橡膠改性瀝青的研究與道路應(yīng)用

曹 萍，胡 陽，孫 皓，王 雷*

(1.遼寧石油化工大學(xué) 石油化工學(xué)院，遼寧 撫順113001；2.云南大學(xué) 化學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院，云南 昆明 650091)

橡膠改性瀝青的研究與道路應(yīng)用

曹 萍1，胡 陽1，孫 皓2，王 雷1*

(1.遼寧石油化工大學(xué) 石油化工學(xué)院，遼寧 撫順113001；2.云南大學(xué) 化學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院，云南 昆明 650091)

廢橡膠粉改性瀝青在交通和建筑等領(lǐng)域的研究與應(yīng)用，是我國橡膠行業(yè)走可持續(xù)發(fā)展道路的重要內(nèi)容。目前我國廢橡膠粉用于改性瀝青的筑路技術(shù)已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展。橡膠瀝青是采用廢舊輪胎經(jīng)過粉碎后制成的膠粉作為改性劑，再通過一定的生產(chǎn)工藝得到能夠改善混合料性能的瀝青結(jié)合料。概述了橡膠粉的組成和橡膠瀝青的特點(diǎn)、國外膠粉用于筑路技術(shù)的發(fā)展歷程及我國膠粉在筑路中的發(fā)展和應(yīng)用情況。介紹了橡膠瀝青在國內(nèi)外的成功應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)、特點(diǎn)和指標(biāo)性能的影響因素。

膠粉；橡膠瀝青的性質(zhì)；橡膠瀝青應(yīng)用；影響因素

前 言

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和汽車的增加，產(chǎn)生的廢舊輪胎也相應(yīng)增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在我國橡膠的消耗近60%用于生產(chǎn)輪胎，2006年產(chǎn)生廢舊輪胎為1×108條，到2011年將達(dá)到2×108條［1］。廢舊輪胎屬固體有害物質(zhì)，這些橡膠在自然條件下很難分解，會(huì)污染環(huán)境。另外，隨著交通體系的逐步完善和公路瀝青路面建設(shè)規(guī)模的逐漸擴(kuò)大，特別是高等級(jí)公路建設(shè)的不斷增加，對(duì)高質(zhì)量公路瀝青的需求量呈上升趨勢(shì)。由于普通瀝青存在粘結(jié)力差、延伸度低、含蠟量高、溫度敏感性大等缺點(diǎn)，在高等級(jí)公路上很難使用；同時(shí)由于交通量迅速增加，車輛載重量大幅度增加以及我國南北、冬夏溫差大等因素，對(duì)瀝青路面的質(zhì)量提出了更高要求。

橡膠粉主要來自于廢舊輪胎屬于硫化橡膠，分子呈三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)在一般條件下十分穩(wěn)定。廢橡膠無黏性、塑性而具有彈性，在化學(xué)結(jié)構(gòu)上有以下特征：相對(duì)分子質(zhì)量很大，具有較高彈性；有不飽和雙鍵，可發(fā)生加成、取代、裂解等反應(yīng)；在較寬的溫度范圍內(nèi)(50～140℃)具有很好的彈性和伸縮性；加入橡膠粉后能使瀝青材料具有很好的彈性、韌性、耐熱性、耐磨性和耐久性。經(jīng)過橡膠粉改性后的瀝青，具有高溫穩(wěn)定性好、低溫抗裂性能提高、汽車行駛安全性可以提高等特點(diǎn)。

1 橡膠瀝青的發(fā)展及應(yīng)用

1.1 橡膠瀝青的發(fā)展

國際上最早記載橡膠改性瀝青的文獻(xiàn)是1843年的英國專利?，F(xiàn)代意義上的橡膠瀝青混合料首先出現(xiàn)于20世紀(jì)40～60年代的美國。美國橡膠回收公司(Rubber Reclaiming Company)在20世紀(jì)40年代首先用干拌法生產(chǎn)工藝生產(chǎn)了Ramflex TM橡膠粉瀝青混合料。60年代中期，美國專家 Charles McDdonal首先用濕拌法生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)OverflexTM橡膠瀝青混合料［2］。70年代，亞利桑那精煉公司推出脫硫廢膠粉改性瀝青Arm-RShieldlM。

