廢胎膠粉橡膠瀝青運輸貯存期三大指標(biāo)變化規(guī)律的研究

王 健 王海有 王曉豐 王壹帆

（1.河南中亞交建集團有限公司， 河南 平頂山 467000； 2.平頂山市公路事業(yè)發(fā)展中心 河南 平頂山 467000；3.鄭州市大道公路工程有限公司， 河南 平頂山 450000； 4.河南光大路建工程管理有限公司 河南 平頂山 467000）

當(dāng)今，我國已經(jīng)是輪胎生產(chǎn)大國，也是輪胎使用大國，每年的廢舊輪胎產(chǎn)生量一直不斷攀升。2022年，中國廢舊輪胎的產(chǎn)生量已經(jīng)達到2200萬t，廢舊輪胎已造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。

由廢舊輪胎加工而成的廢胎膠粉的主要化學(xué)成分是天然橡膠和合成橡膠，這些成分都是良好的瀝青改性劑，能夠改善瀝青的高低溫性能、抗老化性能、抗疲勞性能，起到減薄路面、延長路面使用壽命、延緩路面反射裂縫、降低噪聲等作用。廢胎膠粉（外摻法不小于17.5%）用于改性基質(zhì)瀝青即為廢胎膠粉橡膠瀝青，它成本低，不但可改善路面質(zhì)量，且對廢胎膠粉的使用量大，其研究和應(yīng)用具有深遠的環(huán)保效益、經(jīng)濟效益和社會效益[1-10]。

用廢胎膠粉對基質(zhì)瀝青進行改性時，溫度要求控制在190 ℃～218 ℃之間（稱此溫度區(qū)間為高溫），在高溫下，廢胎膠粉橡膠瀝青的性能很不穩(wěn)定，并且有時會遇到不可抗力，需要較長時間（超過24 h）運輸、貯存，導(dǎo)致廢胎膠粉橡膠瀝青質(zhì)量不合格。因此，對廢胎膠粉橡膠瀝青運輸貯存期性能的變化進行深入細致的研究，對于保證工程質(zhì)量十分必要。

1 廢胎膠粉橡膠瀝青長時間運輸貯存對三大指標(biāo)的影響

無論是實驗室還是工程實踐中，保證廢胎膠粉橡膠瀝青產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、可靠，意義重大。在運輸貯存中，對三大指標(biāo)產(chǎn)生影響的因素較多，其中主要因素是時間和溫度。廢胎膠粉橡膠瀝青在高溫下運輸、貯存，由于廢胎膠粉的脫硫、活化劑的裂解作用，使瀝青中的廢胎膠粉分解出一些高沸點液體狀的橡膠烴類油，隨著廢胎膠粉橡膠瀝青的運輸、貯存時間的延長，橡膠烴類油會不斷增多，瀝青軟化點逐漸下降，延展度逐漸提高，針入度逐漸增大。與此同時，瀝青也在老化，產(chǎn)生相反的效果，即瀝青軟化點逐漸升高，延展度逐漸下降，針入度逐漸減小。這兩種變化誰大誰小，受許多因素影響，而且具有不可控性，呈現(xiàn)出隨機性。廢胎膠粉橡膠瀝青指標(biāo)的變化如果較小，則不影響質(zhì)量；如果指標(biāo)變化過大，則導(dǎo)致廢胎膠粉橡膠瀝青不合格。實踐中，一般的做法是返廠再加工至合格，導(dǎo)致成本增加，延誤工期。最好的做法是不讓廢胎膠粉橡膠瀝青出現(xiàn)不合格問題，為此進行如下試驗研究。

1.1 試驗用材料

試驗使用某廠生產(chǎn)的70#瀝青、30目載重汽車斜交廢胎膠粉，基質(zhì)瀝青中加入廢胎膠粉后不間斷地攪拌?；|(zhì)瀝青的三大指標(biāo)如表1所示。

表1 基質(zhì)瀝青三大指標(biāo)

1.2 24 h廢胎膠粉橡膠瀝青跟蹤試驗檢測--試驗一

這是一次室內(nèi)試驗，試驗的目的是檢測廢胎膠粉橡膠瀝青生產(chǎn)后24 h內(nèi)三大指標(biāo)的變化情況以及適宜的應(yīng)用時間。把基質(zhì)瀝青加熱到200 ℃，加入25%（外摻法）廢胎膠粉，然后保持溫度不低于190 ℃的情況下，采用簡單攪拌法攪拌（即不使用膠體磨），攪拌1.5 h時取1#試樣，之后每隔2 h取一試樣，共取13個試樣。在跟蹤試驗檢測過程中持續(xù)攪拌。此試驗廢胎膠粉橡膠瀝青跟蹤檢測結(jié)果如表2所示。

