价【2】。二、研究内容

改性沥青试验记录

改性沥青试验记录一、试验目的：研究改性沥青的物理性质和工程性能，评价其适用性和优劣。二、试验原理：改性沥青是指通过添加一定比例的改性剂对沥青进行物理和化学改性，提高其抗老化、抗氧化和抗溶剂等性能，以应对不同工程环境下的需求。三、试验材料与设备： 1.材料： a)沥青：采用标准85/100号道路沥青； b)改性剂：选取聚合物改性剂进行实验； c)其他辅助材料。 2.设备： a)沥青试验锅； b)搅拌器； c)石油醚； d)干净试验容器； e)温度控制设备。四、试验步骤： 1.初次试验

b)将改性剂按照一定比例加入试验锅中，并进行充分搅拌，待改性剂完全溶解均匀； c)温度控制在温度B（一般为160℃）条件下持续搅拌2小时； d)关闭搅拌器，试验锅的温度降至温度C（一般为130℃）； e)将试验锅中的改性沥青倒入干净的试验容器中，冷却并待其凝固； f)用石油醚进行清洗试验锅，确保无油渍。 2.二次试验 a)将初次试验得到的改性沥青再次加热至温度A，并重复初次试验的步骤b-d； b)试验完成后，用石油醚清洗试验锅。 3.试验数据处理与分析五、试验结果与分析：根据试验数据，我得到了改性沥青的一些性能参数，如温度稳定性、抗老化性能和抗变形性能等。通过对这些数据的分析，我可以评价改性沥青的优劣，以供工程应用选择参考。六、试验结论：根据试验结果及分析，改性沥青具有较好的温度稳定性，在高温环境下有较好的抗变形性能和抗老化性能。在实际工程中，将改性沥青应用于道路铺设等工程中，可以有效提高道路的耐久性和性能稳定性。七、试验总结与建议：

通过该试验，我熟悉了改性沥青的试验方法和原理，了解了改性沥青在工程应用中的优势和不足。在以后的试验中，可以进一步研究改性沥青的其他性能参数，并与传统沥青进行对比试验，以便更全面地评估改性沥青的性能和适用性。

SBS改性沥青的性能与应用

SBS改性沥青的性能与应用摘要：我国高速公路建设自改革开放以来，经历了从无到有，从起步到建设成高速公路网的翻天覆地变化。与此同时，传统的普通沥青已经很难适应现代对公路的高标准要求，而改性沥青的研制与应用则较好地解决了这一问题。本文主要通过介绍SBS改性沥青在高温、低温条件下的抗车辙、抗裂性能，与水稳定性，抗滑能力等内容，比较得出其对于传统沥青在工程、经济、社会各方面的优越性，探究了加强对SBS改性沥青的学习，开展对SBS改性沥青深入的研究与推广其广泛应用的长远意义。关键词：SBS改性沥青；改性沥青性能；改性沥青应用；沥青施工；工程效益；应用前景 1 前言随着交通流量的增长、车载质量的增加以及高温和低温的作用，为适应道路路面的使用性能的要求，保证路面良好的使用状态，延长路面的使用寿命，就必须探寻更高性能的路面材料。SBS改性沥青混凝土具有很好的高温抗车辙能力，低温抗裂能力，改善了沥青的水稳定性，提高了路面的抗滑能力，增强了路面的承载能力，提高了沥青的抗氧化能力，是比较优良的路面材料。自上世纪40年代以来，国内外学者对各类改性沥青的性能进行了大量的研究工作，改性沥青技术得到了越来越多的重视。现有研究结果表明，与其他改性沥青相比，SBS(苯乙烯一丁二烯一苯乙烯)改性沥青的综合性能[1]更为突出，SBS改性沥青必将在未来很长的一段时间内得到更深入的研究和更广泛的应用。 2 SBS改性沥青简介 SBS属于苯乙烯类热塑性弹性体，是苯乙烯—丁二烯—苯乙烯三嵌段共聚物，SBS改性沥青是以基质沥青为原料，加入一定比例的SBS改性剂，通过剪切、搅拌等方法使SBS均匀地分散于沥青中，同时，加入一定比例的专属稳定剂，形成SBS共混材料，利用SBS良好的物理性能对沥青做改性处理。在良好的设计配合比和施工条件下，用SBS改性沥青铺筑的沥青混凝土路面有着传统沥青路面无法比拟的优越性能，具有很好的耐高温、抗低温能力以及较好的抗车辙能力和抗疲劳能力，并极大地改善沥青的水稳定性，提高了路面的抗滑性能。SBS改性乳化沥青是以基质110#沥青[2]为基料，以SBS复合粘接剂为改性材料，而后添加乳化剂，在一定工艺流程下，经过掺配、混溶，制备成具有某种特性的改性沥青混合乳液。SBS改性乳化沥青因其良好的粘接性能、抗变形能力和温度稳定性在应用于道路沥青层间处理时取得良好的效果。以SBS改性乳化沥青代替普通沥青作透层、粘层，其防水、粘结、抗剪能力等方面都优于普通沥青，能有效地减少路面损坏，提高路面使用寿命。 3 SBS改性沥青研究现状 3.1 改性沥青研究发展历程随着道路交通量越来越大，车辆轴载越来越重，对沥青的要求就越来越高，为了提高沥青的性能，我们给沥青中加入各种性能优良，价格适中的改性剂即形成了改性沥青。近50年改性沥青的发展大致经历了四个阶段：（1）1950-1960年，直接在沥青中掺入橡胶粉或胶乳，拌合搅匀使用；（2）1960-1970年，把丁苯合成橡胶以乳胶的形式按比例现场掺配使用；（3）1971-1988年，除了合成橡胶继续应用外，热塑性树脂得到了广泛的应用；（4）1988年至今，SBS逐渐成为主导改性材料。 3.2 沥青改性剂的类型沥青改性剂种类较多，但是不同的改性剂都有其固有的特点，通过研究和应用[3]，改性剂的使用品种和数量也在不断的变化。目前，国内外使用取得成牧并形成规模的主是要是各种聚合物，其他各类应用不多。用于道路改性的聚合物一般分为以下三类：橡胶类、树脂类和