1983年瑞文多城的改建項(xiàng)目使用了橡膠粉改性瀝青。該項(xiàng)目設(shè)計(jì)了一系列試驗(yàn)段，完工后長(zhǎng)期對(duì)試驗(yàn)段進(jìn)行跟蹤檢測(cè)表明，橡膠粉改性瀝青路面性能優(yōu)越。到1992年，橡膠粉改性瀝青技術(shù)在美國迅速得到了推廣應(yīng)用［3］。1995年California州建成的橡膠粉改性瀝青項(xiàng)目超過100個(gè)，包括市、縣橡膠粉改性瀝青項(xiàng)目總數(shù)超過400個(gè)。1997～1999年，根據(jù)建設(shè)項(xiàng)目中出現(xiàn)的一些問題，又補(bǔ)充開發(fā)了橡膠粉改性瀝青評(píng)價(jià)參數(shù)：相位角差值的剪切敏感性SSD、黏度剪切敏感性SSV，建成了10個(gè)先導(dǎo)試驗(yàn)項(xiàng)目，用于評(píng)價(jià)橡膠粉改性瀝青材料的性能。2001年California州建成的橡膠粉改性瀝青項(xiàng)目已超過210個(gè)［4］。除此之外，橡膠粉改性瀝青技術(shù)在美國Arizona、California、Florida州也得到了很好的發(fā)展。橡膠粉改性瀝青技術(shù)經(jīng)歷了50余年的發(fā)展，在美國已經(jīng)是一項(xiàng)成熟的技術(shù)。

南非的廢舊輪胎橡膠粉在公路行業(yè)中應(yīng)用取得成功，目前南非60%以上的道路瀝青使用橡膠瀝青。而且根據(jù)他們的經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為，對(duì)于超重軸載的使用環(huán)境，橡膠瀝青混凝土更有利。美國和加拿大政府立法強(qiáng)制國家投資的公路必須使用膠粉改性瀝青［4］。

20世紀(jì)70年代我國科技人員就開始將橡膠粉用在瀝青混凝土中，用來改善路面的路用性能。由于當(dāng)時(shí)橡膠瀝青生產(chǎn)工藝較差，生產(chǎn)的膠粉顆粒粒徑普遍偏大不太適合橡膠瀝青的生產(chǎn)，因此有關(guān)研究也擱置起來了。80年代初，為了改善我國性能不佳的國產(chǎn)瀝青，同濟(jì)大學(xué)研究了橡膠粉與瀝青共熔反應(yīng)的變化規(guī)律和對(duì)橡膠瀝青路用性能的影響。通過系統(tǒng)的試驗(yàn)研究，分析驗(yàn)證了磨細(xì)橡膠粉改性瀝青的主要特性和路用價(jià)值，并通過生產(chǎn)工藝的改善，促進(jìn)了這種改性瀝青混凝土在路面工程中的應(yīng)用［5］。

2001年交通部公路科學(xué)研究所首次在鋼橋橋面鋪裝中采用了30%的橡膠粉 (相對(duì)于瀝青用量)，該橋面經(jīng)過4年的超重交通考驗(yàn)，基本保持完好，各項(xiàng)性能指標(biāo)保持優(yōu)良。同年由交通部設(shè)立，交通部公路科學(xué)研究所主持的交通部西部科研項(xiàng)目“廢舊橡膠粉用于筑路的技術(shù)研究”，對(duì)橡膠瀝青及橡膠粉瀝青混合料的路用性能及力學(xué)特性開展了全面、系統(tǒng)的試驗(yàn)研究［6］。隨后，在廣東、山東、河北、遼寧、四川、貴州等地修筑了總長(zhǎng)近30km的試驗(yàn)路和實(shí)體工程［7］，到目前為止應(yīng)用效果良好。

