橡膠瀝青的粘度評(píng)價(jià)指標(biāo)分析

田輝黎

（武漢市政工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430023）

橡膠瀝青的粘度評(píng)價(jià)指標(biāo)分析

田輝黎

（武漢市政工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430023）

橡膠瀝青由于其充分利用廢舊橡膠的環(huán)保性特點(diǎn)而在道路中得到廣泛應(yīng)用，為了確保其良好的使用性能，有必要對(duì)其性能的核心評(píng)價(jià)指標(biāo)-粘度進(jìn)行分析研究。因此，本文首先分析了國(guó)內(nèi)外橡膠瀝青粘度的評(píng)價(jià)方法，然后通過(guò)試驗(yàn)檢驗(yàn)了現(xiàn)有的粘度評(píng)價(jià)方法的可行性，并提出了相關(guān)的建議。

橡膠瀝青；粘度；分析研究

廢胎膠粉、橡膠瀝青作為新型的路面材料用于瀝青路面，既可以改善路面使用功能，延長(zhǎng)路面使用壽命，又可以解決廢舊輪胎“黑色污染”的環(huán)境壓力，符合當(dāng)前我國(guó)建設(shè)節(jié)約型社會(huì)和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的政策。

1 國(guó)內(nèi)外橡膠瀝青粘度評(píng)價(jià)指標(biāo)

1.1 國(guó)外橡膠瀝青粘度評(píng)價(jià)

國(guó)外大多數(shù)的國(guó)家和地區(qū)對(duì)橡膠瀝青技術(shù)性能評(píng)價(jià)主要包括粘度、針入度（或錐入度）、軟化點(diǎn)以及彈性恢復(fù)四個(gè)方面。其中，粘度作為其技術(shù)性能的最主要指標(biāo)。

1.2 國(guó)內(nèi)橡膠瀝青粘度評(píng)價(jià)

對(duì)于國(guó)內(nèi)橡膠瀝青技術(shù)指標(biāo)評(píng)價(jià)體系主要以180℃粘度為主導(dǎo)、傳統(tǒng)聚合物改性瀝青評(píng)價(jià)體系為基礎(chǔ)，同時(shí)結(jié)合我國(guó)瀝青路用應(yīng)用相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和研究成果，參考國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范制定。主要包括 180℃粘度、25℃針入度、軟化點(diǎn)、彈性恢復(fù)以及5℃延度這五大指標(biāo)[1]。

2 粘度的測(cè)試實(shí)驗(yàn)分析

粘度是用來(lái)描述液體流動(dòng)難易程度的物理量。當(dāng)相鄰流層存在著速度差時(shí)，快速流層力圖加快慢速流層，而慢速流層則力圖減慢快速流層，流層間的這種作用力稱為內(nèi)摩擦力或粘性力[2]。常見的粘度測(cè)定方法通常有毛細(xì)管法、旋轉(zhuǎn)法、滑板粘度計(jì)和落柱式粘度計(jì)法以及流出杯法等。

2.1 測(cè)試實(shí)驗(yàn)

本節(jié)選取由某公司生產(chǎn)的一種常用橡膠瀝青，其中橡膠瀝青的加工溫度為 180℃、加工時(shí)間為45min，膠粉摻量為21%，采用SC4-27號(hào)轉(zhuǎn)子，10r/min、20 r/min、50 r/min、100 r/min、150 r/min五個(gè)轉(zhuǎn)速以及回歸出 50%扭矩相對(duì)應(yīng)Brookfield粘度，如圖1。同時(shí)求取橡膠瀝青不同儲(chǔ)存時(shí)間的粘度值作為樣本求取其標(biāo)準(zhǔn)差反映不同轉(zhuǎn)速對(duì)橡膠瀝青的區(qū)分度，如表1。

表1 不同存儲(chǔ)時(shí)間180℃粘度標(biāo)準(zhǔn)差

2.2 回歸分析

對(duì)于上述橡膠瀝青進(jìn)行轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與相應(yīng)粘度指標(biāo)相關(guān)性回歸。對(duì)上述橡膠瀝青不同轉(zhuǎn)速與相應(yīng)粘度結(jié)果回歸方程及相關(guān)性系數(shù)如表3所示。

可知，橡膠瀝青不同轉(zhuǎn)速與相應(yīng) Brookfield粘度指標(biāo)滿足冪函數(shù)方程：Y=aX-b…（1） 。式中：X-Brookfield粘度儀轉(zhuǎn)速；Y-相應(yīng)轉(zhuǎn)速條件下的粘度檢測(cè)指標(biāo)；a、b-相應(yīng)反映原材料特性的參數(shù)。由冪函數(shù)方程Y=aX-b可知，上文中由于隨著轉(zhuǎn)速的減小，Brookfield粘度儀對(duì)橡膠瀝青粘度的敏感性逐步變大，并不是由于采用較小的轉(zhuǎn)速時(shí)其誤差較大造成的。同時(shí)考慮橡膠瀝青粘度與扭矩的關(guān)系，對(duì)上述橡膠瀝青粘度以及相對(duì)應(yīng)扭矩進(jìn)行對(duì)數(shù)回歸?？芍鹉z瀝青不同轉(zhuǎn)速條件下對(duì)應(yīng)粘度與扭矩的對(duì)數(shù)值具有較高的相關(guān)性，其粘度Y與對(duì)應(yīng)的扭矩Z符合冪函數(shù)方程：