聚合物改性沥青技术要求

聚合物改性沥青技术要求聚合物改性沥青是指在沥青中加入一定的聚合物材料，通过物理和化学相互作用，使沥青的性能得到升级和改善的一种技术。聚合物改性沥青具有良好的稳定性、耐久性、抗老化性等特性，被广泛应用于道路建设和维护工程中。以下是聚合物改性沥青的技术要求。聚合物材料选择： 1.聚合物材料应具有良好的相容性，能够与沥青形成稳定的混合物。 2.聚合物材料应具有良好的增塑性能，能够有效提高沥青的软化点和温度稳定性。 3.聚合物材料应具有良好的粘度和流变性能，使得改性沥青能够在施工中易于处理和涂布。改性沥青配比： 1.根据道路状况和设计要求进行合理的比例配比。 2.聚合物改性沥青可根据需要进行硬化型、弹性型、强度型等不同类型的调整。 3.根据不同气候和环境条件，适当调整改性沥青的配比。改性工艺要求： 1.聚合物材料与沥青应充分混合均匀，避免出现疏松、稀释等问题。 2.在改性过程中应控制好改性温度和时间，避免过热和过久的情况发生。

3.对于聚合物材料的添加量，应根据实际情况进行适当调整，以获得最佳的改性效果。 4.需要保证改性沥青施工现场的卫生与安全。改性沥青性能要求： 1.聚合物改性沥青应具有较高的软化点，以提高沥青的温度稳定性。 2.改性沥青应具有较低的冷裂敏感性，能够在低温下保持良好的柔韧性。 3.改性沥青应具有较高的抗老化性，能够在长期使用和暴露下保持稳定的性能。 4.改性沥青应具有较好的粘附性和耐水性，能够与基层材料和面层材料紧密结合。 5.改性沥青应具有较好的抗溶剂性和耐油性，能够在污染环境下保持稳定的性能。改性沥青检测要求： 1.对改性沥青进行质量检验和性能测试，确保达到设计要求。 2.对改性沥青进行物理性能、化学性能和工艺性能等方面的测试。 3.对改性沥青进行长期性能测试，模拟实际使用条件下的状况。 4.对改性沥青进行环境适应性测试，考虑不同气候和环境条件对其性能的影响。总结：