2006年四川蜀南竹海景區(qū)投入近3000萬對(duì)超過37km的景區(qū)道路進(jìn)行改造。其中在景區(qū)鋪筑的橡膠瀝青路面長(zhǎng)達(dá)25.1km，鋪筑面積達(dá)18600m2，這是中國建設(shè)里程較長(zhǎng)、鋪筑面積較大的一條橡膠瀝青道路。2006年10月底建成通車的104國道浙江永嘉烏牛段也采用了橡膠瀝青技術(shù)，長(zhǎng)度僅5.2km。2007年建成通車的江蘇227省道蘇州--常熟通港路梅李至滸浦段養(yǎng)護(hù)大修工程采用了橡膠瀝青面層。

2008年7月，南京第1條橡膠瀝青路面工程--江西路北延竣工；2008年，張家港市中華路工程、南京寧高高速公路工程、深圳惠鹽高速公路工程、寧杭二期靠近南京主城區(qū)路段、江蘇寧常高速公路工程、陜西西安咸陽國際機(jī)場(chǎng)專用高速公路工程等分別進(jìn)行了橡膠瀝青斷級(jí)配面層、橡膠瀝青應(yīng)力吸收層及橡膠瀝青碎石封層的施工［8］。北京長(zhǎng)安街人民大會(huì)堂北側(cè)道路面層也采用了廢胎橡膠粉改性瀝青混合料進(jìn)行修復(fù)。

2010年完成的青銀高速養(yǎng)護(hù)施工中，首次大規(guī)模使用了橡膠瀝青混和料，采用加TOR干式橡膠瀝青拌和技術(shù)，每公里需要添加12噸橡膠粉，可以消耗掉4000條廢輪胎，50公里就消耗掉20萬條廢舊輪胎［9］。

1.2 橡膠瀝青的主要應(yīng)用范圍

橡膠瀝青除了生產(chǎn)橡膠瀝青混凝土(AR-AC)外，還可用于應(yīng)力吸收層(SAM)、應(yīng)力吸收中間層(SAMI)、碎石封層 (CHIPSEAL)、路面防水材料(TAcKC0AT)以及填縫料等［10］。

根據(jù)橡膠瀝青的技術(shù)特點(diǎn)，目前我國橡膠瀝青主要應(yīng)用于以下范圍：

（1）“白+黑”罩面工程。在銑刨、填縫、整治、調(diào)平后的舊路面上鋪裝橡膠瀝青應(yīng)力吸收層(SAMI)是抗反射裂縫最有效解決方案。利用橡膠瀝青較強(qiáng)的粘結(jié)性能，能有效解決加鋪層與水泥路面粘接問題，高用量的橡膠瀝青與單一粒徑的碎石強(qiáng)力粘結(jié)，形成約1cm厚彈性良好的防裂層，使原路面的各種裂縫將難以穿透該橡膠瀝青應(yīng)力吸收層向上傳播。由于橡膠瀝青膠結(jié)料含量高、彈性好，可使路面對(duì)疲勞裂縫、反射裂縫的抵抗能力得到提高。用于應(yīng)力吸收層能有效預(yù)防、延緩甚至阻止反射裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展，并提供防水、填縫和粘結(jié)的作用。

（2）橡膠瀝青應(yīng)力吸收層、防水層。該層會(huì)在原路面上形成約3mm厚的瀝青膜，可以有效防止雨水向下滲透，保護(hù)路面基層；攤鋪瀝青混合料面層時(shí)，橡膠瀝青應(yīng)力吸收層頂部的橡膠瀝青會(huì)二次熔化，經(jīng)路面壓實(shí)后會(huì)充分填充面層混合料底部的縫隙，能防止水分的滲透，排除層間殘留積水。

（3）由于橡膠本身的可塑性和延展性，使得橡膠瀝青低溫延度增大，橡膠瀝青路面抗低溫脆裂能力增強(qiáng)。溫度收縮裂縫是冬季低溫地區(qū)的主要問題。利用橡膠瀝青的低溫抗裂性能，能有效控制溫縮裂縫的產(chǎn)生與擴(kuò)展。此外，橡膠瀝青和混合料在低溫狀態(tài)的模量都顯著低于包括SBS改性瀝青在內(nèi)的其他瀝青，這一特性被很多寒冷國家和地區(qū)用于建設(shè)冬季自動(dòng)除冰道路。

