橡膠瀝青性能影響因素分析

摘要：通過橡膠瀝青的室內(nèi)試驗(yàn)，研究了不同品牌基質(zhì)瀝青、不同廠家膠粉、不同加工方式（攪拌方式、攪拌時(shí)間）等參數(shù)對(duì)橡膠瀝青性能指標(biāo)的影響，分析了其路用性能的主要影響因素及變化規(guī)律。研究表明：橡膠粉細(xì)度對(duì)橡膠瀝青的性能影響不大，影響較大的是基質(zhì)瀝青、膠粉來源、攪拌方式以及反應(yīng)時(shí)間。因此在選擇工藝參數(shù)時(shí)，要合理選用基質(zhì)瀝青品牌、膠粉品種和加工工藝，在滿足橡膠瀝青良好路用性能的情況下，還要滿足現(xiàn)場(chǎng)施工的可操作性。

關(guān)鍵詞：橡膠瀝青；基質(zhì)瀝青品牌；膠粉品種；加工工藝；路用性能

一、引言

廢舊輪胎磨細(xì)成橡膠粉，然后添加在道路瀝青中，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于道路工程中。相比基質(zhì)瀝青與其它改性瀝青，橡膠瀝青不僅僅能夠解決環(huán)保問題，而且能夠更加有效地防止或延緩路面反射裂縫的產(chǎn)生，減少路面其它病害，從而延長路面使用壽命，減少道路養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用。

本文在已有研究基礎(chǔ)上，較為全面地考察了橡膠粉改性瀝青（濕法）的路用性能，通過研究不同品牌基質(zhì)瀝青、不同膠粉品種、不同加工工藝等方面對(duì)橡膠瀝青性能指標(biāo)的影響，找出了影響其路用性能的主要因素及變化規(guī)律，為道路工程廢舊橡膠粉改性瀝青工業(yè)化應(yīng)用，特別是面層橡膠粉改性瀝青混合料的推廣應(yīng)用提供技術(shù)支持。

二、基質(zhì)瀝青

不同品牌的基質(zhì)瀝青所含組分不同，所以與橡膠粉的配伍性亦不相同，進(jìn)而影響橡膠瀝青的性能。為了研究不同品牌基質(zhì)瀝青對(duì)橡膠瀝青的性能影響，在膠粉摻量為20%的情況下，對(duì)以下三種基質(zhì)瀝青所制備的橡膠瀝青性能進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表1所示。

由表1數(shù)據(jù)可知：橡膠粉摻量相同的情況下，基質(zhì)瀝青的品質(zhì)對(duì)橡膠瀝青的性能影響較大，主要表現(xiàn)在對(duì)180℃粘度、軟化點(diǎn)及彈性恢復(fù)這些指標(biāo)的影響上，對(duì)針入度和5℃延度指標(biāo)的影響不大。3#瀝青所制備的橡膠瀝青性能最好。

三、膠粉品種

（一）膠粉來源

不同廠家生產(chǎn)的膠粉來源不同，生產(chǎn)工藝也不同，其天然橡膠、丙酮抽取物等成分的含量以及橡膠粉顆粒的級(jí)配情況也將有所不同，勢(shì)必會(huì)影響橡膠瀝青的性能。本文采用3#基質(zhì)瀝青，以及兩種不同廠家膠粉（分別是廠家1和廠家2），橡膠瀝青在高速剪切（7000r/min）、180～190℃的溫度下，連續(xù)攪拌45min后制成，測(cè)試兩種橡膠改性瀝青的性能指標(biāo)，測(cè)試結(jié)果如表2所示。

根據(jù)表2數(shù)據(jù)，對(duì)比兩種不同來源的膠粉所得橡膠瀝青的技術(shù)指標(biāo)可知：無論是20%的摻量，還是25%的摻量，所測(cè)得的橡膠瀝青指標(biāo)中，除5℃延度和彈性恢復(fù)值偏小外，廠家1生產(chǎn)的橡膠粉改性瀝青的指標(biāo)值都比廠家2生產(chǎn)的橡膠粉改性瀝青的指標(biāo)值要大。由此說明，膠粉來源不同，生產(chǎn)出來的橡膠瀝青的性能也有很大變化。

（二）膠粉細(xì)度

本文選用廠家2生產(chǎn)25～30目、30～50目、40～60目三種細(xì)度的膠粉，用來改性的瀝青為3#基質(zhì)瀝青，膠粉摻量為瀝青重量的20%，加工過程同上。然后測(cè)試各種橡膠瀝青的技術(shù)指標(biāo)，其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)測(cè)試結(jié)果如表3所示。

由表3試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，在相同的加工工藝、同種基質(zhì)瀝青的條件下，橡膠瀝青的粘度與膠粉細(xì)度有一定關(guān)系，但不是那么敏感。并且其他性能指標(biāo)對(duì)膠粉細(xì)度也不那么敏感，其性能指標(biāo)都相差不大，25℃針入度都較低，在43～44（0.1mm）之間；軟化點(diǎn)都較高，都超過了73℃；5℃延度都較低，不超過10cm，彈性恢復(fù)值也都較大。由此說明，橡膠粉的細(xì)度對(duì)橡膠瀝青的性能并沒有較大影響，因此在考慮橡膠瀝青性能時(shí)，不應(yīng)過于依賴橡膠粉的細(xì)度指標(biāo)。

