廢舊橡膠粉改性瀝青感溫性的評價

1、第卷第期年月科學技術與工程石洪波，等：廢舊橡膠粉改性瀝青感溫性的評價（）期石油工程廢舊橡膠粉改性瀝青感溫性的評價石洪波王洪國廖克儉閆鋒叢玉鳳（遼寧石油化工大學石化學院，撫順）摘要采用高剪切工藝，制備了三種廢舊橡膠粉改性瀝青；利用針入度指數(shù)法評價了改性瀝青的感溫性，采用當量軟化點、當量脆點、改性瀝青的感溫性得到很大程度的改善，當量軟化延度評價了改性瀝青的高溫穩(wěn)定性和低溫穩(wěn)定性。結果表明，說明廢舊橡膠粉對瀝青的感溫性改性效果顯著。點提高約，當量脆點降低（，）延度提高，關鍵詞廢橡膠粉改性瀝青感溫性針入度指數(shù)中圖法分類號；文獻標識碼眾所周知，由于近年來現(xiàn)代公路交通向車輛大型化、渠道化等方面發(fā)展，路面材

2、料面臨著嚴峻的考驗，由此導致的路面車轍、開裂、剝落、抗滑能力不足等病害日益嚴重。如何提高瀝青路面的使用性能，以滿足交通發(fā)展的需要，這是全世界道路工作者所面臨的一個重要課題。這一問題的解決，對于高速公路建設正處于發(fā)展階段的我國顯得尤為迫切。我國大部分瀝青屬于多蠟的級瀝青，粘結性能青的感溫性有內(nèi)在聯(lián)系。實驗部分原材料實驗室調和號瀝青：針入度為（，軟化點，延度大于，）（，；廢橡膠粉為目活化膠粉，遼寧）省海城市福山橡膠廠生產(chǎn)；其它輔助劑，實驗室自差、溫度敏感性大、熱穩(wěn)定性和低溫抗裂性均較差，制。在高溫時易于軟化成流體，在低溫時易于硬化變脆試樣制備采用濕法制備廢舊橡膠粉改性瀝青：將基質瀝成固體。而路面瀝

3、青則要求在高溫時不易軟化產(chǎn)生青加熱到（邊攪拌邊加入活化膠粉和車轍，在低溫時不易硬脆導致開裂。故普通瀝青難），以滿足這一要求，必須積極尋求可行途徑來改性國輔助試劑，初步混合后，用高剪切乳化機以（根據(jù)原料配比產(chǎn)瀝青。目前國內(nèi)外使用較多、方法簡便、取得較好）的剪切速率剪切，不同，制成不同規(guī)格的廢舊橡膠粉改性瀝青。成效的改性方法主要是添加高聚物來改性瀝青，其中添加廢舊橡膠粉是改善瀝青路用性能的一種有效方法。另一方面，可解決大量廢舊輪胎給環(huán)境帶來的壓力。瀝青材料的溫度感應性（簡稱感溫性）是決定瀝青使用時的工作性以及應用于路面中的服務性的重要指標。更確切地說，瀝青路面的抗車轍能力、抗低溫開裂能力和耐久性等

4、主要技術性質均與瀝結果與討論廢舊橡膠粉改性瀝青的性質以實驗室調和號瀝青為基質瀝青，廢膠粉為改性劑，利用高剪切工藝濕法制備了三種改性瀝青，其性能指標見表。道路瀝青感溫性的評價指標評價道路瀝青的感溫性指標主要有針入度指數(shù)法、針入度粘度指數(shù)、粘溫指數(shù)以及瀝青的試驗數(shù)據(jù)圖（）等。用針入度和粘度求得的針入度指數(shù)稱為針入度粘度指數(shù)（，。道路瀝青的粘度隨溫度而變化的程度直接反）年月日收到中國石油化工股份有限公司項目（）資助，男，遼寧省北票市人，碩士研究生。第一作者簡介：石洪波（）廖克儉，遼寧石油化工大學教授，通訊作者簡介：。科學技術與工程卷表指標項目針入度（，），（，），軟化點彈性恢復（，）延度（）（，）后

5、針入度（）延度（，）瀝青種類基質瀝青三種改性瀝青的測試指標美國標準（）號號號映了瀝青的感溫性，計算公式有的純理論公式、的試驗式、的試驗式、的試驗式以及和的試驗式。一般來說，大于的道路瀝青采用的試驗式，小于目前試驗的道路瀝青采用公式更合適，式被公認為最好的粘溫關系表達式。殼牌石油公司建議用不同溫度下的瀝青的相關指標的測試，來研究瀝青的感溫性，并按照的分類方法可將瀝青。分為級瀝青、級瀝青和級瀝青種類型得出瀝青針和入度對數(shù)（）與針入度的測定溫度（）之間的線性原樣瀝青（未老化的）、殘留瀝青（經(jīng)短期老化）、（經(jīng)長期老化），其針入度與殘留瀝青反映瀝青混合料低溫開裂性能的約束試件溫度應力試驗（）的破斷溫度之