(4)過大車轍是我國當(dāng)前高等級(jí)道路最常見的早期損壞類型。由于全球性的氣候異常，我國大部分地區(qū)的高溫季節(jié)都有延長(zhǎng)和加劇的趨勢(shì)；另外，我國公路貨運(yùn)超載超限形勢(shì)嚴(yán)峻。橡膠粉對(duì)于瀝青的高溫性能的改性效果是很明顯的，在采用摻量（18%）下，橡膠瀝青的高溫分級(jí)比基質(zhì)瀝青可以提高兩到三級(jí)。

(5)優(yōu)異的抗疲勞性提高路面的耐久性能。膠結(jié)料含量高、油膜厚以及輪胎中含有的抗氧化劑，使道路抗老化、抗氧化能力和道路的耐久性能得到提高，并且降低了道路的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。在橡膠制作輪胎的配方中，曾加入大量防老化劑，包括抗氧劑、熱穩(wěn)定劑、變價(jià)金屬抑制劑、紫外線吸收劑和光屏蔽劑等。這些抗老化劑和碳黑填充劑，在橡膠瀝青的混煉過程中會(huì)大量釋放到瀝青中，從而極大改善瀝青混合料的抗老化性能。

2 橡膠瀝青的生產(chǎn)工藝及特點(diǎn)

2.1 橡膠瀝青的生產(chǎn)工藝

一般橡膠瀝青的生產(chǎn)可分為傳統(tǒng)熱熔法和高剪切法。

傳統(tǒng)熱熔法：是將加熱后的基質(zhì)瀝青和膠粉加到混合罐中進(jìn)行混合，然后用泵送入反應(yīng)罐進(jìn)行高溫溶脹。這種工藝比較簡(jiǎn)單，但改性效果與所用膠粉的粒徑有很大關(guān)系。瀝青橡膠因其高黏性在美國已成為用于OGFC(開級(jí)配磨耗層)的主要瀝青結(jié)合料［11］，其 60℃黏度即可達(dá)高黏瀝青要求（20000 Pa·s）［12］。開級(jí)配磨耗層有較大的摩擦阻力以及大量孔隙，使落在路面上的水能夠迅速排除，確保路面的抗滑能力，增強(qiáng)路面的耐久性并可有效降低行車所造成的噪音，但多孔隙的特性導(dǎo)致其使用年限縮短，而且清洗路面需要特殊的清洗設(shè)備，造價(jià)昂貴。

傳統(tǒng)熱熔法只經(jīng)過簡(jiǎn)單的機(jī)械攪拌，膠粉粒子較粗，使路面彈性增大，碾壓比較困難，部分路面由于壓實(shí)不足空隙率較大。

高剪切法：是將加熱后的基質(zhì)瀝青和膠粉及添加劑等在預(yù)混合罐中攪拌混合，通過泵送至高剪切膠體磨，最后在發(fā)育罐中均勻地溶脹。因采用高剪切膠體磨，膠粉和瀝青粒子可以被剪切研磨得很細(xì)，從而使膠粉在瀝青中分散得更加均勻，改性效果及成品儲(chǔ)存的穩(wěn)定性得到顯著提高。由于膠粉不能像聚合物改性劑那樣粉碎得很細(xì)，而且所用輪胎種類及部位的不同也使膠粉成分可能會(huì)呈現(xiàn)很大不同，橡膠改性瀝青的質(zhì)量穩(wěn)定性容易受到影響。

瀝青與膠粉在相對(duì)分子質(zhì)量和分子結(jié)構(gòu)上存在差異，屬熱力學(xué)不相容體系［13］。從熱力學(xué)角度看，聚合物與瀝青并不相容，用剪切攪拌等機(jī)械方法將其混合后得到的是熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，其分散相具有自動(dòng)凝聚、離析的能力。為了促進(jìn)橡膠粉與瀝青的相容性，對(duì)膠粉進(jìn)行預(yù)處理已越來越受到重視［14]，很多應(yīng)用在橡膠工業(yè)中的膠粉降解方法正逐漸應(yīng)用到橡膠粉改性瀝青行業(yè)中，例如微波降解［15］、微生物降解或兩者結(jié)合［16］等。

