基于高溫性能的輪胎橡膠粉瀝青結(jié)合料適用性研究

徐希娟++李曉娟+周新鋒??

摘要：為了研究橡膠瀝青和橡膠粉改性瀝青這兩種材料的適用性，通過研究20目、30目、60目橡膠粉在不同添加量下的橡膠粉瀝青結(jié)合料的軟化點和粘度，進行了基于高溫性能的相關(guān)適用性研究。結(jié)果表明：橡膠瀝青的高溫穩(wěn)定性較橡膠粉改性瀝青稍好，尤其是粘度較大，適用于對粘度要求較高的瀝青混合料類型。

關(guān)鍵詞：橡膠粉改性瀝青；高溫性能；粘度；適用性

中圖分類號：U414.1文獻標志碼：B

0引言

中國已成為輪胎第一生產(chǎn)大國，廢舊輪胎的產(chǎn)量居世界第一位，因此廢舊輪胎的回收利用已成為人們關(guān)注的重大環(huán)保課題。 將廢舊輪胎加工成橡膠粉應用于路面工程，已經(jīng)成為廢舊輪胎回收利用的一種有效措施[12]。

目前，將橡膠粉應用于瀝青路面面層膠結(jié)料主要有兩種形式，一種是橡膠瀝青，另一種是橡膠粉改性瀝青。依ASTM（美國材料與試驗協(xié)會）的定義，所謂橡膠瀝青（Asphalt Rubber），是由瀝青和廢輪胎橡膠粉（有時視需要另加添加劑）均勻拌和而成，用作鋪筑路面的粘結(jié)料。此種粘結(jié)料中的橡膠粉應與高溫的瀝青充分接觸拌和，使橡膠顆粒的體積膨脹后才能使用。橡膠粉改性瀝青指的是橡膠粉、瀝青和其他某種聚合物改性劑共同拌和得到的產(chǎn)物[3]。

研究表明，橡膠瀝青和橡膠粉改性瀝青在改善路面性能方面均表現(xiàn)出優(yōu)良的使用性能，但未見這2種材料適用性研究的相關(guān)報道[46]。本文基于高溫性能研究輪胎橡膠粉瀝青結(jié)合料適用性，以期為建設單位及工程單位合理選擇材料、正確設計材料配方及配合比設計提供理論及實踐指導。

1試驗用原材料

采用20目、30目、60目廢胎膠粉進行瀝青改性試驗，基質(zhì)瀝青性能及橡膠粉級配的試驗結(jié)果分別見表1～4。

2輪胎橡膠粉瀝青結(jié)合料高溫穩(wěn)定性的適用性分析

研究資料表明：與橡膠瀝青和橡膠粉改性瀝青高溫性能關(guān)聯(lián)性最好的指標是180 ℃布氏旋轉(zhuǎn)粘度和軟化點。現(xiàn)將不同影響因素下橡膠瀝青和橡膠粉改性瀝青的180 ℃布氏旋轉(zhuǎn)粘度和軟化點列入表5，并繪制相應的柱形圖，如圖1、2所示。

從表5和圖1可以看出，不管是對橡膠瀝青還是對橡膠粉改性瀝青而言，在膠粉摻量小于20%時，其軟化點和粘度隨著膠粉摻量的增加而增大，但

當膠粉摻量超過20%時，2個指標值則相應減小。因此，膠粉摻量為20%時橡膠瀝青和橡膠粉改性瀝青的高溫性能最佳，其值為臨界值。

另外，橡膠瀝青的高溫性能較橡膠粉改性瀝青的高溫性能稍優(yōu)，其軟化點比橡膠粉改性瀝青高約45%，粘度比橡膠粉改性瀝青高約336%。

從表5、圖2可以看出，不管是對橡膠瀝青還是對橡膠粉改性瀝青而言，在膠粉為30目時，其軟化點和粘度隨著膠粉摻量的增加而增大，但當膠粉超過30目，相應的值又開始減小。因此，膠粉細度為30目時橡膠瀝青和橡膠粉改性瀝青的高溫性能最好，其值為臨界值。

