改性橡膠瀝青生產(chǎn)研究

何俊文

摘 要：通過(guò)對(duì)橡膠瀝青形成機(jī)理分析，掌握橡膠瀝青生產(chǎn)控制關(guān)鍵點(diǎn)，結(jié)合目前實(shí)際生產(chǎn)設(shè)備和室內(nèi)試驗(yàn)基礎(chǔ)上采用改性瀝青、80目橡膠粉進(jìn)行橡膠瀝青試生產(chǎn)，驗(yàn)證橡膠瀝青生產(chǎn)工藝的技術(shù)參數(shù)。經(jīng)測(cè)試，各項(xiàng)指標(biāo)滿(mǎn)足相關(guān)技術(shù)要求。

關(guān)鍵詞：橡膠瀝青；機(jī)理分析；SBS改性瀝青；80目橡膠粉

1 概述

文章對(duì)改性橡膠瀝青生產(chǎn)進(jìn)行分析研究，以便制備出性能優(yōu)越的改性橡膠瀝青，延長(zhǎng)鋼橋面鋪裝層使用壽命。

2 橡膠瀝青生產(chǎn)機(jī)理分析

橡膠粉與瀝青在高溫?cái)嚢钑r(shí)，橡膠粉主要發(fā)生溶漲、脫硫及降解幾種變化。溶漲是物理變化，即橡膠粉顆粒吸收瀝青中輕質(zhì)油分而體積變大；脫硫與降解是化學(xué)變化，脫硫是指橡膠粉顆粒中C-S發(fā)生斷裂，造成橡膠顆粒失去部分硫化橡膠的彈性而恢復(fù)部分天然橡膠的柔韌性；降解是指橡膠粉顆粒中C-C發(fā)生斷裂，導(dǎo)致橡膠分子鏈斷裂、分子量降低。因此，制備橡膠瀝青時(shí)，既要保證橡膠粉充分溶漲，又要避免橡膠粉發(fā)生嚴(yán)重的脫硫與降解，尋求二者的平衡點(diǎn)。橡膠瀝青的性能受到攪拌方式、溫度和時(shí)間以及橡膠粉規(guī)格和摻量等因素的影響，確定最佳的生產(chǎn)參數(shù)、合理地控制橡膠瀝青反應(yīng)進(jìn)程是橡膠瀝青生產(chǎn)的關(guān)鍵。

3 橡膠瀝青生產(chǎn)方案研究

3.1 材料

瀝青為SBS改性瀝青，技術(shù)指標(biāo)要求參照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）相關(guān)要求。

橡膠粉為80目膠粉，技術(shù)指標(biāo)要求如表1。

3.2 生產(chǎn)方案

橡膠瀝青的生產(chǎn)要考慮攪拌方式、溫度、時(shí)間及橡膠粉摻量等技術(shù)參數(shù)。

3.2.1 攪拌方式

橡膠瀝青生產(chǎn)一般采用普通攪拌（葉片式）、高速剪切攪拌以及普通攪拌和高速剪切共用。相關(guān)研究表明，當(dāng)采用高速剪切攪拌方式，橡膠瀝青的粘度將一直處于衰減，因此，不宜采用高速剪切的攪拌方式[1]。因此，采用臥式攪拌設(shè)備。

3.2.2 攪拌溫度

溫度增加有利于加快橡膠顆粒的溶脹速度和改善橡膠瀝青的延度。但溫度太高會(huì)造成橡膠顆粒過(guò)度降解而影響粘度；攪拌溫度較低，則要較長(zhǎng)的時(shí)間而影響生產(chǎn)效率。200℃的攪拌溫度是比較合適的，但現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備很難達(dá)到200℃，因此，選擇180℃左右的攪拌溫度。

3.2.3 攪拌時(shí)間

攪拌時(shí)間應(yīng)重點(diǎn)考慮對(duì)粘度的影響。橡膠的溶漲與脫硫同時(shí)進(jìn)行，當(dāng)橡膠顆粒以溶漲為主時(shí)，粘度將不斷增加；當(dāng)溶漲引起的橡膠顆粒體積增加與脫硫降解導(dǎo)致的體積減小處于平衡狀態(tài)時(shí)，粘度可能處于平衡狀態(tài)；否則，粘度將降低。為了保證橡膠顆粒充分溶漲，應(yīng)選擇粘度達(dá)到最大并將要發(fā)生降低時(shí)作為選擇攪拌時(shí)間的依據(jù)。根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)試可知采用80目橡膠粉、攪拌溫度為180℃時(shí)，其攪拌最佳時(shí)間為60min。

3.2.4 橡膠粉摻量

根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)及實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中人工投放橡膠粉對(duì)其分布均勻性的影響，確定膠粉摻量宜為外摻18%左右。