2.2 橡膠瀝青的特點(diǎn)

橡膠的部分鏈段與瀝青質(zhì)膠團(tuán)均勻地分布在瀝青油中，形成一個(gè)穩(wěn)定的、不易產(chǎn)生分離的體系，最終改變了瀝青的膠體結(jié)構(gòu)。廢橡膠粉改性瀝青的性能特征包括：

抗裂性能：由于橡膠瀝青中的膠結(jié)料含量高恢復(fù)性能好，提高了路面對(duì)疲勞裂縫、反射裂縫的抵抗能力。并且橡膠瀝青中的油膜厚以及輪胎中含有抗氧化劑，使橡膠瀝道路路面抗老化、抗氧化的能力也得到了提高。

低溫性能：低溫下瀝青的抗開裂性差。廢橡膠粉改性后的瀝青在低溫時(shí)呈現(xiàn)橡膠的柔性，使橡膠瀝青低溫延度比原基質(zhì)瀝青大大提高，柔韌性增加。因此廢橡膠改性瀝青較適合在北方冬季低溫環(huán)境中應(yīng)用。

高溫穩(wěn)定性：橡膠粉的加入使瀝青的黏度增加，因而提高了瀝青的抗高溫變形能力。

提高行車安全性：因橡膠路面的柔性，將緩沖路面局部不平整引起車輛的振動(dòng)，改善輪胎與地面的附著性能，縮短制動(dòng)距離。橡膠中的炭黑能夠使路面長(zhǎng)期保持黑色與標(biāo)線的對(duì)比度高，道路更加美觀［17］。

降低行車噪音：由于廢橡膠粉本身的彈性能使混合料的彈性明顯增加。表現(xiàn)為回彈變形增大、模量減小，應(yīng)力擴(kuò)散和吸收能力增強(qiáng)，具有降噪效果。

3 不同添加劑與橡膠瀝青的性能

3.1 橡膠粉與SBS復(fù)合改性瀝青

SBS是苯乙烯與丁二烯嵌段共聚物，苯乙烯段物理交聯(lián)能改善瀝青的抗高溫永久變形能力，而丁二烯段賦予瀝青一定的柔韌性。當(dāng)橡膠粉同SBS等高分子材料一起加到瀝青中時(shí)，膠粉可起到增量、增強(qiáng)或賦予新功能等作用。橡膠粉在瀝青中形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是不規(guī)則的，但橡膠粉與SBS共混時(shí)，橡膠粉的不規(guī)則網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)隨SBS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式而存在。瀝青中加入橡膠材料和SBS，然后在高剪切膠體磨剪切、研磨、加熱綜合作用下逐漸變細(xì)，最終以細(xì)小顆粒分布于瀝青中而形成橡膠網(wǎng)絡(luò)，可以使瀝青針入度下降，軟化點(diǎn)上升，從而路用性能得到很好的改善［18］。

因摻加膠粉，SBS的添加量可以從4%～6%降到2%左右，降低改性瀝青的成本；同時(shí)由于SBS的加入可以在保證改性效果的基礎(chǔ)上降低膠粉的添加量，使得體系的黏度降低，便于分散與施工，并有效改善改性瀝青的儲(chǔ)存穩(wěn)定性，有利于工業(yè)化生產(chǎn)[19]。

