脱硫胶粉改性沥青的制备及其混合料性能研究

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2016年3月建材与装饰经济·管理·综述脱硫胶粉改性沥青的制备及其混合料性能研究陈居涌（福建省建筑科学研究院350007）摘要：脱硫橡胶以其对沥青良好的改性性能得到了较为广泛的应用,本文研究了脱硫胶粉以不同掺量加入到90号沥青中后其改性沥青和混合料性能的变化,并得到了较为明确的结论,认为60目脱硫胶粉的掺量在20%范围内能显著改善沥青和混合料的性能,且最佳掺量宜为20%,同时认为由于掺加脱硫橡胶沥青的改性沥青粘度较高,可采用降粘剂配合使用。关键词：橡胶粉；脱硫胶粉改性沥青；沥青混合料中图分类号：U414文献标识码：A文章编号：1673-0038（2016）13-0147-03表1脱硫胶粉主要技术指标1前言试验指标规范要求试验值随着国家经济的迅速发展和人们生活水平的逐步提高，家用筛余物，%，不大于101.17车和各种公用车辆需求呈现几何性的增长，这一方面给公路行橡胶烃含量，%，不小于4849业带来了巨大的道路行车压力，另一方面汽车本身如尾气、油耗炭黑含量，%，不小于2830也给社会带来了烦恼[1~4]。金属含量，不大于0.030.03汽车废旧轮胎是在汽车行驶走足够长的时间后其表面摩擦纤维含量，不大于10.00力、耐久性达不到行车要求而被淘汰的轮胎[5]。其处置方式一直表290号沥青主要技术指标是国内外的难点[6~7]，随着汽车数量的增加，废旧轮胎的报废数目试验项目试验结果技术要求试验规程针入度（25℃、100g、5s）0.1mm84.280~100T0604-2011也显著增加，因而其处理方式也亟需拓展。软化点（环球法）℃不小于47.344T0606-2011将废旧轮胎进行破碎、脱硫，掺入到沥青中进行改性是近年延度（5cm/min、15℃）cm不小于>120100T0605-2011[8~9]来才逐步重视的处置方式，改性后的沥青及其混合料一般具密度（15℃）g/cm31.010实测T0603-2011有良好的高低温性能。本文采用山东滨州丰华橡胶粉制造有限溶解度（三氯乙烯）%不小于99.899.5T0607-2011公司生产的60目钢丝轮胎脱硫胶粉，以不同的掺量加入到中海质量变化%0.28±0.8T0610-2011老化试验针入度比25℃%不小于63.957T0604-2011油90号沥青中，接着进一步分别研究了改性后沥青的基本性（163℃、5h）残留延度（10℃）cm不小于11.38T0605-2011能、粘度和混合料的高温性能、水稳定性，得到了较为明确的结论。集料采用的是陕西省铜川市所产的破碎级配玄武岩，矿粉为石灰石矿粉，均满足规范要求。2原材料和制备步骤2.2脱硫胶粉改性沥青的制备2.1原材料首先将90号石油沥青在135℃的烘箱内加热60min，待沥青2.1.1脱硫胶粉完全软化后，称取一定质量的沥青倒入烧杯中，并将烧杯内的沥脱硫胶粉采用的是山东滨州丰华橡胶粉制造有限公司生产青缓慢加热至180~190℃，然后将烘干好且分散开的脱硫胶粉，的60目钢丝轮胎脱硫胶粉，其性能指标如表1所示，由表1可依次称取沥青质量的15%，20%和25%，一边搅拌一边缓慢加入知，其主要性能均满足《路用废胎硫化橡胶粉》（JT/T797-2011）到沥青中，加完之后继续高速搅拌45min；接着将搅拌过后的样的要求，能够用于改性道路沥青。品移入到高速剪切乳化机中，使其在185~195℃的温度下以2.1.2沥青5500r/min的剪切速度高速剪切60min，至此不同比例的脱硫胶沥青采用的是中海油90号石油沥青，其基本性能如表2所粉改性沥青的样品制备完成。示。由表2可知，其基本性能均满足《公路沥青路面施工技术规2.3脱硫胶粉改性沥青混合料的制备范》（JTGF40-2004）中90号石油沥青的相关技术要求。