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        橡膠粉與SBS復(fù)合改性瀝青制備工藝及性能研究

        2017-07-20 10:58:39張忠明劉貞鵬
        四川水泥 2017年6期
        關(guān)鍵詞:橡膠粉針入度剪切

        張忠明劉貞鵬

        (1中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院院有限公司 北京 100088 2廣西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 廣西南寧 530023)

        橡膠粉與SBS復(fù)合改性瀝青制備工藝及性能研究

        張忠明1劉貞鵬2

        (1中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院院有限公司 北京 100088 2廣西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 廣西南寧 530023)

        以70號(hào)瀝青作為基質(zhì)瀝青,加入橡膠粉和SBS對(duì)瀝青進(jìn)行改性,通過(guò)對(duì)3種制備工藝生產(chǎn)出的復(fù)合改性瀝青性能比較研究,選出復(fù)合改性瀝青路用性能較好的室內(nèi)制備工藝.采用全因子試驗(yàn)方法,在試驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上建立多元線(xiàn)性回歸模型和分析顯著相關(guān)性,通過(guò)直觀(guān)分析出復(fù)合改性瀝青性能較優(yōu)的制備方法

        橡膠粉;SBS;復(fù)合改性瀝青;制備工藝

        1 前言

        本文對(duì)橡膠粉、SBS復(fù)合改性瀝青室內(nèi)制備工藝進(jìn)行試驗(yàn)研究,探討制備工藝、橡膠粉粒度、橡膠粉摻量、SBS摻量對(duì)復(fù)合改性瀝青路用性能的影響,給予實(shí)際生產(chǎn)中有效的數(shù)據(jù)支撐。

        2 試驗(yàn)原材料

        基質(zhì)瀝青選取SK70#道路石油瀝青,其性能試驗(yàn)結(jié)果滿(mǎn)足施工技術(shù)規(guī)范要求;橡膠粉為江蘇江陰某公司生產(chǎn)提供的20目、40目橡膠粉;SBS為重慶某公司生產(chǎn)的線(xiàn)型SBS。

        3 試驗(yàn)

        3.1復(fù)合改性瀝青制備工藝

        橡膠粉與SBS復(fù)合改性瀝青選取內(nèi)摻10%的40目橡膠粉,內(nèi)摻2%的SBS。復(fù)合改性瀝青生產(chǎn)方式主要采用低速剪切和簡(jiǎn)單攪拌制備。剪切速度要求為4000-5000r/min,生產(chǎn)過(guò)程中瀝青溫度控制要求為180~200℃。采用以下3種制備工藝,工藝Ⅰ:同時(shí)橡摻加膠粉與SBS—剪切60min—攪拌發(fā)育30min;工藝Ⅱ:加入SBS—剪切30min—加入橡膠粉—剪切30min—攪拌發(fā)育30min;工藝Ⅲ:摻加橡膠粉—剪切30min—加入SBS—剪切30min—攪拌發(fā)育30min。三種工藝生產(chǎn)的復(fù)合改性瀝青試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

        表1 三種工藝生產(chǎn)的復(fù)合改性瀝青試驗(yàn)結(jié)果

        從表1可知,三種工藝生產(chǎn)的復(fù)合改性瀝青針入度均較低、相差較?。卉浕c(diǎn)指標(biāo):工藝Ⅲ>工藝Ⅱ>工藝Ⅰ;5℃延度:工藝Ⅲ>工藝Ⅰ>工藝Ⅱ;彈性恢復(fù):工藝Ⅲ>工藝Ⅰ>工藝Ⅱ;177℃布氏旋轉(zhuǎn)黏度:工藝Ⅲ>工藝Ⅰ>工藝Ⅱ。綜合各個(gè)試驗(yàn)指標(biāo),工藝Ⅲ所制備的復(fù)合改性瀝青優(yōu)于工藝Ⅰ、工藝Ⅱ,推薦采用工藝Ⅲ為室內(nèi)復(fù)合改性瀝青制備工藝。