表2 24小時廢胎膠粉橡膠瀝青跟蹤試驗檢測結(jié)果

由表2可以看出，廢胎膠粉橡膠瀝青在前12 h內(nèi)呈現(xiàn)出明顯的規(guī)律性，針入度增大，軟化點降低，延展度變化不大，而12 h～24 h內(nèi)沒有規(guī)律性。其原因是12 h內(nèi)廢胎膠粉處于熔脹和裂解的過程，特別是裂解處于單向反應(yīng)的過程，所以呈現(xiàn)出明顯的規(guī)律性；12 h以后，裂解反應(yīng)發(fā)生了逆反應(yīng)，而且裂解反應(yīng)及其逆反應(yīng)是不可控的，隨機發(fā)生，表現(xiàn)出沒有規(guī)律性，這種情況下就有可能導(dǎo)致廢胎膠粉橡膠瀝青的部分質(zhì)量指標(biāo)不合格。從總體上看，延展度呈現(xiàn)減小的趨勢，軟化點呈現(xiàn)降低幅度縮小的趨勢，這是瀝青老化所致。相關(guān)規(guī)范規(guī)定，廢胎膠粉橡膠瀝青生產(chǎn)后應(yīng)在當(dāng)天（24 h內(nèi)）使用[11-12]，但是從試驗一的情況看，廢胎膠粉橡膠瀝青生產(chǎn)后應(yīng)在12 h內(nèi)使用為宜。

1.3 長時間廢胎膠粉橡膠瀝青跟蹤試驗檢測--試驗二

首先把基質(zhì)瀝青加熱到200 ℃，加入25%（外摻法）廢胎膠粉，并保持溫度不低于190 ℃的情況下采用混合攪拌法攪拌（其中過三次膠體磨，使廢胎膠粉的分散均勻），攪拌1 h取1#試樣，然后每隔2 h取一試樣，直到取7#試樣；7#試樣取完后讓廢胎膠粉橡膠瀝青冷卻，6 h溫度下降到150 ℃，之后保持此溫度不再變化，在這個過程中每隔2 h取一試樣，直到取19#試樣；19#試樣取完后給廢胎膠粉橡膠瀝青加溫，6 h溫度達到190 ℃，此時取20#試樣，記錄升溫時間，并且保持此溫度不再變化，此后每隔2 h取一試樣，直到取22#試樣。在跟蹤試驗檢測過程中持續(xù)攪拌。此試驗廢胎膠粉橡膠瀝青跟蹤檢測結(jié)果如表3所示。

表3 長時間廢胎膠粉橡膠瀝青跟蹤試驗檢測結(jié)果

試驗二是某工程中出現(xiàn)的真實過程，由于不可抗力廢胎膠粉橡膠瀝青生產(chǎn)后當(dāng)天沒有使用，試驗的目的是了解廢胎膠粉橡膠瀝青長時間運輸貯存三大指標(biāo)的變化情況。從表3可以看出，在前12 h內(nèi)呈現(xiàn)出與試驗一同樣的規(guī)律性，即針入度增大，軟化點降低，延展度變化不大。根據(jù)試驗一的檢測情況--12 h后廢胎膠粉橡膠瀝青會發(fā)生不可控的反應(yīng)而有損其性能，所以，12 h后采取了降溫至150 ℃貯存，在使用前把溫度升至190 ℃。試驗二表明，在溫度不大于150 ℃的情況下，短時間內(nèi)廢胎膠粉橡膠瀝青的三大指標(biāo)的變化不大，基本保持穩(wěn)定，重新升溫后應(yīng)盡快使用。

2 結(jié)語

（1）廢胎膠粉橡膠瀝青生產(chǎn)后盡快使用，以12 h內(nèi)使用為宜。

（2）廢胎膠粉橡膠瀝青的穩(wěn)定性較差，在高溫的情況下長時間運輸、貯存會導(dǎo)致某些指標(biāo)衰減而有損質(zhì)量。如果廢胎膠粉橡膠瀝青生產(chǎn)后不能當(dāng)天使用，應(yīng)當(dāng)把溫度降到不大于150 ℃保存，短時間內(nèi)能夠保持廢胎膠粉橡膠瀝青的質(zhì)量沒有較大的衰減，重新升溫后應(yīng)盡快使用。