SBS改性沥青机理和现状与未来趋势简述

SBS改性沥青机理和现状与未来趋势简述摘要：近年来，在聚合物改性沥青材料中，SBS以其优异的性能，成为使用最为广泛的沥青改性剂，SBS改性沥青是我国现阶段最重要的沥青改性方式。每年约生产改性沥青600〜800万吨，消耗各型号SBS约35万吨。关键词：SBS改性沥青；改性机理 1.沥青的特性沥青是由多种化学成分极其复杂的烃类所组成。这些烃类为一些带有不同长短侧链的高度缩合的环烷烃和芳香烃，以及这些烃类的非金属元素衍生物[1]。按生产来源划分，沥青主要可分为地沥青（包括天然沥青与石油沥青）、焦油沥青、煤沥青、页岩沥青等。道路中各国目前生产和最常用的是石油沥青。石油沥青是原油加工的重质产品[2]。石油沥青的组分极为复杂，通常用溶剂将沥青通过色层分析法分成饱和分、芳香分、胶质和沥青质四个组分[1]。 2.SBS 的性能 SBS 聚合物是一种热塑性弹性体[3]。从分子结构上分为线型和星型两种类型[4]。 SBS热塑性弹性体具有两相结构，中间的聚丁二烯链段（PB）软段和两端的聚苯乙烯（PS）硬段，其中聚苯乙烯链段（PS）在两端，分别聚集在一起，形成物理交联区域，即硬段，称作微区；而聚丁二烯链段（PB 段）则形成软段，呈现高弹性。软段（PB）与硬段（PS）互不相溶。硬聚苯乙烯链段分子缔合进入小的刚性端基范围，这种缔合作用类似于物理的交联或结合，并且较长时间保持在一起，与中间基的聚丁二烯链段化学结合，这种分相结构称为微观两相分离结构[5]。SBS 的微观两相分离结构，使其具有两个玻璃化转变温度。第一个玻璃化转变温度（Tg1）为80 ℃（聚丁二烯），第二个玻璃化转变温度（Tg2）为90 ℃（聚苯乙烯）。在Tg1～ Tg2 之间端基聚苯乙烯链段聚集在一起形成微区分散于聚丁二烯链段之间，起到物理交联、固定链段及防冷流作用，具有硫化橡胶的高弹性和抗疲劳性能。当温度升至Tg2时，聚苯乙烯相软化和流动使得SBS 具有树脂流动加工性。SBS 的微观两相分离结构使其在常温下具有橡胶弹性，在高温下又能像塑料那样熔融流动，即具有橡胶和塑料的双重特性。SBS 通过聚苯乙烯链段的聚集形成一种三维结构，分散在沥青中，聚苯乙烯链段赋予材料足够的强度，中间嵌段聚丁二烯又使共聚物具有特别好的弹性，从而有效地改善沥青的温度性能、拉伸性能、弹性、混合料的稳定性、耐老化性等。 3.SBS 对沥青的改性机理改性沥青机理机理主要分为物理共混和化学改性两类：物理共混—SBS 微粒受到沥青组分中油分的作用发生溶胀而均匀分散在沥青中，SBS 与沥青之间没有发生化学作用，只是一种分子间作用力；化学改性—加入添加剂使沥青和SBS之间发生加成、交联或接枝等化学反应，形成较强的共价键或离子键，改善沥青的化学性质。提出化学改性是提高SBS 改性沥青路用性能的重要手段[6]。采用SBS 对沥青改性后，改性沥青的低温柔性和高温性能明显提高，温度敏感性大大降低。 4.SBS 改性沥青的制备沥青的SBS改性需要经过溶胀、剪切、发育三个过程。剪切是整个改性过程中关键的一步，往往剪切的效果会影响最终的结果。目前，制备SBS 改性沥青主要采用胶体磨法和高速剪切法。所用的设备有胶体磨式与高速剪切式两大类。无论是胶体磨技术还是高速剪切技术，其制备原理都是通过动环和静环之间切变力

