SBS改性瀝青相容性及其工程性質(zhì)的研究.pdf

1、聚合物改性瀝青相容性是決定其熱儲存穩(wěn)定性和其它路用性能的關(guān)鍵因素，是改性瀝青研究中的重點(diǎn)。同時改性瀝青相容性極其復(fù)雜，受到基質(zhì)瀝青的性質(zhì)、聚合物種類和含量以及生產(chǎn)工藝等眾多因素的影響，是改性瀝青研究中的難點(diǎn)。隨著我國公路建設(shè)的快速發(fā)展，急需大量的優(yōu)質(zhì)改性瀝青，因此研究改性瀝青相容性機(jī)理、開發(fā)出各種實(shí)用增容技術(shù)是一個具有理論價值和實(shí)際意義的課題。本論文利首先用熒光顯微照相技術(shù)研究了改性瀝青相態(tài)結(jié)構(gòu)。改性瀝青的相態(tài)結(jié)構(gòu)一般會呈現(xiàn)

2、三種類型：瀝青為連續(xù)相聚合物為分散相的單相連續(xù)結(jié)構(gòu)、聚合物為連續(xù)相瀝青為分散相的單相連續(xù)結(jié)構(gòu)以及瀝青聚合物兩相共連續(xù)結(jié)構(gòu)。同時探討了相容性、聚合物含量等因素對相態(tài)結(jié)構(gòu)的影響。對泰州瀝青、歡喜嶺瀝青和克拉瑪依瀝青的組成進(jìn)行了分析，以研究基質(zhì)瀝青性質(zhì)對改性瀝青相容性的影響。由于瀝青的組成和結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，不同瀝青的相同組分的性質(zhì)各不相同，因此通過瀝青四組分分析方法不能準(zhǔn)確預(yù)測改性瀝青的相容性。而通過基質(zhì)瀝青的結(jié)構(gòu)族組成分析確定其平

3、均結(jié)構(gòu)，然后利用Small公式計算出瀝青和聚合物改性劑的溶解度參數(shù)，根據(jù)瀝青與聚合物溶解度差可以定量地預(yù)測改性瀝青的相容性。對不同改性瀝青熱儲存穩(wěn)定性進(jìn)行了比較深入地分析和研究，發(fā)現(xiàn)某些改性瀝青即使?jié)M足離析試驗(yàn)軟化點(diǎn)差小于2.5℃要求，但在熱儲存過程中會發(fā)生性能下降的現(xiàn)象，因此現(xiàn)行改性瀝青規(guī)范不能全面評價改性瀝青的熱儲存穩(wěn)定性。為此提出用動力穩(wěn)定性、性能穩(wěn)定性和聚集穩(wěn)定性三方面來全面評價改性瀝青的熱儲存穩(wěn)定性。詳細(xì)考察了SB

4、S改性瀝青相分離的微觀過程，提出SBS改性瀝青相分離主要有兩個基本過程：SBS顆粒的聚集和沉降分層。在熱儲存初期，Brownian運(yùn)動絮凝和重力誘導(dǎo)絮凝導(dǎo)致聚合物顆粒聚集增長，而后在重力誘導(dǎo)絮凝和重力沉降分層共同作用下，聚合物顆粒上浮并聚集于瀝青表面。利用測力延度試驗(yàn)考察了改性瀝青的低溫拉伸性能，探討了基質(zhì)瀝青性質(zhì)、聚合物種類和含量、相容性、熱老化等因素對改性瀝青低溫性能的影響，并就測力延度指標(biāo)和SHRP彎曲流變梁指標(biāo)之間的

5、關(guān)系進(jìn)行了研究。聚合物與瀝青之間的界面層性質(zhì)，特別是界面層的厚度和粘結(jié)強(qiáng)度是決定改性瀝青熱儲存穩(wěn)定性的重要因素?；诮缑鎸永碚?，提出瀝青—SBS反應(yīng)性共混改性的新方法。對于研制出的反應(yīng)性改性瀝青和物理改性瀝青進(jìn)行了常規(guī)性能和SHRP性能分析，并就高溫性能、低溫性能和感溫性能作了對比評價。試驗(yàn)結(jié)果表明反應(yīng)性改性瀝青的路用等級由物理改性瀝青的PG70-22提升為PG82-22，同時反應(yīng)性改性瀝青具有良好的熱儲存穩(wěn)定性。APA車轍

6、試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果表明反應(yīng)性改性瀝青混合料的高溫抗車轍性能和抗水害性能明顯優(yōu)于物理改性瀝青混合料。利用熒光顯微照相、紅外光譜及示差掃描量熱等分析方法研究了瀝青—SBS反應(yīng)性共混改性機(jī)理。反應(yīng)性改性瀝青的相態(tài)結(jié)構(gòu)由物理改性瀝青的聚合物為分散相的單相連續(xù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫酆衔锱c瀝青兩相共連續(xù)結(jié)構(gòu)，空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成是其性能顯著提高的原因之一。紅外光譜表明與物理改性瀝青相比反應(yīng)性改性瀝青中SBS聚丁二烯的特征峰強(qiáng)度降低，而聚苯乙烯特