曹傳江

(新疆林業(yè)規(guī)劃設計院敬業(yè)監(jiān)理咨詢部，新疆烏魯木齊 830000)

0 前言

隨著我國工業(yè)經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，每年都會產生大量的廢舊橡膠，其中以汽車輪胎為主要代表［1］。廢舊橡膠不僅侵占大量土地，而且在空氣中不易降解，對環(huán)境產生較大的危害［2，3］。研究表明［4，5］，將廢舊橡膠經(jīng)過特殊處理，添加到瀝青中制備得到橡膠改性瀝青，將橡膠瀝青用于瀝青路面建設不僅可以減少環(huán)境污染，而且能有效改善瀝青路面的使用功能，延長路面使用壽命。本文通過室內試驗，研究了橡膠粉摻量、攪拌溫度、攪拌時間對橡膠瀝青軟化點、針入度、低溫延度、針入度指數(shù)和彈性恢復等技術指標的影響，得到了最佳的橡膠粉摻量，優(yōu)化了制備工藝，對橡膠瀝青的制備和應用具有重要意義。

1 原材料

瀝青選用Shell90#基質瀝青，基本技術指標見表1。橡膠粉是在常溫下粉碎的橡膠顆粒，目數(shù)為60目，具有良好的物理力學性能。

表1 基質瀝青的主要技術指標

2 試驗結果與分析

2.1 橡膠粉摻量對瀝青性能的影響

將不同比例(0、10%、15%、20%和25%)的橡膠粉加入到基質瀝青中，在170℃下充分攪拌45 min制得橡膠瀝青，由標準方法測定不同橡膠粉摻量下瀝青的軟化點、針入度、5℃延度，并由不同溫度下的針入度計算針入度指數(shù)以評價瀝青的感溫性能，研究橡膠粉摻量對瀝青性能的影響，試驗結果見圖1。

從圖1可以看出，在瀝青中加入橡膠粉會使瀝青的軟化點、針入度、低溫延度和針入度指數(shù)顯著增大。隨著橡膠粉摻量的增大，軟化點先增大后稍有減小，當橡膠粉摻量為20%時軟化點最大;針入度隨橡膠粉摻量的增大急劇減小，而低溫延度和針入度指數(shù)隨橡膠粉摻量的增大逐漸增大;當橡膠粉摻量大于20%時，再增加橡膠粉對各指標的影響程度相對減弱。表明在瀝青中加入橡膠粉可以明顯改善瀝青的高溫性能、低溫性能和溫度敏感性。這是因為，高溫下橡膠粉在瀝青中產生溶脹，吸收瀝青中的輕質組分，使瀝青質的相對比例增大，使高溫性能和溫度敏感性得到改善;又因為在外力作用下，橡膠顆粒會產生形變，出現(xiàn)許多微裂紋，吸收部分能量，減緩裂紋擴展，改善瀝青的低溫性能。當橡膠粉摻量較大時，橡膠粉在瀝青中分散的均勻性變差，橡膠粉顆粒之間相互接觸形成小結團，使改性效果變差。綜合考慮，橡膠粉的最佳摻量為20%。

圖1 橡膠粉摻量對瀝青性能的影響

2.2 制備溫度對瀝青性能的影響

在瀝青中加入20%的橡膠粉，控制攪拌時間為45 min，測定不同攪拌溫度下橡膠改性瀝青的軟化點、針入度、5℃延度和彈性恢復，研究制備溫度對橡膠改性瀝青性能的影響，試驗結果見圖2。

從圖2可以看出，隨著攪拌溫度的升高，橡膠瀝青的軟化點和彈性恢復都出現(xiàn)先增大后減小的趨勢，當攪拌溫度為175℃時軟化點和彈性恢復都出現(xiàn)最大值，表明此時橡膠瀝青的高溫性能和彈性恢復能力越好;而針入度和低溫延度都隨著攪拌溫度的升高逐漸增大，表明升高攪拌溫度可以提高橡膠瀝青的低溫性能。這主要是因為，高溫下橡膠粉在瀝青中發(fā)生溶脹，在一定溫度范圍內溫度越高溶脹越容易發(fā)生，橡膠粉吸收瀝青中的輕質組分使高溫性能得到改觀，當溫度太高時，隨著溫度的升高橡膠發(fā)生脫硫降解，溫度越高脫硫降解越快，脫硫使硫交聯(lián)鍵斷裂，高溫性能和彈性恢復能力變差。隨著溫度的升高，發(fā)生脫硫降解的橡膠粉越多，橡膠粉脫硫后變成天然橡膠，而天然橡膠的彈性使橡膠瀝青的低溫性能提高。綜合考慮，最佳攪拌時間為175℃。

圖2 制備溫度對瀝青性能的影響

2.3 制備時間對瀝青性能的影響

控制橡膠粉摻量為20%、攪拌溫度為175℃，測定不同攪拌時間時橡膠瀝青的軟化點、針入度和5℃延度，研究制備時間對橡膠瀝青性能的影響，試驗結果見圖3。

從圖3可以看出，在0～60 min內延長攪拌時間能夠增大橡膠瀝青的軟化點，但當攪拌時間大于60 min時，軟化點反而隨攪拌時間的延長逐漸降低，說明當攪拌時間為60 min時橡膠瀝青的高溫性能最好;針入度和低溫延度都隨著攪拌時間的延長逐漸增大，說明延長攪拌時間有利于提高橡膠瀝青的低溫性能。這主要是因為，當攪拌時間小于60 min時，隨著攪拌時間的延長，橡膠粉吸收瀝青中的輕質組分增多，瀝青粘度變大，高溫性能增強;而當攪拌時間大于60 min時，過長的攪拌時間使橡膠粉脫硫降解，使高溫性能變差。同時，攪拌時間越長，由脫硫轉變?yōu)樘烊幌鹉z的橡膠粉越多，在外界拉力作用下，吸收的能量越多，橡膠瀝青的低溫抗拉性能越好。綜合考慮，最佳攪拌時間為60 min。

圖3 制備時間對瀝青性能的影響

3 結論

1)相同條件下，存在最佳的橡膠粉摻量使橡膠瀝青的軟化點最大，同時橡膠粉摻量越大，針入度越低，而低溫延度和針入度指數(shù)越大;當橡膠粉摻量為20%時，橡膠瀝青的高溫性能、低溫性能和感溫性最好。

2)同一條件下，隨著制備溫度的升高，橡膠瀝青的軟化點和彈性恢復增大后減小，當溫度為175℃時兩者都有最大值;制備溫度越高，針入度和低溫延度越大;最佳制備溫度為175℃。

3)當其他條件相同時，軟化點隨制備時間的延長出現(xiàn)先增大后減小的趨勢，當時間為60 min時軟化點最高;針入度和低溫延度都隨制備時間的延長逐漸增大;綜合考慮，最佳制備時間為60 min。

［1］楊永順，曹衛(wèi)東，李英勇，等.橡膠瀝青制備工藝及其性能的研究［J］. 山東大學學報(工學版)，2008，38(5):10－13.

［2］高 川.橡膠瀝青及其混合料性能研究［D］.西安:長安大學，2011.

［3］郭朝陽.廢胎膠粉橡膠瀝青應用技術研究［D］.重慶:重慶交通大學，2008.

［4］微 穎.基于膠漿性質的橡膠瀝青混合料性能研究［D］.西安:長安大學，2012.

［5］黃 明，汪 翔，黃衛(wèi)東.橡膠瀝青混合料疲勞性能的自愈合影響因素分析［J］. 中國公路學報，2013，26(4):16－22.