本试验所采用的沥青混合料级配为AC-13C型，其中集料包2.1.3其他原材料管不到位以及技术利用率低等。所以这就要求我国建筑业在发刊），2011，08：66~67.展的同时也要不断提高自身的管理方式和技术水平，只有这样[2]沙金月.建筑工程施工技术管理水平有效提升策略探究[J].江西建材，才能保证整个项目的质量，从而提高施工过程的技术管理水平。2015，03：277~278.参考文献收稿日期：2016-3-8[1]李建英.如何有效提升建筑工程施工技术管理水平[J].现代物业（中旬·147· 经济·管理·综述建材与装饰2016年3月括9.5~13.2mm、4.75~9.5mm、2.36~4.75mm和0~2.36mm四档，均为玄武岩。包括矿粉在内的五挡集料的组成比例为9.5~13.2mm：4.75~9.5mm：2.36~4.75mm：0~2.36mm：矿粉=26：24：13：32：5。其具体级配曲线如图1所示。图45℃延度实验结果图1AC-13C混合料的合成级配曲线其沥青混合料制备过程为：将按比例配置好的集料称好后置于烘箱内于170~180℃烘干3h，同时将脱硫胶粉改性沥青加热至180~190℃，搅拌均匀之后，按质量比采用减重法将脱硫胶粉改性图5135℃粘度实验结果沥青倒入拌锅，接着放入集料进行拌和，之后按质量比加入矿粉也能显著改善橡胶沥青的低温性能，另外在脱硫胶粉掺量达到再次拌和，得到所需的沥青混凝土的混合料。20%时，5℃延度数值达到最大，继续增加掺量，低温延度反而减3实验结果少，表明20%的脱硫胶粉掺量下，橡胶改性沥青的低温性能最3.1脱硫胶粉改性沥青性能好。脱硫胶粉改性沥青按照2.2节步骤进行制备之后，依次测试图5为135℃下不同掺量下脱硫胶粉改性沥青粘度变化的其针入度、软化点、5℃延度、177℃粘度，其结果分别如图2~5。情况。由图可知，脱硫胶粉的加入对沥青的粘度具有极大的增加作用，使得改性沥青在135℃具有较大的粘度，也因为如此，其混合料的制作温度相应的提高到180~190℃。而脱硫胶粉掺量不同，粘度的增加情况也有一定的不同，总体来说，在25%的掺量的范围内，随着脱硫胶粉掺量的增加，其粘度呈增加的趋势，而分开来看，当脱硫胶粉掺量从20%提升到25%时，其粘度变化更大。综合图2~5的实验结果可知，脱硫胶粉改性沥青能同时提图2针入度试验结果升沥青的高温性能和低温性能，使得改性之后的沥青具有更好的综合性能，但与此同时，改性后的沥青具有较大的粘度，使得其加热和制备混合料的温度也大大提高。3.2脱硫胶粉改性沥青混合料的性能研究在脱硫胶粉改性沥青制备之后，按照2.4节步骤进行制备脱硫胶粉改性沥青混合料，并且依次成型马歇尔试件和车辙试件，测试其高温性能和水稳性能，分别以抗车辙试验和浸水马歇尔残留稳定度来进行。图3软化点实验结果由图2可知，在加入脱硫胶粉之后，其针入度有一定的下降，而掺加15%、20%和25%的脱硫胶粉改性沥青之间针入度差别不是很大，说明脱硫胶粉对沥青的高温性能有一定的提升，但在掺量到达15%以后，增加掺量，高温性能提升的不大。由图3软化点实验结果可知，掺入脱硫胶粉之后，改性沥青的软化点有较大幅度的提高，并且随着掺量的增加，软化点增加的也较明显，说明脱硫胶粉对沥青高温性能有良好的提升作用，且在25%的掺图6车辙试验车辙深度实验结果加范围内，随着掺量的增加，改性沥青的高温性能也提升的越图6和图7是脱硫胶粉改性沥青混合料抗车辙试验结果，其高。中图6是车辙试件分别在45min和60min的下的车辙深度，图7图4为5℃延度实验结果，由图可知，掺入脱硫胶粉后，改性是计算得到的动稳定度。