SBS和APP聚合物改性沥青防水卷材性能比较及应用

SBS和APP聚合物改性沥青防水卷材性能比较及应用【摘要】20 世纪80 年代中期以来，随着国内基础建设的不断发展，建筑对防水材料的要求需求量日益增加，在我国高聚物改性沥青防水卷材是目前发展最快的新型防水材料。就这一趋势，本文对高聚物改性沥青防水卷材的性能进行了分析及与其他国内几大防水材料的分析比较本文主要论述了SBS和APP两种聚合物改性沥青的组成以及两者所制成防水卷材的性能，并对其中一些特点做了分析与比较，另外，对其他防水卷材也有所提及。【关键词】建筑工程；聚合物改性沥青防水卷材一、聚合物改性沥青的性能 1.聚合物改性沥青是由聚合物和沥青基础两大部分组成的，聚合物同沥青具有较好的相溶性，可以赋予沥青某些特性.进而改善沥青的性能。聚合物改性沥青卷材的应用取决于聚合物沥青的性能,而性能不仅取决于聚合物的种类、含量和构造，还取决于沥青基础的成分，因此必须同时从所含聚合物和沥青材料两大方面进行考虑。二、聚合物改性沥青的主要类型 2.SBS聚合物改性沥青 2.1 SBS是丁苯橡胶的一种，丁苯橡胶由丁二烯和苯乙烯共聚制成。将丁二烯和苯乙烯嵌段共聚，形成具有苯乙烯(S)一丁二烯(B)一苯乙烯(S)的结构，则得到一种热塑性的弹性体。SBS具有橡胶和塑料的优点，常温下具有橡胶的弹性，高温下又能像橡胶那样熔融流动，成为可塑性材料。SBS在沥青内部形成一个高分子量的凝胶网络，大大提高了沥青的性能。与普通沥青相比，SBS改性沥青具有众多优点：弹性好，延伸率大.延度可达2000%；低温柔性大大改善，冷脆点降

至一40℃；热稳定性提高，耐热度达90～100℃；耐候性好等。SBS改性沥青是目前最成功和用量最大的一种改性沥青，在国内外都得到普遍使用，主要用途便是制作防水卷材。以SBS改性沥青作为侵渍覆盖层，以聚酯纤维无纺布、黄麻布、玻纤毡等作为胎基，以塑料薄膜为防粘隔离层，经选材、配料、共熔、侵渍、复合成型、卷曲等工序加工制作，便从总体上制成了SBS改性沥青防水卷材。 2.2 APP聚合物改性沥青 APP是聚丙烯的一种，根据甲基的不同排列，聚丙烯分无规聚丙烯、等规聚丙烯和间规聚丙烯三种。APP即是无规聚丙烯，其甲基无规地分布在主链两侧。无规聚丙烯为黄白色塑料，无明显熔点.加热到150℃才开始变软，在250℃左右熔化，并可以与石油沥青均匀混合。以聚酯毡或玻纤毡为胎基，以无规聚丙烯作改性沥青为浸涂层，两面覆以隔离材料，便制成了APP改性沥青防水卷材。三、SBS和APP改性沥青防水卷材性能比较 3.1 SBS改性沥青防水卷材和APP改性沥青防水卷材广泛应用于工业与民用建筑的屋面、地下室、卫生间、水池等的防水防潮以及桥梁、停车场、游泳池、隧道、蓄水池等建筑物的防水、防潮、隔气、抗渗以及沥青类屋面的维修工程。两者在材性方面的差异主要表现在：SBS改性沥青防水卷材的低温性能(低温柔度)较好，更适宜用于寒冷地区；而APP改性沥青软化点高，延度大，冷脆点降低粘度增大，具有优异的耐热性和抗老化性，因而APP改性沥青防水卷材的高温性能（耐热度）较好，更适宜用于炎热地区。 3.2 APP改性沥青防水卷材 3.2.1 APP改性沥青防水卷材，系指采用APP塑性材料做为沥青的改性材料，属于塑性体聚合物改性沥青防水卷材。在改性沥青防水卷材中应用的多为廉价的无规聚丙烯（APP)，它是生产等规聚丙烯的副产品，是改性沥青用树脂与沥青共混性最好的品种之一，有良好化学稳定性，无明显熔化点。 3.2.2 APP材料的最大特点是分子中极性碳原子少，因而单键结构不易分解，掺人石油沥青后，可明显提高其软化点、延伸率和粘结性能。软化点随APP的掺

基于Drucker-Prager模型的沥青混合料细观尺度蠕变特性分析

基于Drucker-Prager模型的沥青混合料细观尺度蠕变特性分析李梦怡【摘要】长期行车荷载作用条件下沥青混合料具有典型的蠕变特性,然而宏观的室内性能评价试验难以表征细观结构对混合料蠕变性能的影响规律.本文基于粉胶比控制原理计算出最大公称粒径为1.18 mm的沥青砂浆级配,并通过回弹模量及静压单轴蠕变试验获得沥青砂浆相粘弹特性;基于数字图像处理技术建立考虑砂浆与粗集料二组分的沥青混合料细观结构模型,通过非线性拟合获取Drucker-Prager模型蠕变性能参数;利用有限元方法完成荷载作用条件下的模型蠕变分析.计算结果表明:模型结果在误差允许范围内可以表征材料的蠕变变形趋势,细观骨架结构、粗集料粒径尺寸及朝向的合理组合能提高沥青混合料承受长期行车荷载作用的能力.【期刊名称】《华北科技学院学报》【年(卷),期】2017(014)006 【总页数】5页(P96-100) 【关键词】沥青混合料;蠕变;Drucker-Prager模型;细观尺度;有限元分析【作者】李梦怡【作者单位】赤峰市公路管理处,内蒙古赤峰 024000 【正文语种】中文【中图分类】U414.75

