橡膠粉摻量對(duì)橡膠瀝青粘度的影響研究

【摘要】為了促進(jìn)內(nèi)蒙古地區(qū)的工程建設(shè)，本文對(duì)橡膠瀝青的制備工藝進(jìn)行了探討。通過實(shí)驗(yàn)，設(shè)置幾組不同摻量的廢輪胎橡膠粉，觀察其對(duì)基質(zhì)瀝青的改性效果。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果體現(xiàn)出橡膠粉摻量對(duì)粘度的造成的影響，能夠更好地指導(dǎo)工程建設(shè)。

【關(guān)鍵詞】廢舊輪胎橡膠粉；改性；橡膠瀝青；工藝；性能

一、概述

在內(nèi)蒙古地區(qū)的工程建設(shè)中，橡膠粉是一種輔助工程建設(shè)的改性劑。為了保證工程建設(shè)的質(zhì)量，對(duì)橡膠粉的摻量控制變得十分重要，這在一定程度上對(duì)橡膠瀝青的粘度造成了影響。影響橡膠瀝青粘度的因素不止一個(gè)，溫度對(duì)其也造成了一些影響。為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加科學(xué)，本文進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)，目的是為了分析出橡膠粉摻量和溫度對(duì)橡膠瀝青的粘度產(chǎn)生的影響，進(jìn)而找出它們之間的關(guān)系，以便更好地投入工程應(yīng)用。

二、橡膠瀝青的制備

1.實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備

（1）實(shí)驗(yàn)的材料采用的是青島綠葉公司的產(chǎn)品，這個(gè)公司主要以生產(chǎn)廢舊輪胎橡膠粉為主，橡膠粉的粒徑也是統(tǒng)一的，達(dá)到了三十目。

（2）為了讓實(shí)驗(yàn)進(jìn)行得更加順利，采用了韓國(guó)的基質(zhì)瀝青，這種瀝青的級(jí)別是A級(jí)70號(hào)瀝青，詳細(xì)的情況見表一：

2.制備工藝

橡膠粉與瀝青的制備程序比較簡(jiǎn)單，但是對(duì)于溫度以及摻量的控制都是十分重要的。在高溫條件下對(duì)瀝青進(jìn)行攪拌，橡膠粉會(huì)出現(xiàn)兩種變化，主要表現(xiàn)為溶脹、脫硫與降解，橡膠粉在這兩種情況下呈現(xiàn)不同的狀態(tài)。溶脹與另一種變化存在著本質(zhì)上的區(qū)別，它主要發(fā)生物理變化，表現(xiàn)為橡膠粉顆粒吸收瀝青中輕質(zhì)油分，進(jìn)而增大體積；脫硫與降解則發(fā)生化學(xué)變化，是橡膠粉的結(jié)構(gòu)遭到改變。在進(jìn)行這項(xiàng)工藝的制備時(shí)，要保證以上兩種情況的產(chǎn)生不會(huì)影響到瀝青拌合的質(zhì)量，找到兩者之間的平衡點(diǎn)。可見，攪拌溫度和時(shí)間對(duì)橡膠瀝青的制備起著關(guān)鍵作用。

為了保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，減少誤差產(chǎn)生的次數(shù)，在美國(guó)亞利桑那州和加利福尼亞州，已經(jīng)有實(shí)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)，可用來參考。在上述實(shí)驗(yàn)中，對(duì)于溫度的范圍，作出了具體的規(guī)定：不能低于190℃，也不能高于226℃。同時(shí)，橡膠瀝青膠結(jié)料必須有一定的反應(yīng)時(shí)間，最好控制45分鐘以上，才能夠使實(shí)驗(yàn)的結(jié)果更加客觀。受經(jīng)濟(jì)條件的發(fā)展，技術(shù)條件也得到了限制，橡膠瀝青生產(chǎn)設(shè)備溫度的控制難以達(dá)到200℃的高溫，為了減小誤差的次數(shù)，選擇175～180℃作為制備溫度是最適合的。