另外，不管采用哪種膠粉，橡膠瀝青的軟化點和粘度均稍高于橡膠粉改性瀝青。

總而言之，出于不同目的，膠粉粒徑有不同的選擇。如用于防水或封層時，出于經(jīng)濟上的考慮，通常選用較大粒徑，因為此時膠粉主要起阻礙瀝青流滑、變型及增稠吸油的作用，較大的粒徑效果更佳。若橡膠瀝青是用于不同類型的混合料，如 AC 系列，膠粉粒徑就不宜過大，否則油膜會偏厚，高溫時易變形產(chǎn)生車轍；若混合料結(jié)構(gòu)為AR或SMA結(jié)構(gòu)，膠粉粒徑可以稍大，代替部分細集料用于填充空隙，同時膠粉對瀝青的增稠作用可以增加混合料的高溫抗車轍能力[710]。但僅靠橡膠瀝青的貢獻，抗車轍能力的提高幅度有限，因此，混合料抗車轍能力的改善仍主要依賴于集料間的嵌擠作用。 對于AC型瀝青混合料，建議采用30～40目及以下目數(shù)的膠粉（可根據(jù)工程具體情況而定），而AR或SMA結(jié)構(gòu)類型混合料可考慮采用不小于60目的膠粉。

從表5、圖3可以看出，就軟化點而言，不管采用何種基質(zhì)瀝青，橡膠瀝青的軟化點均稍高于橡膠粉改性瀝青。不同基質(zhì)瀝青的橡膠瀝青和橡膠粉改性瀝青軟化點高低排序為：SK90#最高，克拉瑪依90#次之，殼牌90#最低。這也是幾種瀝青的高溫穩(wěn)定性的排序。

圖3不同基質(zhì)瀝青橡膠瀝青和橡膠粉改性瀝青軟化點和粘度對比

殼牌90#瀝青的橡膠瀝青和橡膠粉改性瀝青粘度最高，SK90#瀝青的橡膠瀝青和橡膠粉改性瀝青粘度次之，粘度最低的是克拉瑪依90#瀝青制備的橡膠瀝青和橡膠粉改性瀝青。但僅從粘度指標來考慮，幾種基質(zhì)瀝青生產(chǎn)的橡膠瀝青和橡膠粉改性瀝青粘度差別不大。

3結(jié)語

（1）橡膠瀝青的高溫穩(wěn)定性比橡膠粉改性瀝青稍好，粘度較大，適用于對粘度要求較高的瀝青混合料，如開級配和斷級配瀝青混合料；而橡膠粉改性瀝青的高溫穩(wěn)定性稍遜或與橡膠瀝青相當，但其粘度適中，利于施工，且適用的混合料類型相對寬泛，不僅適用于開級配、斷級配，也適合密級配瀝青混合料。

（2）通過調(diào)整橡膠粉摻量可以提高橡膠瀝青和橡膠粉改性瀝青的高溫穩(wěn)定性能，在對高溫性能要求高的路段，可采用20%膠粉摻量，高溫性能要求稍低路段考慮降低膠粉摻量，但當膠粉摻量超過20%，再通過增加其摻量的方法增強其高溫性能是行不通的。

（3）對于AC型瀝青混合料建議采用30～40目及以下的膠粉（可根據(jù)工程具體情況而定），而AR或 SMA結(jié)構(gòu)類型混合料可考慮采用60目及以上的膠粉。同時，對高溫性能要求高的路段，可優(yōu)先考慮采用30目膠粉。

（4）不同基質(zhì)瀝青的橡膠瀝青和橡膠粉改性瀝青軟化點高低排序為：SK90#基質(zhì)瀝青所制備的橡膠瀝青和橡膠粉改性瀝青最高，克拉瑪依90#次之，殼牌90#最低。建議在以車轍為主要病害和交通量大的路段優(yōu)先考慮采用SK90#基質(zhì)瀝青作為母體瀝青。

參考文獻：

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[責任編輯：杜衛(wèi)華]