黨 彥，王國忠，高江波

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)能源與交通工程學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010018）

橡膠顆粒改性瀝青最適反應(yīng)條件的確定

黨 彥，王國忠，高江波

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)能源與交通工程學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010018）

把橡膠顆粒與瀝青反應(yīng)一段時間，制備出一種類似改性瀝青的新瀝青，把這種瀝青定義為橡膠顆粒改性瀝青。選取橡膠顆粒質(zhì)量比為25％與基質(zhì)瀝青進行反應(yīng)，設(shè)計正交試驗確定最適宜反應(yīng)條件，二因素四水平，影響因素是溫度（170℃、180℃、190℃、200℃）與時間（30 min、45 min、60 min、75 min），控制指標(biāo)是瀝青三大指標(biāo)，最終確定最適宜反應(yīng)條件是反應(yīng)溫度190℃左右、反應(yīng)時間45 min左右。本文為橡膠顆粒摻入到基質(zhì)瀝青中作為改性瀝青應(yīng)用在實際施工中提供依據(jù)。

橡膠顆粒改性瀝青；濕拌法；三大指標(biāo)；反應(yīng)條件

1 原材料性能檢測

1.1瀝青性能檢測

表1　盤錦90#瀝青技術(shù)指標(biāo)

1.2橡膠顆粒性能檢測

表2　橡膠顆粒技術(shù)指標(biāo)

2 橡膠顆粒與瀝青最佳反應(yīng)條件確定

2.1正交試驗設(shè)計

（1）影響因素確定

根據(jù)相關(guān)研究橡膠顆粒與瀝青反應(yīng)溫度和時間具體如下：

橡膠顆粒與瀝青反應(yīng)溫度：分別選取170℃、180℃、190℃、200℃；

橡膠顆粒與瀝青反應(yīng)時間：分別選取30 min、45 min、60 min、75 min。

橡膠顆粒與瀝青摻配比例：采用等體積的橡膠顆粒替換集料，替換比例分別為1％、2％、3％、4％，通過計算橡膠顆粒瀝青比值平均值約為25％。因此，本文橡膠顆粒與瀝青摻配比例選取25％。

參照正交試驗設(shè)計要求，本實驗設(shè)計L16（45）標(biāo)準(zhǔn)正交試驗，二因素四水平，設(shè)置三列空列，具體正交試驗設(shè)計如下。

表3　影響因素水平

表4　正交試驗表（L16）

（2）控制指標(biāo)確定

橡膠顆粒改性瀝青軟化點：軟化點越高，瀝青混合料高溫穩(wěn)定性越好；

橡膠顆粒改性瀝青延度：延度值越大，瀝青混合料低溫抗裂性越好；

橡膠顆粒改性瀝青針入度：針入度值越小，表明瀝青的黏度越大，瀝青混合料高溫穩(wěn)定性越好。

所以本文主要是通過測定橡膠顆粒改性瀝青三大指標(biāo)來確定制備橡膠顆粒改性瀝青適宜條件。

2.2橡膠顆粒與瀝青最佳反應(yīng)條件確定

采用正交試驗方法設(shè)計試驗時，數(shù)據(jù)處理選用直觀分析方法，直觀分析法使用簡單、計算方便、結(jié)果明確，可以通過比較影響因素的各水平對應(yīng)的均值和極值，確定最適宜的反應(yīng)條件。

（1）反應(yīng)條件對軟化點的影響分析

圖1　軟化點隨反應(yīng)時間變化曲線

圖2　軟化點隨反應(yīng)溫度變化曲線

表5　軟化點直觀分析

圖3　延度隨反應(yīng)時間變化曲線

極差分析，RA=1.75，RB=2.06，因為RA＜RB，表明反應(yīng)時間比反應(yīng)溫度對橡膠顆粒改性瀝青軟化點值影響更大。

（2）反應(yīng)條件對延度值的影響分析

圖4　延度隨反應(yīng)溫度變化曲線

表6　延度直觀分析

圖5　針入度隨反應(yīng)時間變化曲線

極差分析，RA=1.06，RB=1.01，因為RA＞RB，表明反應(yīng)時間比反應(yīng)溫度對橡膠顆粒改性瀝青延度值影響更大。

（3）反應(yīng)條件對針入度的影響分析

圖6　針入度隨反應(yīng)溫度變化曲線

根據(jù)以上圖表對影響因素時間進行分析，其中水平均值最小者為3，在直觀分析中各水平均值最小（大）對應(yīng)的水平是最適宜反應(yīng)條件3對應(yīng)橡膠顆粒與瀝青反應(yīng)時間60 min，此反應(yīng)時間下制備所得橡膠顆粒改性瀝青針入度值最小。

表7　針入度直觀分析

根據(jù)上述圖表對影響因素溫度進行分析，其中水平均值最小者為2，在直觀分析中各水平均值最?。ù螅?yīng)的水平是最適宜反應(yīng)條件，2對應(yīng)橡膠顆粒與瀝青反應(yīng)溫度為180℃，此溫度下制備所得橡膠顆粒改性瀝青針入度值最小。

