季冻区橡胶粉与sbs复合改性沥青混合料工厂化生产工艺及性能研究

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1、季冻区橡胶粉与SBS复合改性沥青混合料工厂化生产工艺及性能研究?季冻区橡胶粉与SBS复合改性沥青混合料工厂化生产工艺及性能研究季冻区橡胶粉与SBS复合改性沥青混合料工厂化生产工艺及性能研究赵艺为，张培林(武汉理工大学交通学院，湖北武汉　100162)[摘　要]20为了改善季冻区重载交通沥青路面病害突出的问题，通过对橡胶粉与SBS复合改性沥青混合料性能的系统研究，确定了橡胶粉与SBS适宜的掺配比例，系统评价了复合改性沥青混合料的路用性能，并将其与SBS改性沥青混合料进行了对比。试验研究结果表明：用于季冻区的橡胶粉与SBS复

2、合改性沥青中，推荐的橡胶粉掺量为18%～22%，SBS适宜的掺量为2%～2.5%，掺加橡胶粉可减少SBS改性剂掺量，橡胶粉/SBS复合改性沥青可大幅改善沥青混合料的高低温性能，其抗疲劳耐久性优于SBS改性沥青混合料。试验段检测结果表明，橡胶粉与SBS复合改性沥青混合料对于解决季冻区重载交通的车辙和开裂等路面问题病害具有较高的应用价值，采用橡胶粉与SBS复合改性沥青混凝土延长了道路的使用寿命。[关键词]道路工程；季节性冰冻区；橡胶粉与SBS复合改性沥青；工厂化生产参数；路用性能我国季节性冰冻地区遍布十四个省份，总面积占我国

3、国土面积的53.8%，该区气候具有冬季寒冷漫长，夏季高温多雨等鲜明特点，路面温度通常要经历-40～50℃20的温差变化[1-4]。沥青材料作为一种弹、粘、塑性综合体，对温度的敏感性较强，高温时变软发粘，低温时又变脆易裂，而且耐疲劳性能较差，为适应季冻区气温特点，防止沥青路面高温车辙和低温开裂的发生这对沥青混凝土的高低温性能和耐久性均有较高要求。目前沥青路面车辙病害是我国高速公路早期病害的主要形式之一，对于季冻区车辙和低温开裂问题更加凸显。目前大多数沥青改性剂及其相关的生产工艺各有优点和不足之处，通常不能兼顾改善高温性能和

4、低温抗裂性能，沥青混合料高温抗车辙性能和低温抗裂性能处于此消彼长状态，这也是大多数添加剂所面临的一个问题，甚至有的改性剂在改善普通沥青混合料单一方面性能的同时会对其他性能带来一定的负面影响。沥青混合料高、低温性能和水稳定性、疲劳性能的改善措施一直是国内外学者研究的热点。国内外大量研究和工程实践表明[5-9]，橡胶粉是一种优良的改性剂，可改善沥青混合料的高低温性能，增大沥青混合料沥青用量而不出现流淌、析漏，提高集料与沥青的粘附性，改善沥青混合料的水稳定性、抗疲劳性能和抗老化性能，但其存在对沥青混合料高温性能提高程度有限或改

5、善效果不明显，以及易离析、施工难度大等问题，这成为其规模化生产的技术瓶颈[5-9]。SBS作为一种优良的沥青改性剂，可显著改善沥青混合料的高低温性能、水稳定性和抗疲劳性能，是目前公认综合性能最好的改性剂之一，但其存在储存稳定性差，易老化分解和生产加工成本高等问题，此外，工程实践表明[10，11]，为满足特殊气候和重载交通的要求，需要将SBS改性剂掺量增大至4%以上，这无疑增大了工程成本。目前鲜见对橡胶粉与SBS复合改性沥青及其混合料性能的研究报道，尤其该项技术在季节性冰冻地区特重交通和城市道路交叉口路段的适用性还未曾涉及

6、，本文研究了橡胶粉与SBS复合改性沥青及混合料性能路用性能，研究成果可以为该项技术的规模化推广应用提供技术支撑。1　试验原材料及橡胶粉/SBS复合改性沥青工厂化生产参数1.1　原材料及掺配比例试验选用实体工程中采用的SK90A道路石油沥青，SBS采用中石化生产的YH791星形SBS改性剂(S/B=25∶2075)，沥青和SBS改性剂技术参数均满足现行施工规定技术要求。采用的胶粉为山西丰华橡胶厂提供的40目子午轮胎硫化胶粉，其由常温粉碎法生产工艺制备。参考已有研究成果，经室内初步试验研究确定采用3种低剂量SBS，2.0%、

7、2.5%、3.0%。根据ASTMD8给出的定义：橡胶沥青是由基质沥青、回收的废旧轮胎橡胶(物理化学成分见表1)和某些添加剂掺和而成的混合物，其中至少有混合物总重量15%的橡胶成分，结合国内近几年橡胶改性沥青的工程实践应用情况，本文初选的橡胶粉掺量为15%、18%、21%、24%(掺量为沥青质量的百分比)。表1废旧轮胎橡胶粉物理化学成分Table1Chemicalcompositionofwastetirecrumb%加热减量灰分丙酮抽出物炭黑含量纤维含量铁含量筛余量橡胶烃含量0.336.17.334.20.450.015

8、5.353.51.2　橡胶粉/SBS复合改性沥青工厂化生产工艺采用美国进口的DALWORTH胶体磨生产橡胶粉/SBS复合改性沥青，生产工艺流程主要包括：复合改性沥青溶胀、剪切磨细、继续发育3个过程。主要的控制参数有橡胶粉与SBS改性剂的掺加顺序、试验温度、剪切机的速率和发育时间。经室内试验研究，确定先将SBS与基质沥