改性沥青是在基质沥青的基础上,掺入橡胶、树脂等高分子聚合物或者其他填料,与沥青混合后形成的可以使基质沥青性能得到改善的混合物。苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(Styrene-Butadiene-Styrene Block Copolymers,SBS)改性沥青是目前应用最广泛的聚合物改性沥青之一,主要应用在公路的建设和建筑防水材料的制备方面。随着国民经济的发展,车流量和车辆载荷越来越大,高等级公路和特殊路段对于SBS改性沥青在抗永久变形、抗车辙、抗疲劳、抗老化、抗低温开裂性和高温稳定性等路用性能要求越来越高,对改性沥青的需求量也逐渐增大。在SBS改性沥青工业化生产的条件下,如何提高改性沥青的路用性能,是一个亟待解决的问题。目前,功率超声广泛地应用于催化剂的制备和超声萃取等石油化工领域。当功率超声技术作用于改性沥青发育过程中时,空化效应会产生局部的高温高压环境和强烈的冲击波。超声波产生的机械作用和空化效应产生的能量会改善SBS聚合物在基质沥青的中的分散情况、细化SBS微粒并且加强SBS与沥青或添加剂的反应,因此功率超声对于提高SBS改性沥青的路用性能具有重要的作用。本文根据超声波对于加强改性沥青发育的机理展开分析,研制相对应的实验设备并进行实验研究,探究了超声波对改性沥青发育的影响,分析了超声作用时间对改性沥青各个路用性能的影响。本文具体研究内容如下:分析了超声波应用于沥青不同发育阶段的作用。然后建立了空化气泡在改性沥青中的动力学模型,计算超声换能器在一定频率条件下空化效应发生的最小声压和空化效应在基质沥青中产生的能量。结合功率超声在化工领域的应用,从超声空化效应产生的能量和超声分散作用两方面分析了超声波对改性沥青发育过程的影响。根据实验环境要求和空化效应的形成条件对超声换能器设备进行了设计制造。先对换能器各个部分的材料进行选择,然后通过机电等效法先后分别对换能器的夹心振子、变幅杆和工具头进行了尺寸参数的设计。由于换能器的工具头需要在170℃-180℃的高温介质中工作,为防止高温导致换能器失效,设计了换能器的冷却装置。通过多物理场仿真软件对换能器的模态、阻抗和热量传递进行了仿真分析,验证设计的可行性。随后将换能器按照设计进行加工并通过高温油浴实验测试了其工作性能和耐高温性。根据改性沥青发育要求搭建了实验平台,为保证发育后的改性沥青符合沥青的路用标准,探索了在实验室条件下改性沥青发育的工艺流程。通过对照实验探究了超声波对改性沥青基本性能指标、抗老化性、稳定性及改性剂与沥青相容性的影响,分析了超声波对SBS改性沥青路用性能的强化作用。