由图6可知，在掺入脱硫胶粉后，车辙沥青的延度较基质沥青有较大幅度的提高，说明掺入脱硫胶粉试件的车辙深度显著减小，且在25%的掺量范围内，其车辙深度·148· 2016年3月建材与装饰经济·管理·综述综合考虑掺加脱硫胶粉改性沥青的混合料的高温性能和水稳性能，可以认为掺加脱硫胶粉的沥青混合料在一定脱硫胶粉掺量20%范围内，其高温性能和水稳性能都显著较基质沥青好，其最佳掺量应为20%。4结论（1）脱硫胶粉掺入到基质沥青中能同时改善沥青的高温性能和低温性能，使得其综合性能显著提高，但随着脱硫胶粉掺量的图7车辙试验动稳定度实验结果增加，其改性沥青的粘度也逐渐增加，导致其加热温度也逐步提随着脱硫胶粉掺入量的增加而减小的，说明在相同的级配下，掺高；入脱硫胶粉能显著改善混合料的高温性能。进一步对比不同掺（2）脱硫胶粉改性沥青混合料的实验结果显示，在脱硫胶粉量下脱硫胶粉改性沥青对抗车辙能力的影响，可以看出，脱硫胶掺量为20%以内，混合料的高温性能和水稳定性较基质沥青混粉掺量从15~20%，其车辙深度见笑了近0.5mm，而从20%增加合料都显著提高，但掺量到达25%时，混合料的水稳性能下降，到25%，二者60min车辙深度仅相差0.08mm，说明脱硫胶粉掺甚至低于基质沥青混合料的水稳性能；量在超过20%以后，其抗车辙能力提升量也在逐渐减少。另外从（3）综合考虑脱硫橡胶改性沥青的沥青实验结果和混合料实图7的结果也可以看到与图6相似的结论，随着脱硫胶粉的掺验结果，可以认为掺加脱硫橡胶的改性沥青在20%的掺量时，其入，其动稳定度显著提升，但随着脱硫胶粉掺量从15%逐步增加沥青性能和混合料性能都较基质沥青显著提高，可以作为最佳到25%，其动稳定度增加逐渐减少。掺量；综合图6和图7的实验结果可知，脱硫胶粉加入能显著改善（4）基于脱硫橡胶改性沥青的粘度随着脱硫胶粉的掺加而显试件的抗车辙能力，但其掺量应在合理的范围内。著增大，在以后的实际操作过程中，可以推荐加入降粘剂进行降粘，以方便制备和施工。参考文献[1]雷雨滋.降解汽车尾气与缓减城市热岛效应的沥青混合料研究[D].西安：长安大学，2014.[2]耿永生.汽车尾气污染及其控制技术[J].环境科学导刊，2010，29（6）：62~69.[3]刘扬，郭建斌.汽车对生态环境污染的分析研究与前景判断[J].环境保护与循环经济，2008，6：44~51.图8浸水马歇尔强度实验结果[4]刘育，夏北成.废旧汽车的环境问题与回收对策[J].污染防治技术，2003，4（16）：158~161.[5]中国环保产业协会、中国橡胶工业协会联合调研组.关于废旧橡胶综合利用和环境保护情况的调研报告[J].中国橡胶，2006，22（17）：4~9.[6]杨志峰，李美江，王旭东.废旧橡胶粉在道路工程中应用的历史和现状[J].公路交通科技，2005，22（7）：19~22.[7]肖鹏，马爱群.废旧橡胶粉用于道路改性沥青的研究[J].交通环保，2005，26（3）：56~58.[8]印什，毛雨唱，李金亮，等.橡胶沥青紫外老化过程的探索[J].合成材料图9浸水马歇尔残留稳定度实验结果老化与应用，2010，39（3）：18~22.图8和图9是掺加脱硫胶粉改性沥青的混合料浸水试验结[9]胡建平.脱硫胶粉改性沥青[P].中国专利：03118863，2005，11.果，其中图8为马歇尔强度和浸水马歇尔强度实验结果，图9为收稿日期：2016-3-13其残留稳定度计算结果。从图8可知，掺入脱硫胶粉之后，试件的马歇尔稳定度和浸水马歇尔稳定度都较基质沥青试件显著提高，且随着脱硫胶粉掺入量的增加，其马歇尔稳定度和浸水马歇尔稳定度的结果都是先升高后降低，在脱硫胶粉掺量为20%左右其稳定度值达到最大。这可能是由于随着脱硫胶粉掺量的增加，沥青含量逐渐降低，导致脱硫胶粉掺量在达到20%以后，其对混合料的胶结能力逐渐减弱，从而表现为在稳定度数值上的降低。图9是计算的残留稳定度，可以看到，当脱硫胶粉掺入量到达25%时，其残留稳定度甚至差于基质沥青，这表明从水稳定性能来看，胶粉合适的掺量在20%以内比较好。·149·