0 引言沥青混合料是由具有复杂流变特性的沥青、复杂表面结构的集料及空隙组成的多相材料，其微细观尺寸下的结构特征对沥青混合料宏观性能的影响极其重要。近年来，大量研究者进行了相关尺度方面的材料行为研究[1,2]。为了建立沥青混合料细观结构参数与其宏观均匀化性能评价方法的关系，研究者分别基于工业CT分析三维细观空隙分布及粗集料接触状态评价、进行透水式路面骨料接触状态研究、研究细观尺度下沥青混合料抗裂影响因素等[3-6]。研究表明，集料骨架结构、砂浆与空隙的空间分布、集料棱角及形状等细观参数对沥青混合料性能起到决定性的作用，然而传统宏观室内试验评价方法无法精确控制以上细观参数。数字图像处理技术作为沥青混合料细观结构刻画与分析的重要方法，具有快速、高效的特点，被大量应用于有限元模型建立、细观参数定量分析、材料性能评价等研究中[7-9]。沥青材料在车辆荷载长期作用条件下表现出典型的蠕变特性，且蠕变增长阶段产生的不可恢复塑性变形造成沥青路面车辙病害。研究者通过提出特征蠕变模型与室内试验拟合分析研究沥青混合料蠕变特性[10,11]，并基于有限元或离散元模型进行沥青混合料细观尺度下蠕变刚度及动态模量等粘弹参数预估[12,13]。综合以上研究方法，本文为表征沥青混合料细观结构对其蠕变特性的影响规律，基于数字图像处理建立考虑蠕变特性的沥青砂浆与粗集料二组分模型；基于蠕变模型若干取样点的对比分析，建立细观结构与沥青混合料长期蠕变变形间的联系。 1 细观模型的建立利用数字图像处理工具实现沥青混合料剖面数码照片的二值化，具体步骤简述如下：(1)彩色图转换成八位灰度图并进行直方图均衡处理，增强图像各部分对比度；(2) 采用中值滤波降低照片的背景与冲击噪声；(3)通过图像锐化突出粗集料边界信息； (4)阈值分割初步实现沥青混合料剖面图二值化；(5)利用数学形态学处理技术除去

沥青混合料的路用性能研究

路基路面小论文《沥青混合料路用性能研究》姓名：陈双班级：土木08-8班学号：0802090813

沥青混合料的路用性能研究摘要沥青混合料采用骨架一空隙结构，空隙率在20％左右。这种大空隙的路面结构可以使降雨直接下渗，以补充地下水，具有良好的生态效益，同时还具有排水、降噪和抗滑性能等诸多优点。在环保要求日益强烈的今天，沥青混合料路面其良好的环保和安全特点在国内外得到广泛的应用。本文从沥青路面所处的环境特点出发，参考国外的成功经验，对沥青混合料路面材料选用与要求进行了分析；依据大量试验，对沥青混合料的空隙率和关键筛孔的通过率关系进行了研究；并且对透水性沥青混合料各项路用性能进行了分析和验证，主要包括高温性能、水稳定性、低温性能和强度性能，研究结果表明，材料合理、级配良好的透水性沥青混合料具有较好的路用性能。关键词：沥青混合料，路用性能问题的提出和研究意义随着经济建设的飞速发展和城市建设步伐的加快，现代城市的地表逐步被钢筋混凝土的房屋和不透水的混凝土路面所覆盖。在城市建设中，绝大多数的城市道路、公园、庭院及公共广场的设计和硬化主要关注其耐久性和强度等技术性能指标和视觉美观方面的要求，因而不透水的密级配混凝土和石板材成为首选的铺装结构。虽然这种路面铺装简单，成本低廉，但给城市的生态环境带来了很大的负面影响。沥青混合料路面就是为了解决上述问题而提出的一种路面型式，主要包括透水性沥青路面、沥青混凝土路面及嵌入式沥青路面等形式。国内外研究概况国内对于沥青混合料路面及路面结构的研究很多，近年来更是发展迅速，主要是基于对沥青路面的研究和应用，并在西安、广州、江苏等地的高等级公路铺筑了沥青路面试验段，2003年建成通车的西安咸阳机场高速公路就是引进日本沥青混凝土路面技术修筑而成。鉴于沥青混合料路面和排水沥青路面等多孔路面在材料和混合料设计等方面存在相同点，下文对各类多孔沥青混合料的国内外现状进行研究。主要研究内容和技术路线本文研究的内容是对沥青混合料路用性能研究，包括沥青混合料影响因素、材料选择等性质进行分析。即对以下内容展开研究： (1)透水性路面面层的材料组成研究确定合理的沥青混合料路面材料组成，保证路面结构性能的前提下，充分发挥透水功能。考虑透水性路面的路用性能和功能性能的双重要求，在材料的技术要求上要严格，以保证其使用寿命。透水混合料矿料级配组成为间断级配的骨架一空隙结构．石料间彼此接触面积小，为延长使用寿命。需要采用高粘度改性沥青，矿料质地坚硬，颗粒形状以接近立方体为主。 (2)沥青混合料路面的性能评价沥青混合料路面具有高温稳定性以及低温抗裂性，除此之外，还要具有良好的路用性能。对路用进行合理的评价，是本论文的主要内容之一。通过室内试验，在综合考虑其材料组成、配合比设计等影响因素的基础上，对沥青混合料路面的路用性能进行研究。沥青混合料路面的特点 1、良好的环保生态效益 2、有效改善道路行驶的安全性和舒适性沥青混合料路面雨天路面无积水，可保证轮胎与路面之间有良好的附着力，大大改善了