Y=αZ-β…（2）。式中：Z—特定轉(zhuǎn)速條件下橡膠瀝青粘度對(duì)應(yīng)的扭矩；Y—特定轉(zhuǎn)速條件下橡膠瀝青粘度結(jié)果；α、β—相應(yīng)反映原材料特性的參數(shù)。根據(jù)回歸結(jié)果，對(duì)比式（1）和式（2），可以看出，橡膠瀝青粘度與其轉(zhuǎn)速和扭矩皆存在冪函數(shù)關(guān)系。

表3 Brookfield儀轉(zhuǎn)速與相應(yīng)粘度檢測(cè)結(jié)果回歸方程

表4 Brookfield儀不同轉(zhuǎn)速粘度與扭矩雙對(duì)數(shù)回歸方程

結(jié)合上文對(duì)于粘度定義的認(rèn)識(shí)可以認(rèn)為，這種粘度與扭矩和轉(zhuǎn)速的冪函數(shù)關(guān)系屬于材料的固有關(guān)系，即材料本身的粘度與測(cè)得的條件轉(zhuǎn)速和扭矩是無(wú)關(guān)的，僅與其自身粘性特性有關(guān)，然而粘度的度量值則需要通過(guò)特定轉(zhuǎn)速或扭矩條件下表現(xiàn)出來(lái)?？傊?，雖然對(duì)于不同測(cè)試條件下的橡膠瀝青的粘度所表現(xiàn)出來(lái)的數(shù)字有所差異，但其對(duì)橡膠瀝青粘度狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)是一致的。

本文針對(duì)上述橡膠瀝青，采用Brookfield粘度儀和Haake粘度儀同時(shí)測(cè)定其180℃粘度，并進(jìn)行相關(guān)性回歸，結(jié)果如圖2所示。

圖1 不同存儲(chǔ)時(shí)間180℃粘度

圖2 橡膠瀝青粘度

橡膠瀝青Brookfield粘度儀與Haake粘度儀檢測(cè)結(jié)果回歸方程及其相關(guān)性系數(shù)如表5所示。

表5 Brookfield粘度與Haake粘度回歸方程及相關(guān)性系數(shù)

由圖2及表5可知，對(duì)于同一種橡膠瀝青而言，Brookfield粘度與Haake粘度具有較好的相關(guān)性。對(duì)比兩種粘度檢測(cè)指標(biāo)的相關(guān)性，具有一定的差異。這種差異與材料自身特征一定的關(guān)系，而更主要的與Haake粘度自身特點(diǎn)有關(guān)。相較于Brookfield粘度儀，Haake粘度儀更側(cè)重于使用的便捷性進(jìn)而導(dǎo)致其檢測(cè)結(jié)果的變異性較大。

3 結(jié)論及建議

（1）基于上文對(duì)于表觀粘度的論述，結(jié)合我國(guó)橡膠瀝青加工及施工溫度一般為 180℃左右的工程實(shí)際，對(duì)于橡膠瀝青粘度的檢測(cè)溫度宜選用180℃。

（2）Brookfield粘度計(jì)測(cè)定橡膠瀝青的粘度選用SC-27#轉(zhuǎn)子，50%扭矩對(duì)應(yīng)值。

（3）結(jié)合國(guó)內(nèi)外對(duì)于橡膠瀝青粘度的要求值，參考我國(guó)對(duì)于SBS改性瀝青粘度指標(biāo)的要求，在135℃下的粘度為1.8～3.0Pa·s的要求。

[1]沈金安.瀝青及瀝青混合料路用性能[M].北京:人民交通出版社,2003:145-146

[3]孫楊勇,張起森.瀝青粘度測(cè)定及其影響因素分析[J].長(zhǎng)沙交通學(xué)院學(xué)報(bào),2002,18（2）:67-70.

Analysis of the rubber asphalt viscosity evaluation index

TIAN Huili
(Wuhan municipal engineering design and research institute co.,LTD,Hubei Wuhan 430023)

Due to the environmental protection characteristics of full use of waste rubber,Rubber asphalt are widely used in roads.In order to ensure its good performance,it is necessary to analysis and research the performance of viscosity which is its core index.Therefore,this paper analyzes the evaluation methods of asphalt rubber viscosity all over the world,and then tests the feasibility of existing evaluation methods,and puts forward relevant proposals.

rubber asphalt; viscosity; analysis

U416

：A

10.3969/j.issn.1672-7304.2016.01.00

1672–7304(2016)01–00–0

（責(zé)任編輯：雷 君）

田輝黎（1989-），男，湖北潛江人，研究方向：道路工程 。