废胶粉与SBS复合改性沥青黏弹体系及其路用性能研究

发布时间：2020-08-17 16:47

【摘要】：废胶粉中有效组分的释放是对沥青产生改性作用的前提,而有效组分的释放与沥青介质的性质和反应温度、反应时间等条件密切相关。围绕在沥青介质中实现废胶粉有效组分全释放的目标,提出了用溶解度作为释放效率的表征方法;并以废胶粉有效组分全释放为平台,研究了废胶粉和SBS复合改性沥青在不同温度区间的黏弹流变特性,以及老化性能和施工性能;最后对相关研究成果进行了实体验证。首先以三种代表性沥青为介质,采用黏度和溶解度的变化反映废胶粉有效组分释放规律,并研究了三个不同反应温度下释放效率随时间的变化。结果表明,废胶粉中有效组分的释放需要适宜的温度条件,温度过高和过低对其性能都会有负面影响。在高温下释放速度较快,体系的黏度也明显降低,说明在高温下有效组分的释放和高分子的解聚同时发生。通过分析不同沥青介质条件下橡胶沥青体系的黏度变化,得到了不同介质对橡胶粉有效组分释放的影响;通过对反应温度和时间的规律分析,确定了三种介质达到有效组分全释放的最佳反应条件。以有效组分全释放为平台,通过加入不同含量和类型的添加剂,研究了复合改性沥青在不同温度区间内的流变特性。通过黏度-温度关系、弹性恢复-温度关系、测力延度和韧度韧性试验,证明了废胶粉释放出的有效组分对SBS改性沥青有加强作用,可以使复合改性沥青在路面使用温度范围内具有更好黏温性能,同时在施工温度条件下有更好的施工性能;全释放平台与SBS复合改性,有效地提高了复合改性沥青在更宽温度范围内的弹性恢复,增加了在受力状态下的松弛能力,使沥青的黏韧性和韧性增加,改善了沥青对集料的握裹力和黏结力。通过试验模拟了沥青在拌和温度下与路面长期使用条件下的老化过程,结果显示复合改性沥青对拌和温度的敏感性高于基质沥青,提高拌合温度对改性沥青性能影响较大;而两种沥青对PAV试验温度的敏感性基本相当。说明通过合理选择沥青类型和控制拌和温度,可以减少复合改性沥青的老化反应,提升沥青材料全寿命周期的经济性。对黏附功随温度变化规律研究表明,沥青来源和加工工艺不同,达到最大黏附功时对应的温度也不同。通过对不同的类型沥青的最大黏附功对应温度的研究,提出以最大黏附功对应的温度作为最佳拌和温度。在以上研究和表征结果的基础上,试生产了两种类型产品,并进行了混合料研究评价,验证了验证了相关理论的应用效果。
【学位授予单位】：中国石油大学(华东)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TE626.86
【图文】：

图 1-1 研究技术路线图Fig. 1-1 Technology Roadmap of the Research的技术路线如下：究选择了三种针入度等级的沥青，在不同的温度下测定废胶粉改性时间变化曲线，并分析了废胶粉溶解度变化规律和分子量分布变化，组分全释放的反应过程规律。计不同配方的复合改性沥青，研究“黏弹劲柔”平衡特性和温度、化的工艺条件。究成型黏附功对混合料性能的影响，分析最大黏附功温度可否作为本项目开发的复合改性沥青为原料，研究复合改性沥青的老化规律定工艺和配方，生产两种类型复合改性沥青；对两种不同的复合改性能研究，并进行性能评价，验证以上理论成果的可行性。

而有效组分的释放与介质的性质和温度、时间条件密切相关。本文围绕在沥青介质中实现废胶粉有效组分全释放的目标，为 SBS 复合改性提供全释放平台，用溶解度作为释放效率的表征方法，并对可溶分进行分子量分布（GPC）实验，通过分子量分布的变化表征反应过程中降解选择性的变化。2.1.1 实验原料与试验方法本研究采用的原料为环烷基原油生产的原料 70（代号原料 70）、AH-90（代号原料90）、AH-110（代号原料 110）三种重交通道路沥青和 30 目废胶粉。本研究采用高温搅拌，反应温度分别为为 1 级、2 级、3 级（温度逐级升高，每级间隔 20℃）。胶粉掺量为 20%（内掺）。本研究取样点为加完胶粉且温度稳定后开始计时，取样时间点分别为:3h、5h、10h15h、20h、25h、30h 和 35h（可根据实验结果适当增加）。本研究技术路线示意如图 2-1 所示。

100 120 140 160 180温度/℃图 2-6 原料 70 在 3 级反应温度下不同时间的黏温曲线(3h-20h)-6 The viscosity-temperature curve at Level 3 temperature of asphalt100 120 140 160 180020406080100120粘/度pas·温度/℃20h25h30h35h20h25h30h35h图 2-7 原料 70 在 3 级反应温度下不同时间的黏温曲线(20h-35h)-7 The viscosity-temperature curve at Level 3 temperature of asphalt

【参考文献】

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本文编号：2795574