        3.2性能研究

        試驗(yàn)方法采用全因子試驗(yàn)方法,制備工藝采用工藝Ⅲ,制備不同橡膠粉粒度(20目、40目)、橡膠粉摻量(7%、10%、13%、16%、19%)、SBS摻量(1%、2%、3%)的復(fù)合改性瀝青,研究各項(xiàng)因子對(duì)針入度、軟化點(diǎn)、彈性恢復(fù)、177℃布氏旋轉(zhuǎn)黏度試驗(yàn)結(jié)果的性能影響。

        3.2.1 建立數(shù)學(xué)模型與顯著性檢驗(yàn)分析

        根據(jù)全因子試驗(yàn)結(jié)果,建立數(shù)學(xué)模型以分析各項(xiàng)因子對(duì)瀝青性能指標(biāo)的影響。將橡膠粉粒度X1、橡膠粉摻量X2、SBS摻量X3作為因子變量,針入度Y1、軟化點(diǎn)Y2、彈性恢復(fù)Y3、旋轉(zhuǎn)黏度Y4為試驗(yàn)結(jié)果,建立多元線(xiàn)性回歸數(shù)學(xué)模型,并做X對(duì)Y顯著性檢驗(yàn)分析,分析結(jié)果如表2。

        從表2可知,X1對(duì)Y1、Y3沒(méi)有顯著性影響,表明橡膠粉粒度對(duì)針入度指標(biāo)與彈性恢復(fù)指標(biāo)的試驗(yàn)結(jié)果沒(méi)有顯著影響;其余因子變量X對(duì)試驗(yàn)結(jié)果Y均有顯著性影響。

        表2 數(shù)學(xué)模型和X對(duì)Y影響顯著性分析結(jié)果

        3.2.2 均值分析

        采用均值分析的方式,更為直觀(guān)分析橡膠粉粒度、橡膠粉摻量、SBS摻量對(duì)復(fù)合改性瀝青性能指標(biāo)的影響。

        摻入20目、40目的橡膠粉的復(fù)合改性瀝青針入度和彈性恢復(fù)沒(méi)有明顯變化,與顯著性分析結(jié)果一致;而摻入20目橡膠粉的復(fù)合改性瀝青的軟化點(diǎn)、旋轉(zhuǎn)黏度兩項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于摻入40目橡膠粉的復(fù)合改性瀝青。本次試驗(yàn)推薦采用20目橡膠粉。

        隨著橡膠粉摻量的增加,復(fù)合改性瀝青的針入度呈下降趨勢(shì),軟化點(diǎn)、彈性恢復(fù)呈上升趨勢(shì),旋轉(zhuǎn)黏度呈明顯增長(zhǎng)趨勢(shì)。但由于施工對(duì)瀝青黏度有具體要求,故不宜選用過(guò)高的橡膠粉摻量。本試驗(yàn)推薦橡膠粉摻量為13%~16%。

        隨著SBS摻量增加,針入度呈降低下降趨勢(shì),軟化點(diǎn)、彈性恢復(fù)、旋轉(zhuǎn)黏度呈上升趨勢(shì)。因此,隨著SBS摻量增加,復(fù)合改性瀝青性能得到明顯改善,但由于施工對(duì)瀝青黏度有具體要求,且SBS價(jià)格較貴,綜合各個(gè)因素,本試驗(yàn)推薦SBS摻量為2%。

        4 結(jié)論

        (1)橡膠粉與SBS復(fù)合改性瀝青改性劑摻加工藝:摻加橡膠粉—剪切30min—摻加SBS—剪切30min—攪拌30min。

        (2)根據(jù)全因子試驗(yàn)結(jié)果,建立數(shù)學(xué)模型,分析得出20目、40目橡膠粉對(duì)針入度、彈性恢復(fù)2項(xiàng)指標(biāo)影響很小,其余因子變量X對(duì)試驗(yàn)結(jié)果Y均有顯著性影響

        (3)通過(guò)直觀(guān)分析出復(fù)合改性瀝青選擇最佳橡膠粉粒度為20目,橡膠粉摻量為13%~16%,SBS摻量為2%。

        [1]楊軍.聚合物改性瀝青[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社.2006.

        [2]呂偉民.橡膠瀝青路面技術(shù)[M].北京:人民交通出版社.2011.5.

        [3]張忠明.水泥橡膠綜合改性瀝青混合料水穩(wěn)定性研究[D].重慶交通大學(xué),2014.

        U45

        B

        1007-6344(2017)06-0025-01

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