四、不同加工工藝

（一）攪拌方式

在橡膠瀝青加工過程中，攪拌方式不同，不但會(huì)影響攪拌速率，往往還會(huì)造成橡膠瀝青內(nèi)部溫度不均勻，影響橡膠粉在瀝青中的溶脹。在相同的原材料、同樣的加工溫度和攪拌時(shí)間（45min）下，不同加工方式對(duì)橡膠瀝青性能的影響見表4所示。

由表4試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，攪拌方式對(duì)橡膠瀝青的性能有較大影響，人工攪拌的橡膠瀝青性能遠(yuǎn)低于經(jīng)高速剪切機(jī)攪拌所得到的橡膠瀝青性能。由此說明，在人工攪拌的過程中，橡膠粉和瀝青的熔融速度較慢，且不能充分均勻，從而使橡膠瀝青的性能降低。

（二）攪拌時(shí)間

在剪切溫度和攪拌速率（7000r/min）相同的情況下，攪拌時(shí)間對(duì)橡膠改性瀝青性能的影響也很大，攪拌時(shí)間過短，膠粉不能充分溶脹；時(shí)間過長，膠粉將會(huì)融化、降解，降低橡膠瀝青的粘度，攪拌時(shí)間對(duì)橡膠改性瀝青粘度的影響見表5和圖1所示。

由表5數(shù)據(jù)和圖1（180℃和190℃的粘時(shí)曲線）可以看出：

①將膠粉加入瀝青，攪拌均勻后，在開始的一段時(shí)間里，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長，粘度呈現(xiàn)迅速增加的趨勢(shì)；到達(dá)某個(gè)時(shí)間，粘度達(dá)到最大值；之后，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長，粘度開始逐漸衰減。

②不同反應(yīng)溫度下，粘度出現(xiàn)最大值的時(shí)間也不同，反應(yīng)溫度為190℃時(shí)，粘度在45min時(shí)出現(xiàn)最大值為：2.7pa·s；反應(yīng)溫度為180℃時(shí)，在150min左右時(shí)出現(xiàn)最大值為：3.3pa.s，由此說明，反應(yīng)溫度越高，瀝青與膠粉的反應(yīng)速度就越快，粘度出現(xiàn)最大值的時(shí)間就越早；反應(yīng)溫度越低，瀝青與膠粉的反應(yīng)速度就越慢，粘度出現(xiàn)最大值的時(shí)間就越遲。

③相比180℃反應(yīng)溫度，190℃反應(yīng)溫度下的膠粉與瀝青反應(yīng)速率較快，但是它的粘度衰減速度也比180℃也較快，且6小時(shí)之后的粘度低于了1.0 pa.s，此時(shí)的粘度已不符合規(guī)范要求的可施工粘度，此時(shí)的橡膠瀝青已經(jīng)不能使用，由此說明，采用190℃的反應(yīng)溫度比采用180℃的反應(yīng)溫度生產(chǎn)出來的橡膠瀝青可儲(chǔ)存時(shí)間短，即反應(yīng)溫度越高，產(chǎn)出的橡膠瀝青現(xiàn)場(chǎng)可操作性就越不強(qiáng)。

五、結(jié)論

①橡膠粉摻量相同的情況下，基質(zhì)瀝青的品質(zhì)對(duì)橡膠瀝青的性能影響較大，主要表現(xiàn)在對(duì)180℃粘度、軟化點(diǎn)及彈性恢復(fù)這些指標(biāo)的影響上，對(duì)針入度和5℃延度指標(biāo)的影響不大。

②膠粉的來源對(duì)橡膠瀝青性能影響較大，因此膠粉來源不同，將使橡膠瀝青的性能發(fā)生較大變化。

③橡膠粉的細(xì)度對(duì)橡膠瀝青性能影響不大，因此我們今后選擇橡膠粉細(xì)度時(shí)，不應(yīng)只根據(jù)其用途來選擇。

④加工橡膠瀝青的過程中，確定加工溫度和加工時(shí)間等參數(shù)時(shí)，不僅要考慮橡膠瀝青的性能，還要考慮到現(xiàn)場(chǎng)施工的可操作性，要想使橡膠瀝青的粘度盡快達(dá)到施工所需粘度，且能做到現(xiàn)制現(xiàn)用時(shí)，可將反應(yīng)溫度控制在190℃以上，發(fā)育時(shí)間控制在45min左右；如果想要存儲(chǔ)的時(shí)間較長些，可將溫度控制在180℃～190℃，反應(yīng)時(shí)間至少為45min，且剪切速率均為7000r/min。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：

趙燦元，單位：云南華麗高速公路建設(shè)指揮部；學(xué)歷：學(xué)士。