米寧

摘 要：在70#A級(jí)道路石油瀝青中分別摻加0%、5%、10%和15%的橡膠粉，利用高速剪切乳化機(jī)制備出橡膠粉改性瀝青，通過(guò)針入度、延度和軟化點(diǎn)試驗(yàn)得到橡膠粉改性瀝青的基本性能指標(biāo)。同時(shí)，基于流變學(xué)分析方法，利用動(dòng)態(tài)剪切流變儀對(duì)30、40、50℃和60℃溫度條件下的橡膠粉改性瀝青的動(dòng)態(tài)力學(xué)特性進(jìn)行測(cè)試和分析。

關(guān)鍵詞：基質(zhì)瀝青；橡膠粉改性瀝青；動(dòng)態(tài)剪切流變?cè)囼?yàn)

中圖分類號(hào)：TU52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2018）08-0083-03

Research of Dynamic Shear Rheological Properties of Rubber

Powder Modified Asphalt

MI Ning

（Transportation Capital Construction Project Quality Supervision Station of Pingdingshan，Pingdingshan Henan 467036 ）

Abstract： Rubber powder modified asphalt was prepared by high speed shear emulsification mechanism by adding 0%， 5%， 10% and 15% rubber powder respectively in the 70#A grade of road oil asphalt. The basic performance indexes of rubber powder modified asphalt were obtained by means of penetration， delay and softening point.And the dynamic mechanical properties of modified asphalt of rubber powder were tested and analyzed using dynamic shear rheometer based on rheological analysis method.

Keywords： matrix asphalt；rubber powder modified asphalt；dynamic shear rheologicaltes

1 研究背景

使用廢舊輪胎制備而成的橡膠粉改性瀝青不但能實(shí)現(xiàn)廢舊輪胎的再利用，而且能提高瀝青的高溫性能，增強(qiáng)瀝青混合料的抗車轍變形能力，起到一舉兩得的作用。因此，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者對(duì)廢舊輪胎橡膠粉改性瀝青的性能進(jìn)行了研究，并且將橡膠粉改性瀝青應(yīng)用到工程實(shí)際中[1-3]。

叢培瑞[4]研究了橡膠粉改性瀝青的穩(wěn)定性問(wèn)題；曹榮吉對(duì)斷級(jí)配橡膠瀝青混合料進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)研究[5]；王靜[6]和王真真[7]分別就橡膠瀝青的加工工藝和混合機(jī)理進(jìn)行了深入研究。近年來(lái)，許多學(xué)者基于流變學(xué)的黏彈性力學(xué)理論對(duì)橡膠粉改性瀝青性能進(jìn)行研究，從橡膠粉改性瀝青的力學(xué)機(jī)理方面解釋了橡膠粉改性瀝青的性能[8-11]。

因此，本文基于流變學(xué)黏彈性理論，對(duì)不同橡膠粉摻量改性瀝青的基本性能指標(biāo)和動(dòng)態(tài)剪切流變性能進(jìn)行分析研究，探討橡膠粉摻量對(duì)橡膠粉改性瀝青黏彈性能的影響，為橡膠粉改性瀝青的應(yīng)用提供理論支撐。

2 原材料與性能指標(biāo)

2.1 基質(zhì)瀝青

本次試驗(yàn)使用70#A級(jí)道路石油瀝青。其主要技術(shù)性能如表1所示。

2.2 橡膠粉

本試驗(yàn)使用的橡膠粉由廢舊輪胎常溫粉碎法加工得到，其細(xì)度為50目。

3 橡膠粉改性瀝青的制備

將瀝青試樣和橡膠粉分別置入130℃的烘箱中加熱備用，然后根據(jù)5%、10%和15%不同的摻量秤取橡膠粉，再將稱好的橡膠粉倒入桶中并進(jìn)行人工拌合，將人工拌合后的橡膠粉改性瀝青試樣置入160℃烘箱中繼續(xù)加熱2h左右，然后利用弗魯克FA60型間歇式高剪切分散乳化機(jī)進(jìn)行高速剪切乳化拌合0.5h以上，轉(zhuǎn)速為3 000rad/s。在攪拌過(guò)程中，用紅外線感溫儀監(jiān)測(cè)瀝青表面溫度。

4 橡膠粉改性瀝青三大指標(biāo)試驗(yàn)

在25℃試驗(yàn)條件下，不同摻量橡膠粉改性瀝青的針入度試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。從圖1可以明顯發(fā)現(xiàn)橡膠粉改性瀝青的針入度值都要比基質(zhì)瀝青的針入度值小，橡膠粉改性瀝青的硬度要比基質(zhì)瀝青硬，但隨著橡膠粉的摻量增加，橡膠粉改性瀝青的針入度值下降幅度并不是很大。不同摻量橡膠粉改性瀝青的軟化點(diǎn)試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。從圖2可以看出，隨著橡膠粉摻量的逐漸增大，橡膠粉改性瀝青的軟化點(diǎn)越來(lái)越高。橡膠粉改性瀝青延度試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。從圖3可以看出，加入橡膠粉后橡膠改性瀝青的延度值要比基質(zhì)瀝青的延度低，這表明橡膠粉的摻入降低了瀝青的塑性，延性變得越來(lái)越差，且橡膠粉的摻量變化對(duì)改性后瀝青的延度變化影響較小。

5 橡膠粉改性瀝青的頻率掃描試驗(yàn)

使用DHR-1型動(dòng)態(tài)剪切流變儀（如圖4所示）進(jìn)行動(dòng)態(tài)頻率掃描，本次試驗(yàn)的掃描頻率范圍為0.1～10rad/s，應(yīng)變值設(shè)定為1.25%，測(cè)試溫度分別為30、40、50℃和60℃，試驗(yàn)結(jié)果如圖5至圖8所示。

從圖上可以看出，橡膠粉改性瀝青的剪切模量都隨著頻率的增加而不斷增加；同一個(gè)頻率條件下，橡膠粉改性瀝青的復(fù)模量隨著橡膠粉摻量的增加而增大，且溫度越高，增加的幅度越大，說(shuō)明橡膠粉改性瀝青在高溫條件下具有更優(yōu)異的抗變形能力，進(jìn)而能大幅提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性

6 結(jié)論

通過(guò)不同摻量橡膠粉改性瀝青試樣分別進(jìn)行了三大性能指標(biāo)試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)頻率掃描試驗(yàn)，得出橡膠粉改性瀝青性能變化規(guī)律。

①隨著橡膠粉摻量的增加，改性瀝青的針入度逐漸下降，即瀝青的粘稠性得到提高，并且提高了改性瀝青的軟化點(diǎn)，說(shuō)明提高了瀝青的高溫性能，但橡膠粉的摻加降低了瀝青的延度。

②橡膠粉改性瀝青的剪切模量都隨著頻率的增加而不斷增加；同一個(gè)頻率條件下，橡膠粉改性瀝青的復(fù)模量隨著橡膠粉摻量的增加而增大，且溫度越高，增加的幅度越大。這說(shuō)明橡膠粉改性瀝青在高溫條件下具有更優(yōu)異的抗變形能力，進(jìn)而能大幅提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。

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