(完整word版)SBS结构对改性沥青性能的影响03

(完整word版)SBS结构对改性沥青性能的影响03 SBS结构对改性沥青性能的影响刘贵男 (中石化资产分公司长岭沥青厂) 摘要：本文主要以两种不同S/B的线型SBS(A、B）和星型SBS（C）为例，研究了不同SBS结构对改性沥青性能的影响。结果表明：不同结构的SBS由于与沥青的相容性不同，对基质沥青的改性效果有所不同。同等质量分数下，S/B高的线型SBS改性沥青比S/B小的线型SBS改性沥青的针入度、延度较小、抗老化性能强;星型SBS改性沥青软化点和针入度的指标优于线型SBS改性沥青；星型SBS的改性效果与改性剂和基质沥青的配伍性有很大的关系. 关键词：SBS结构、基质沥青、改性沥青前言聚合物改性沥青由于可以提高和改善沥青路面使用性能、延长道路的使用寿命现已得到了广泛应用.聚合物改性沥青种类繁多,其性能随聚合物品种的不同而不同。其中SBS聚合物改性沥青由于能够显著提高沥青路面高温抗车辙、低温抗开裂以及增强抗老化、改善疲劳等性能而成为聚合物改性沥青的主要品种［1]。SBS 聚合物改性沥青在国内外得到了广泛应用，在我国常用的SBS改性剂主要是线型和星型两种。SBS与基质沥青存在着配伍性，不同的基质沥青组成会严重影响SBS改性沥青的技术性能.因此，选择不同类型和牌号SBS，研究其对改性沥青技术性能的影响,对于正确认识和应用SBS改性沥青有着积极的意义［2］。 1.原材料的性质及分析方法 1.1基质沥青实验采用的沥青为国产三种70A重交通基质沥青：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，其性质见表1。表 1 三种70A重交通基质沥青指标基质沥青种类ⅠⅡⅢ25℃针入度/0。1mm66.867。473.7软化点/℃49.148。947.9 10℃延度/cm＞60＞6058.0 TFOT后残留物质量损失/%0。180.150。16 10℃延度/cm7。07.07.0 25℃针入度比65.363.764。1 1.2改性剂和稳定剂试验共采用了A、B、C三个型号的SBS改性剂，其中A和B为线性SBS，C为星型SBS.三种改性剂均呈白色立柱桩，物理力学性质见表2。稳定剂为外采稳定剂，呈黄色粉末状。 1.3 分析方法基质沥青和改性沥青各项指标按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011)进行分析。表2 三种改性剂SBS聚合物的物理力学性能指标项目A B C 改性剂类型线型线型星型嵌段比S/B30/7040/6030/70 挥发分/%0。70.70.7 300％定伸应力 ≥2。5≥3。4≥2。0 /MPa 拉伸强度/MPa≥18.0≥22。0≥7.0