穩(wěn)定型復(fù)合改性橡膠瀝青研究

王秋敏，熊保林

(廣西交通科學(xué)研究院，廣西　南寧　530007)

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穩(wěn)定型復(fù)合改性橡膠瀝青研究

王秋敏，熊保林

(廣西交通科學(xué)研究院，廣西南寧530007)

為了提高橡膠瀝青的存儲(chǔ)穩(wěn)定性能，文章采用添加外摻劑的方法制備復(fù)合改性橡膠瀝青，對(duì)20%和25%膠粉摻量的橡膠瀝青進(jìn)行了性能試驗(yàn)。研究結(jié)果表明：在25%膠粉摻量時(shí)，復(fù)合改性橡膠瀝青在具有較高性能指標(biāo)的同時(shí)，180 ℃手持黏度大幅降低；和普通橡膠瀝青相比，復(fù)合改性橡膠瀝青高低溫性能指標(biāo)均有顯著提升，且具有很好的存儲(chǔ)穩(wěn)定性。

橡膠瀝青；復(fù)合改性；存儲(chǔ)穩(wěn)定性；黏度

0　引言

隨著我國(guó)公路建設(shè)里程的增加，橡膠瀝青由于具有良好的使用性能、顯著的環(huán)境效益、社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益等優(yōu)勢(shì)，在路面鋪筑中的使用越來越廣泛。而普通橡膠瀝青在使用過程中需要即產(chǎn)即用，不能長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)和運(yùn)輸，這極大地制約了橡膠瀝青的推廣應(yīng)用[1]。在普通橡膠瀝青中，膠粉吸收瀝青中的輕質(zhì)組分產(chǎn)生溶脹，并在表面形成吸附界面層，進(jìn)而形成膠粉聚合物之間的網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)。由于膠粉聚合物具有相對(duì)較大的密度，在高溫靜置存儲(chǔ)的過程中會(huì)緩慢地發(fā)生沉降分離[2-4]。為了提高橡膠瀝青的存儲(chǔ)穩(wěn)定性，研究者嘗試在橡膠瀝青中單獨(dú)或組合加入PE、促進(jìn)劑、SBS、硫化劑等一系列添加劑，使橡膠瀝青的穩(wěn)定性得到了不同程度的提高[5-8]，這表明通過添加外加劑的途徑來解決橡膠瀝青的存儲(chǔ)沉降問題是可行的。

本研究在橡膠瀝青的不同反應(yīng)階段，分別加入促進(jìn)劑、穩(wěn)定劑和交聯(lián)劑等助劑，從而使制備的穩(wěn)定型復(fù)合改性橡膠瀝青具有良好的性能指標(biāo)和存儲(chǔ)穩(wěn)定性。

1　復(fù)合改性橡膠瀝青制備與試驗(yàn)

1.1原材料技術(shù)指標(biāo)

瀝青材料選用泰普克70#A級(jí)基質(zhì)瀝青，其主要性能指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果如表1所示。采用的膠粉為廣西交通科學(xué)研究院新材料公司生產(chǎn)的30～80目膠粉，此膠粉普遍應(yīng)用于廣西區(qū)內(nèi)橡膠瀝青的加工。外加改性劑由中交益通公司提供的聚合物改性劑T1、促進(jìn)劑T2、穩(wěn)定劑T3、交聯(lián)劑T4。

表1　泰普克70#A級(jí)基質(zhì)瀝青主要性能指標(biāo)測(cè)試結(jié)果表

1.2加工工藝和試驗(yàn)方案

高性能復(fù)合改性橡膠瀝青采用外摻20%的膠粉，復(fù)合添加若干種化學(xué)改性劑制得。改性劑的外摻比例如表2所示。加工工藝為：首先將一定量基質(zhì)瀝青升溫至180 ℃；然后加入T1并攪拌30 min；接著加入T3攪拌均勻后，同時(shí)加入膠粉和T2，在180 ℃的條件下攪拌40 min；最后加入T4，攪拌均勻后采用9 000 r/min的剪切儀剪切一定時(shí)間(剪切時(shí)間隨質(zhì)量增加)，至此制得復(fù)合改性橡膠瀝青。普通橡膠瀝青是將基質(zhì)瀝青加熱至180 ℃后加入膠粉攪拌1 h制得。