3.2 橡膠瀝青與硅烷偶聯(lián)劑混合

瀝青中混入橡膠粉后，在加熱、攪拌的作用下，有部分炭黑從橡膠交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中析出。炭黑是一種無機(jī)物，與橡膠、瀝青等有機(jī)物相容性很差，它的存在使橡膠粉改性瀝青的性能降低。硅烷偶聯(lián)劑對(duì)橡膠瀝青的主要作用機(jī)理是，通過偶聯(lián)劑的R基團(tuán)與聚合物反應(yīng)形成化學(xué)鍵，將橡膠粉中的炭黑與瀝青、橡膠的表面或界面聯(lián)接起來，能增加橡膠瀝青中橡膠粉、瀝青及炭黑三者之間的交聯(lián)融合，并提高橡膠瀝青的高溫性能、感溫性能與儲(chǔ)存穩(wěn)定性。但在較低溫度下，可能由于橡膠瀝青中橡膠粉、瀝青及炭黑三相分子運(yùn)動(dòng)速度非常緩慢，使橡膠瀝青形成的三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)相對(duì)比較穩(wěn)定，造成此時(shí)偶聯(lián)劑的界面聯(lián)接功效不明顯，所以它對(duì)橡膠瀝青的低溫性能影響很小［20］。

4 改性橡膠瀝青的影響因素

同類廢橡膠粉對(duì)同一種規(guī)格型號(hào)的瀝青進(jìn)行改性，改性瀝青的性能與廢膠粉的用量、膠粉的顆粒大小、剪切強(qiáng)度、加工處理的溫度和時(shí)間有很大關(guān)系。

4.1 膠粉用量對(duì)改性瀝青的影響

一般根據(jù)基質(zhì)瀝青不同膠粉的添加量也不同。加入少量的廢橡膠粉時(shí)，橡膠瀝青呈“海島”狀微觀結(jié)構(gòu)［21-24］；當(dāng)加入量增多時(shí)，形成相互貫通的網(wǎng)絡(luò)，表現(xiàn)為雙連續(xù)相，改性瀝青的針入度、低溫延度、軟化點(diǎn)和彈性恢復(fù)逐漸增大。但當(dāng)膠粉增加到一定劑量時(shí)瀝青的各項(xiàng)指標(biāo)增加緩慢，而且使瀝青的黏度也增大給加工及施工帶來不便［25］。因此，廢胎膠粉的摻量有一定的合理范圍，一般為基質(zhì)瀝青質(zhì)量的15%～ 23%（內(nèi)摻）［26］。

4.2 膠粉顆粒大小對(duì)改性瀝青影響

同一種橡膠瀝青膠粉越細(xì)，橡膠改性瀝青的針入度和延度越大。這是因?yàn)槟z粉越細(xì)，比表面積越大，在瀝青中溶脹越容易，對(duì)提高瀝青延度和針入度有利［27］。但膠粉在瀝青中溶脹性有限，過細(xì)的膠粉在瀝青中將難以形成骨架結(jié)構(gòu)［28］，會(huì)對(duì)瀝青的彈性恢復(fù)減弱，并在溫度升高時(shí)易流動(dòng)變形，即軟化點(diǎn)會(huì)降低。因此，對(duì)瀝青改性并非膠粉細(xì)越好。而且膠粉越細(xì)，其價(jià)格也越高。一般國內(nèi)多采用60目的膠粉，而國外則采用80目較多。

4.3 反應(yīng)溫度對(duì)改性瀝青的影響

改性瀝青是由高分子組成的混和物，各組分的相對(duì)分子質(zhì)量不同，其分子運(yùn)動(dòng)主要是靠高分子鏈段間協(xié)同運(yùn)動(dòng)來完成的。攪拌溫度較低時(shí)，得到的改性瀝青的軟化點(diǎn)較低。這是因?yàn)闇囟容^低時(shí)，瀝青中的高分子鏈運(yùn)動(dòng)相對(duì)較弱，改性瀝青中膠質(zhì)分子與溶入瀝青中的橡膠顆粒表面分子結(jié)合的幾率較小瀝青的動(dòng)態(tài)相對(duì)分子質(zhì)量較小，瀝青動(dòng)態(tài)相對(duì)分子質(zhì)量較小，改性瀝青中整個(gè)高分子鏈運(yùn)動(dòng)所需要協(xié)同鏈段數(shù)就較少，分子鏈運(yùn)動(dòng)起來比較容易。運(yùn)動(dòng)時(shí)所需克服阻力較小。也就是，改性瀝青由黏彈態(tài)向黏流態(tài)轉(zhuǎn)變所需的溫度較低。攪拌溫度升高時(shí)，改性瀝青中膠質(zhì)分子與橡膠粒及橡膠粒表面分子的結(jié)合幾率增大，使瀝青的動(dòng)態(tài)相對(duì)分子質(zhì)量增大，對(duì)應(yīng)改性瀝青高分子鏈運(yùn)動(dòng)所需要的協(xié)同鏈段數(shù)增多，分子鏈運(yùn)動(dòng)就相對(duì)要克服較大阻力，最終使改性瀝青的軟化點(diǎn)相應(yīng)升高。溫度再升高時(shí)，瀝青體系中的分子鏈與膠粉顆粒均勻分布并能很好地結(jié)合為一體，但由于膠粉中橡膠的抗斷強(qiáng)度降低，膠粉粒的高彈性能就會(huì)降低，從而使改性瀝青的軟化點(diǎn)也降低［29］。

