橡膠粉改性瀝青最佳摻量研究

王 菲 徐 圯

（1.長安大學 公路學院，陜西 西安 710064；2.上海隧道工程股份有限公司，上海 100044）

1 簡介

我國的輪胎報廢量居全球首位， 廢舊輪胎的處理問題日益嚴峻。 將膠粉作為改性劑用于路面工程越來越受到國家的關(guān)注。 橡膠粉改性瀝青能降低建設(shè)養(yǎng)護成本、延長路面使用壽命，同時明顯改善道路的高溫穩(wěn)定性、 低溫抗裂性以及行車舒適性，帶來巨大的社會和經(jīng)濟效益。

橡膠瀝青的制備分為干法和濕法， 其中濕法的改性效果優(yōu)于干法，即將基質(zhì)瀝青加熱180℃以上，加入較細的橡膠粉攪拌均勻，膠粉與瀝青充分溶脹并發(fā)生較為復雜的物質(zhì)交換與化學反應(yīng)，產(chǎn)生較好的改性特性。 通過之前的研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，膠粉的摻量對改性瀝青的影響最為顯著， 因此本文主要通過試驗，以綜合性能最優(yōu)為原則來確定橡膠粉的最佳摻量。

2 試驗

2.1 瀝青和橡膠粉

經(jīng)過技術(shù)和經(jīng)濟調(diào)查， 選用SK70# 進口瀝青作為基質(zhì)瀝青，橡膠粉為40 目細膠粉，通過濕法制備橡膠粉改性瀝青。

2.2 試驗方法

為了全面分析橡膠瀝青的各項性能，取針入度，軟化點，延度，針入度指數(shù)PI，當量軟化點T800 以及當量脆點T1.2 作為評價指標，均采用《瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》規(guī)定的方法進行測試。

3 試驗結(jié)果分析

3.1 橡膠改性瀝青高溫性能分析

本研究以針入度、軟化點和當量軟化點T800 這三項來評價橡膠瀝青的高溫穩(wěn)定性。 各指標隨橡膠粉摻量變化規(guī)律見圖1、圖2。

圖1 橡膠粉摻量—針入度關(guān)系圖

圖2 橡膠粉摻量與（當量）軟化點關(guān)系圖

由圖1 知，隨膠粉的摻入，橡膠瀝青的針入度明顯變小，說明橡膠瀝青的高溫性能的確有所改善；膠粉摻量增加到22%之后，針入度呈現(xiàn)上升趨勢，這是因為橡膠粉達到飽和之后，改性瀝青中低分子油分減少，瀝青開始變硬。 由圖2 知，膠粉摻量為22%時，軟化點相比基質(zhì)瀝青提高了31.568；當膠粉摻量為20%時，其當量軟化點相比基質(zhì)瀝青提高了40.557。

3.2 橡膠改性瀝青低溫性能分析

以延度和當量脆點T1.2 作為橡膠改性瀝青低溫性能的評價指標。 實驗結(jié)果見表1。

由表1 可以看出，隨橡膠粉摻量增加，延度增大，當摻量大于22%時，延度開始下降。 這是因為，摻量較小時，膠粉顆粒與瀝青中的膠質(zhì)結(jié)合在一起形成分散質(zhì)，與瀝青質(zhì)界面充分結(jié)合，使已形成的分散質(zhì)進一步混合均勻，改性瀝青的低溫抗裂性能得到改善。 當膠粉繼續(xù)增加至飽和后，在分散介質(zhì)中形成內(nèi)部幾乎沒有結(jié)合力的膠粉團粒，外部與瀝青界面不能充分結(jié)合或接觸，因此延度反而下降。 同時，隨著膠粉的摻入，改性瀝青的當量脆點呈現(xiàn)明顯的下降趨勢， 摻量20%左右達到最低，此后又呈現(xiàn)上升趨勢。

表1 橡膠粉摻量與低溫性能指標

3.3 橡膠改性瀝青溫度敏感性分析

橡膠改性瀝青溫度敏感性以針入度指數(shù)表征， 實驗結(jié)果如表2 所示。

表2 橡膠粉摻量與溫度敏感性指標

從表2 可以看出，摻加橡膠粉之后，改性瀝青的針入度指數(shù)有了較大的提高，在摻量20%時最為明顯。 這說明添加橡膠粉能有效改善瀝青的溫度敏感性，在實際工程中，能夠滿足溫差變化范圍更大的地區(qū)的路用要求。

4 小結(jié)

通過對改性橡膠瀝青的性能測試， 得出了改性后的橡膠瀝青：（1）膠粉摻量為22%時，針入度、軟化點指標最優(yōu)；膠粉摻量為20%時，當量軟化點指標最優(yōu)。 說明在此范圍內(nèi)增加膠粉摻量能提高其高溫性能。 （2）膠粉摻量20%-22%時，在低溫條件下，橡膠改性瀝青仍具有良好變形能力，可以改善混合料的低溫穩(wěn)定性。 （3）針入度指數(shù)明顯提高，其溫度敏感性降低，抗流動性提高，尤其在膠粉摻量為20%時最優(yōu)。

綜合考慮橡膠瀝青的各項性能， 并從環(huán)保與經(jīng)濟角度出發(fā)，建議選擇20%-22%最優(yōu)膠粉摻量。

[1]汪林,邵強.橡膠改性瀝青在路面工程中的應(yīng)用[J].石油瀝青.2009(03)

[2]欒海,張洋,劉鐵山,紀青山,霍玉霞.橡膠改性瀝青混合料路用性能試驗研究J].公路.2012(06)

[3]宋勇.橡膠改性瀝青及混合料路用性能研究[J].交通標準化.20012(22)