表2　復(fù)合改性橡膠瀝青配制比例表

為了研究復(fù)合改性橡膠瀝青的性能，制備20%和25%膠粉摻量的普通橡膠瀝青(P20、P25)，20%和25%膠粉摻量的復(fù)合改性橡膠瀝青(F20、F25)，分別對(duì)比它們的初始性能指標(biāo)。為了進(jìn)一步探究其存儲(chǔ)穩(wěn)定性，將這幾種橡膠瀝青放入180 ℃烘箱中靜置18 h，分別測(cè)試其分層情況和性能指標(biāo)，測(cè)試完成以后，將分層的試樣混合均勻后，再次測(cè)試其性能。

2　試驗(yàn)結(jié)果分析

四種橡膠瀝青的試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。在180 ℃的烘箱中靜置18 h后，上下層測(cè)試結(jié)果如表4所示，混合均勻后測(cè)試結(jié)果如表3所示。

表3　四種橡膠瀝青性能測(cè)試結(jié)果表

表4　橡膠瀝青存儲(chǔ)18 h后測(cè)試結(jié)果表

對(duì)四種橡膠瀝青的測(cè)試進(jìn)行對(duì)比分析，可以得到如下結(jié)果：

(1)除25%摻量的普通橡膠瀝青黏度不合格外，其它三種的性能均能滿足橡膠瀝青技術(shù)要求。

(2)和普通橡膠瀝青相比，在改性劑的作用下，復(fù)合改性橡膠瀝青的針入度、延度和彈性恢復(fù)都得到不同程度的提升，而其軟化點(diǎn)提升較大，20%膠粉摻量時(shí)能夠提高5 ℃的軟化點(diǎn)，其黏度仍保持在一個(gè)合適的水平。

(3)當(dāng)膠粉摻量為25%時(shí)，普通橡膠瀝青的180 ℃手持黏度達(dá)到8 Pa·s，遠(yuǎn)超出規(guī)范要求，無法應(yīng)用于實(shí)際工程中，而復(fù)合改性橡膠瀝青不僅具有優(yōu)良的性能指標(biāo)，其180 ℃手持黏度為2.5 Pa·s，在提高膠粉摻量的同時(shí)，能夠降低黏度。

黏度和軟化點(diǎn)是評(píng)價(jià)橡膠瀝青性能的兩個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，為了進(jìn)一步對(duì)比四種橡膠瀝青的存儲(chǔ)性能，將橡膠瀝青的軟化點(diǎn)和黏度測(cè)試結(jié)果繪入圖1～3中，由圖可以得到如下結(jié)果：

(1)普通橡膠瀝青在180 ℃的環(huán)境下存儲(chǔ)18 h后，出現(xiàn)了明顯的分層現(xiàn)象。兩種試樣的上下層軟化點(diǎn)差分別為8.9 ℃和2.7 ℃，其上層軟化點(diǎn)已經(jīng)不符合規(guī)范要求。這是由于普通橡膠瀝青中，膠粉聚合物在重力的作用下產(chǎn)生緩慢沉降，隨著存儲(chǔ)溫度和時(shí)間的增加，沉降分層現(xiàn)象會(huì)越來越明顯。相對(duì)應(yīng)的黏度也出現(xiàn)了較大波動(dòng)，且其下層黏度均超出規(guī)范要求。對(duì)于P25試樣，其在加工和存儲(chǔ)過程中的黏度均高于規(guī)范要求。