極差分析，RA=2.42，RB=2.08，因為RA＞RB，表明反應(yīng)溫度比反應(yīng)時間對橡膠顆粒改性瀝青針入度值影響更大。

綜合以上分析可得：

反應(yīng)時間45 min左右、反應(yīng)溫度190℃左右制備所得橡膠顆粒改性瀝青軟化點值最大、延度值最大；反應(yīng)時間60 min左右、反應(yīng)溫度180℃左右制備所得橡膠顆粒改性瀝青針入度值最??；綜合考慮軟化點值可以反應(yīng)瀝青高溫性能、延度值可以反應(yīng)瀝青低溫性能，雖然針入度值也可以間接反應(yīng)瀝青高溫性能，但是軟化點值能夠更好反應(yīng)瀝青高溫性能。綜合可得橡膠顆粒改性瀝青最適宜制備條件：反應(yīng)時間45 min、反應(yīng)溫度190℃。

3 橡膠顆粒改性瀝青與其他瀝青性能比較

國內(nèi)外科研、工程實踐中經(jīng)常采用瀝青三大指標(biāo)對于其性能進行評價比較。本文瀝青高溫性能使用針入度（25℃）、軟化點進行評價比較，低溫性能使用延度（5℃）進行評價比較。

圖7　軟化點值比較

圖8　延度值比較

圖9　針入度值比較

軟化點比較：對三種瀝青軟化點值進行比較，大小依次為：SBS改性瀝青＞橡膠顆粒改性瀝青＞盤錦90#基質(zhì)瀝青；實測基質(zhì)瀝青軟化點50.2℃，橡膠顆粒改性瀝青軟化點57.8℃，SBS改性瀝青軟化點62.8℃；軟化點值可以評價瀝青高溫性能，所以可得橡膠顆粒改性瀝青高溫性能優(yōu)于基質(zhì)瀝青，與SBS改性瀝青差距很?。ㄜ浕c值為SBS改性瀝青92％）。

延度比較：數(shù)據(jù)圖表顯示，橡膠顆粒改性瀝青延度值與基質(zhì)瀝青和SBS改性瀝青延度值差距很大，但是橡膠顆粒改性瀝青與基質(zhì)瀝青屬于兩種類型瀝青，各自規(guī)范參考值不同，盤錦90#基質(zhì)瀝青規(guī)范值要求延度值為100 cm，檢測值為118 cm。橡膠顆粒改性瀝青參照橡膠瀝青規(guī)范要求，橡膠瀝青延度規(guī)范要求值是10 cm，橡膠顆粒改性瀝青延度實驗值為16 cm，滿足橡膠瀝青規(guī)范要求。橡膠瀝青延度值一般在10～15 cm，橡膠瀝青已經(jīng)在工程實踐中證明具有很好的低溫性能優(yōu)于普通基質(zhì)瀝青，與SBS改性瀝青低溫性能差距較?。欢鹉z顆粒改性瀝青和橡膠瀝青性質(zhì)接近，參照橡膠瀝青規(guī)范，本實驗制備所得橡膠顆粒改性瀝青延度值大于一般的橡膠瀝青延度值，低溫性能優(yōu)于橡膠瀝青；替換可得橡膠顆粒改性瀝青低溫性能優(yōu)于盤錦90#基質(zhì)瀝青，與SBS改性瀝青低溫性能差距很小。

針入度比較：針入度值雖然不能直接反應(yīng)瀝青性能，但是針入度可以反應(yīng)瀝青的黏度，針入度值越小，瀝青黏度值越大，黏度值越大瀝青高溫性能越好，所以針入度可以間接評價瀝青高溫性能；橡膠顆粒改性瀝青針入度實測值6.4 mm，基質(zhì)瀝青針入度值為9.2 mm，SBS改性瀝青針入度值為7.5 mm，通過數(shù)據(jù)比較可以在一定程度說明橡膠顆粒改性瀝青高溫性能優(yōu)于盤錦90#基質(zhì)瀝青。

綜合評價：橡膠顆粒改性瀝青較基質(zhì)瀝青有很好的高溫性能和低溫性能，但是與SBS改性瀝青有一定差距。

4 結(jié) 論

（1）通過選取橡膠顆粒摻量為瀝青質(zhì)量的25％，在不同反應(yīng)溫度、不同反應(yīng)時間下試驗測得橡膠顆粒改性瀝青的三大指標(biāo)，通過直觀分析確定橡膠顆粒改性瀝青制備的最適宜時間為45 min、最適宜溫度為190℃；

（2）通過與基質(zhì)瀝青、SBS改性瀝青三大指標(biāo)對比分析，橡膠顆粒改性瀝青高溫性能和低溫性能均優(yōu)于基質(zhì)瀝青，作為一種新型瀝青有很好的應(yīng)用前景。

［1］ 錢伯章.廢舊輪胎利用準(zhǔn)入政策落地［J］.世界橡膠工業(yè)，2013，40（5）：48.

［2］ 李智.勇廢舊橡膠改性瀝青路用性能與環(huán)境評價研究［D］.長春：吉林大學(xué)，2006.

［3］ 陳建華.橡膠粉改性瀝青混凝土路用性能研究［D］.長春：吉林大學(xué)，2012.

［4］ 祝龍旭.橡膠瀝青在城市道路改造中的應(yīng)用［D］.重慶：重慶交通大學(xué)，2014.

U416

C

1008-3383（2016）09-0006-04

2016-03-11

黨彥（1989-），男，內(nèi)蒙古烏蘭察布化德人，碩士研究生，研究方向：道路工程。