反應(yīng)溫度一般為160～180℃。膠粉品種不同，加工的溫度也略有區(qū)別。當(dāng)溫度低于160℃時(shí)，膠粉顆粒不能充分溶脹和脫硫，溫度高于200℃時(shí)，容易導(dǎo)致膠粉炭化,隨著分解溫度升高和時(shí)間的增加能導(dǎo)致膠粉完全破壞而生成低沸點(diǎn)烴類，這時(shí)膠粉中的碳黑和無機(jī)組分只是起著瀝青填充劑的作用，膠粉分解的低分子產(chǎn)物起著對(duì)瀝青的稀釋作用［30］，從而造成瀝青性能的惡化。

4.4 反應(yīng)時(shí)間對(duì)橡膠瀝青的影響

剪切時(shí)間太短，廢橡膠粉與瀝青混合會(huì)不均勻，在廢橡膠粉與瀝青的體系中有大量廢橡膠粉積聚團(tuán)存在；隨著攪拌時(shí)間的延長(zhǎng)，瀝青中的廢橡膠粉積聚團(tuán)被進(jìn)一步分散、變小，變成膠粉單粒，使單個(gè)膠粉顆粒與瀝青膠體結(jié)構(gòu)中的分散相緊密結(jié)合，形成穩(wěn)定的體系。但剪切時(shí)間過長(zhǎng)，瀝青會(huì)因老化而黏度明顯增大。適宜的剪切時(shí)間為60～90min。

5 結(jié) 論

膠瀝青中因膠粉的摻加，使膠結(jié)料的稠度和路面使用溫度下的彈性提高，路面的溫度敏感性降低，并且在低溫性能不降低的情況下，改善了抗變形能力和抗疲勞開裂的性能。隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,建設(shè)高等級(jí)公路變得愈加迫切。充分利用資源和保護(hù)環(huán)境,將廢輪胎制成膠粉應(yīng)用于道路瀝青是一條好的出路。目前,膠粉用于改性瀝青的理論、試驗(yàn)、技術(shù)、實(shí)踐均已成熟,其價(jià)格低廉,有利于環(huán)保,具有良好的發(fā)展前景。

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Rubber Modified Asphalt and Applications in Road

CAO Ping1,HU Yang1,SUN Hao2and WANG Lei1
(1.College of Petrochemical Engineering,Liaoning University of Petroleum and Chemical,Fushun 113001,China;2.College of Chemical Science and Technology,Yunnan University,Kunming,650091,China)

The research and applications of crumb rubber modified asphalt in the fields of traffic and construction play an important part in sustainable development in Chinese rubber industry.At present,the crumb rubber modified asphalt for road construction technology has made??great progress in China.Rubber asphalt is a mixture of asphalt binder,which is prepared by some process with using crumb rubber powder as modifier.The composition of the rubber powder,characteristics of rubber asphalt and the development process of road construction with using crumb rubber at home and abroad is summarized.Some successful applications of rubber asphalt at home and abroad are introduced,as well as the characteristics of rubber asphalt and the influencing factors on performance index.

Rubber powder;properties of rubber asphalt;applications of rubber asphalt;influencing factors

TE 626.86

A

1001-0017（2012）01-0071-05

2011-03-31

曹萍（1982-），女，漢族，遼寧撫順人，碩士研究生，主要從事重油研究工作。