(2)復(fù)合改性橡膠瀝青在180 ℃的環(huán)境下存儲(chǔ)18 h后，并未出現(xiàn)明顯分層現(xiàn)象。兩種試樣上下層和原樣相比，其軟化點(diǎn)、180 ℃手持黏度等性能指標(biāo)波動(dòng)很小，這表明其在存儲(chǔ)時(shí)性狀基本沒有發(fā)改變。這是由于復(fù)合改性橡膠瀝青能夠形成穩(wěn)定的網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)，聚合物之間的交聯(lián)作用能夠維持整體保持平衡，從而保證其具有良好的存儲(chǔ)穩(wěn)定性。

(3)在180 ℃的環(huán)境下存儲(chǔ)18 h，重新攪拌均勻后，20%膠粉摻量的普通橡膠瀝青的針入度增大，而其它性能指標(biāo)均有降低；兩種復(fù)合改性橡膠瀝青存儲(chǔ)前后的性能指標(biāo)差別很小，性能基本保持穩(wěn)定。

圖1　存儲(chǔ)前后軟化點(diǎn)對(duì)比圖

圖2　存儲(chǔ)后分層軟化點(diǎn)對(duì)比圖

圖3　存儲(chǔ)后分層黏度對(duì)比圖

3　結(jié)語

通過對(duì)比分析普通橡膠瀝青和復(fù)合改性橡膠瀝青的性能測(cè)試結(jié)果，以及其存儲(chǔ)穩(wěn)定性的試驗(yàn)，可以得到以下結(jié)論：

(1)穩(wěn)定型復(fù)合改性橡膠瀝青能夠有效改善橡膠瀝青的使用性能，在添加劑的作用下膠粉聚合物能夠形成持久穩(wěn)定的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，確保橡膠瀝青在長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)和運(yùn)輸過程中性能和性狀的穩(wěn)定。

(2)復(fù)合改性橡膠瀝青能夠維持一個(gè)較穩(wěn)定的黏度，同時(shí)具有很好的性能，可以解決普通橡膠瀝青膠粉摻量過低的問題。

(3)普通橡膠瀝青生產(chǎn)完成后，需要盡快使用，如需存儲(chǔ)，需要配備攪拌設(shè)備，防止其在存儲(chǔ)過程中沉降變質(zhì)，從而影響其使用性能。

綜上，穩(wěn)定型復(fù)合改性橡膠瀝青具有良好的性能指標(biāo)，能夠提高膠粉的摻量，同時(shí)其穩(wěn)定性能夠保證長(zhǎng)時(shí)間的存儲(chǔ)和運(yùn)輸，對(duì)于橡膠瀝青的工廠化生產(chǎn)和大規(guī)模推廣具有重要作用。

[1]王騰.復(fù)合型膠粉改性瀝青膠漿及混合料性能研究[D].武漢理工大學(xué)，2014.

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Research on Stable Composite Modified Rubber Asphalt

WANG Qiu-min，XIONG Bao-lin

(Guangxi Transportation Research Institute，Nanning，Guangxi，530007)

To improve the storage stability of rubber asphalt，this article prepared the composite modi-fied rubber asphalt by adding the admixtures，and conducted the performance test on the rubber asphalt with 20% and 25% rubber powder content.The results showed that：at 25% powder content，the com-posite modified rubber asphalt has a higher performance index，while its 180℃ handheld viscosity is greatly reduced；compared to ordinary rubber asphalt，the high and low temperature performance index of composite modified rubber asphalt are both significantly improved，with good storage stability.

Rubber asphalt；Composite modified；Storage stability；Viscosity

2016-05-20

U416.218

A

10.13282/j.cnki.wccst.2016.06.007

1673-4874(2016)06-0024-03

王秋敏(1976—)，助理工程師，從事道路工程科研檢測(cè)工作；

熊保林(1990—)，助理工程師，從事道路工程科研檢測(cè)工作。