3.3 生產(chǎn)指標(biāo)控制

橡膠瀝青質(zhì)量指標(biāo)控制以粘度為核心，包括針入度、軟化點(diǎn)、延度及彈性恢復(fù)等。結(jié)合我國(guó)當(dāng)前情況，提出橡膠瀝青主要技術(shù)指標(biāo)：粘度、延度（5℃）、彈性恢復(fù)（25℃）、針入度（25℃）及軟化點(diǎn)，其中粘度是關(guān)鍵（見(jiàn)表2）。

4 橡膠瀝青生產(chǎn)及性能測(cè)試

4.1 橡膠瀝青生產(chǎn)

生產(chǎn)橡膠瀝青采用的基本參數(shù)：加熱溫度為180℃；攪拌時(shí)間為60min；采用80目橡膠粉，摻量為橡膠瀝青總質(zhì)量的18%。生產(chǎn)步驟為：

一是先將改性瀝青快速升溫至180℃以上；二是將熱瀝青和膠粉同時(shí)按比例計(jì)量后加入高速預(yù)拌罐內(nèi)進(jìn)行混合熔漲；三是將混合均勻的瀝青和膠粉打入熔漲攪拌反應(yīng)罐進(jìn)行充分的熔漲反應(yīng)約45min。橡膠瀝青的出料溫度控制在190℃左右。

改性橡膠瀝青生產(chǎn)工藝要點(diǎn)：（1）改性瀝青的溫度。瀝青與橡膠粉接觸時(shí)要達(dá)到一定的溫度才能表現(xiàn)出最佳相容性。首先應(yīng)將瀝青在絕氧情況下通過(guò)快速升溫至180℃以上，才能與橡膠粉接觸，同時(shí)在熔漲反應(yīng)過(guò)程中溫度也應(yīng)高于180℃。（2）橡膠粉的均勻分布。橡膠粉必須非常均勻的分布在瀝青中，形成“網(wǎng)絡(luò)骨架”結(jié)構(gòu)，但絕不能有“結(jié)塊”狀，否則會(huì)影響到橡膠瀝青混合料的生產(chǎn)級(jí)配。（3）攪拌方式。橡膠瀝青中的橡膠粉最終是以“顆?！贝嬖诘?，為了防止其下沉和離析，在熔漲反應(yīng)過(guò)程中，反應(yīng)罐必須進(jìn)行“臥式”翻滾式攪拌，以防膠粉沉淀在罐底。

本次生產(chǎn)的橡膠瀝青為PG76-22改性瀝青+18%橡膠粉雙改性瀝青。

改性橡膠瀝青生產(chǎn)后原則上應(yīng)在24h內(nèi)使用完畢。當(dāng)因不可抗力需臨時(shí)存儲(chǔ)時(shí)，應(yīng)將橡膠瀝青的溫度降到145～155℃范圍內(nèi)。在存儲(chǔ)期間應(yīng)檢測(cè)橡膠瀝青的技術(shù)指標(biāo)，當(dāng)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，再次使用前應(yīng)檢測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)是否滿(mǎn)足技術(shù)要求，如果不滿(mǎn)足，則應(yīng)重新加工或摻加一定量（摻量一般小于10%）的廢胎膠粉重新預(yù)混、反應(yīng)直至滿(mǎn)足技術(shù)要求。

4.2 橡膠瀝青技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

為便于初步鑒定橡膠瀝青性能是否達(dá)到要求，本次試生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)采用180℃手持式粘度儀，測(cè)試值為3.5dPa·s，合格。

改性橡膠瀝青生產(chǎn)后，取樣進(jìn)行室內(nèi)性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 橡膠粉改性瀝青質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果

5 結(jié)束語(yǔ)

制備橡膠瀝青，既要保證橡膠粉充分溶漲，又要避免橡膠粉發(fā)生嚴(yán)重的脫硫與降解，應(yīng)尋求二者的平衡點(diǎn)。橡膠瀝青性能受到攪拌方式、溫度和時(shí)間以及橡膠粉規(guī)格和摻量等諸多因素的影響，因此確定最佳的生產(chǎn)參數(shù)、合理地控制反應(yīng)進(jìn)程是關(guān)鍵。本次改性橡膠瀝青的生產(chǎn)采用的基本參數(shù)：臥式葉片攪拌設(shè)備；180℃的加熱溫度；攪拌60min；80目橡膠粉摻量為總質(zhì)量的18%，經(jīng)過(guò)試生產(chǎn)性能測(cè)試可知本次方案可行。

參考文獻(xiàn)

[1]孫大權(quán)，徐曉亮，呂偉明.橡膠瀝青生產(chǎn)工藝關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)的研究[J].長(zhǎng)沙交通學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，24（3）：27-33.

[2]文興.道路鋪筑材料—橡膠瀝青[J].現(xiàn)代橡膠技術(shù)，2006，32（4）：31-35.

[3]孫祖望，陳飆.橡膠瀝青技術(shù)應(yīng)用指南[M].北京：人民交通出版社，2007.