三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果

1.橡膠粉的摻量對(duì)粘度的影響

在之前的實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)提到，橡膠粒徑的是統(tǒng)一的，這保證了實(shí)驗(yàn)條件的一致性，便于設(shè)置對(duì)比。在這個(gè)基礎(chǔ)上，分別采用五種不同的橡膠粉摻量制備橡膠瀝青，觀察它們的情況。再將測(cè)試針入度、軟化點(diǎn)、延度三個(gè)指標(biāo)作為實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，來表現(xiàn)不同摻量條件下，橡膠粉對(duì)粘度的影響，具體情況如表二：

由表二數(shù)據(jù)可知：

1）基質(zhì)瀝青的25℃針入度為711/10mm，5%橡膠粉摻量的橡膠瀝青25℃的針入度為601/10mm，隨橡膠粉摻量的不斷增加，橡膠瀝青的針入度不斷減小，這說明橡膠粉加入后，橡膠瀝青的粘度有顯著增加，但摻量達(dá)到一定程度后，摻量的增加對(duì)粘度的影響不再明顯。

2）從表中可以直接看出：基質(zhì)瀝青的軟化點(diǎn)為50.0℃，橡膠粉摻量為5%時(shí)的軟化點(diǎn)為78.1℃。這間接地說明了一個(gè)問題：橡膠粉摻量與橡膠瀝青的針入度是成正比的。在橡膠粉加入之后，橡膠瀝青的粘度會(huì)出現(xiàn)明顯的變化，但是粘度的增加是有限制的，達(dá)到一個(gè)最高值后，便不會(huì)再產(chǎn)生變化。

3）基質(zhì)瀝青的延度>100mm，橡膠粉摻量為5%時(shí)的延度為57.2mm，隨橡膠粉摻量的不斷增加，橡膠瀝青的針入度不斷減小，這說明橡膠粉加入后，橡膠瀝青的粘度有顯著增加，但摻量達(dá)到一定程度后，摻量的增加對(duì)粘度的影響不再明顯。

2.不同摻量、不同溫度對(duì)橡膠瀝青的粘度的影響

對(duì)橡膠粉摻量為5%，10%，15%，20%，25%的橡膠瀝青在135℃，150℃，165℃，180℃，195℃的溫度下進(jìn)行粘度實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表三。

如表三可知：

1）在設(shè)置的實(shí)驗(yàn)中，保證溫度的一致的前提下，橡膠粉摻量為5%，10%，15%，20%，25%。通過進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)合五種情況，可以得出一個(gè)明顯的結(jié)論：橡膠粉摻量的增加導(dǎo)致粘度也增加，這主要是因?yàn)闉r青膠體輕組分通過滲透、擴(kuò)散作用，進(jìn)入橡膠粉的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)內(nèi)，導(dǎo)致膠粉顆粒發(fā)生物理變化。有一部分的膠粉顆粒保持著生膠的性質(zhì)，因此具有一定的粘性，結(jié)構(gòu)也產(chǎn)生了特殊的變化，最后導(dǎo)致基質(zhì)瀝青變得粘稠。

2）橡膠瀝青在135℃，150℃，165℃，180℃，195℃的溫度下測(cè)試粘度，五種摻量情況下表明：隨溫度的升高粘度不段減小，由于橡膠粉與瀝青之間的相互作用非常復(fù)雜，橡膠粉與瀝青的相互作用，在其共混過程中都有可能存在，只是程度不同。橡膠瀝青會(huì)發(fā)生溶脹反應(yīng)。從宏觀上看，當(dāng)橡膠粉與瀝青在高溫條件下反應(yīng)表現(xiàn)為橡膠顆粒體積膨脹，導(dǎo)致瀝青的粘度增加，因此同種橡膠粉摻量的橡膠瀝青的粘度隨溫度的升高明顯減小，但達(dá)到一定溫度后，粘度變化不在明顯。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明橡膠瀝青的粘度隨橡膠粉摻量的增加而增加，隨溫度的增加而減小。

3.結(jié)論

綜上所述，通過進(jìn)行針入度、軟化點(diǎn)、粘度等實(shí)驗(yàn)，分析了不同的橡膠粉摻量對(duì)橡膠瀝青粘度的影響，對(duì)內(nèi)蒙古地區(qū)的工程建設(shè)有一定的指導(dǎo)作用。加入不同的橡膠粉量，改性效果也存在著明顯的不同。