6、間有良好的相關關系。我國“八五”攻關“道路瀝青及瀝青混合料路面性能的研究”專題的成果，明確提出以三個或三個以上針入度測定值按（）式統(tǒng)計得值以計算值，并提出高溫性能和低溫性能的值最低要求和當量軟化點和當量脆點為控制指標?！鞍宋濉惫リP研究中提出，上述回歸方法中的相關系數(shù)應在以上，當該相關系數(shù)小于時，說明試驗誤差過大，此試驗數(shù)據(jù)不能使用。此外，在公路改性瀝青路面施工技術規(guī)范（）中指出：針入度指數(shù)由、等三個以上不同溫度的針進行線性回歸得參數(shù)后求得，但直入度，按式（）線回歸的相關系數(shù)不得低于，顯然相關系數(shù)的要求比“八五”攻關研究中的又高了一些。對三種改性瀝青和基質瀝青，采用由、表橡膠粉改性瀝青的溫度敏感

7、性與基質瀝青的比較針入度改性號改性號改性號基質瀝青粘彈范圍關系，即：（）式中：瀝青針入度，；試驗溫度，針入度溫度系數(shù)。（）等定義了針入度指數(shù)的概念，并以通常使用的墨西哥號道路瀝青的溫度敏感性為標準，假定其針入度指數(shù)為，由此制定的針入度指數(shù)為（）（）因此，針入度指數(shù)可由計算：（）（）（）（）（）（）式中：，兩個不同的試驗溫度，；，兩個不同溫度下的針入度，。由于的計算方法不同，得到的差別很大，因此必須準確測定各項指標，并且注明計算方法?，F(xiàn)在國際上對針入度越來越重視，美國公司通過對瀝青混合料低溫開裂的評價研究提出，瀝青期石洪波，等：廢舊橡膠粉改性瀝青感溫性的評價、三個以上不同溫度的針入度測定值按（）

8、式進行線性回歸得值，再計算得到值，結果見表。由表可知：改性瀝青較基質瀝青值有較大提高，這表明改性瀝青溫度敏感性能得到很大的改進，在路面使用過程中，隨環(huán)境溫度改變的敏感性能降低。用針入度指數(shù)（）表征的溫度敏感性由弱到強順序依次為：號號號基質瀝青。各組數(shù)據(jù)的相關系數(shù)最小值為，滿足公路改性瀝青路面施工技術規(guī)范（）的要求。改性后瀝青的膠體類型發(fā)生了改變，由溶膠型變?yōu)槿苣z凝膠型，這說明膠體的彈性增強了，這是由于廢舊橡膠粉吸收了瀝青中的輕油組分，部分恢復了生膠的性質，使二者的混融體系具有了一定的彈性，從而改善了瀝青的感溫性。與基質瀝青相比，改性瀝青的粘彈范圍得到了很大程度的提高，能夠滿足溫差變化范圍更大的

9、地區(qū)的鋪路要求。因此，用由三個以上不同溫度的針入度求得，來表征廢舊橡膠粉改性瀝青是合理的。廢舊橡膠粉改性瀝青的高、低溫性能的評價瀝青的高溫穩(wěn)定性是指路面溫度高時瀝青混合料的抗塑流性、抗擁包、抗車轍凹陷等破壞的性能，通常用當量軟化點表示。越大，瀝青的高溫穩(wěn)定性越好。評價瀝青的抗裂性能時，用當量脆點表示，其值越低，瀝青的抗裂性能越好。與之差，表示瀝青的粘彈范圍，只有當瀝青處于脆點和軟化點之間的溫度下，即處于粘彈態(tài)時，瀝青才不易脆裂，也不易流動。高溫穩(wěn)定性分析瀝青材料的高溫穩(wěn)定性能通常以其軟化點或當量軟化點來衡量，的針入度在一定程度上也可以反映瀝青材料的熱穩(wěn)定性。本試驗采用當量軟化點來衡量瀝青的高溫

10、穩(wěn)定性，對我國的多蠟級瀝青而言，用當量軟化點表達瀝青的高溫穩(wěn)定性更準確適用。因為當量軟化點發(fā)揮了環(huán)球法軟化點的功能，又克服了蠟的影響。因為在測定針入度時，絕大部分蠟處于結晶狀態(tài)，不會影響試驗結果，所以用代替軟化點表示瀝青高溫時的路用性能是比較合適的。其值提高，則改性瀝青的高溫穩(wěn)定性也獲得改善。所謂當量軟化點是指針入度為時的溫度，則：（）（）（）（）（）如果利用不同溫度下的針入度值，按照（）式經(jīng)回歸得到和后，當量軟化點可由下式求得：（）（）（）我國根據(jù)各地氣候對最小的要求提出了最低值的要求，而最低值由所使用的瀝青針入度和所在地區(qū)的最小值按下式計算：（）（）（）（）所制得的三種廢舊橡膠粉改性瀝青和

11、基質瀝青，分別按式（）計算出，結果見表，改性瀝青的當量軟化點比基質瀝青的提高了，號、號改性瀝青的當量軟化點提高的幅度很大，最高約有。說明橡膠粉對瀝青的高溫穩(wěn)定性能改善顯著。低溫抗裂性分析在一些國家的瀝青標準中，瀝青的低溫抗裂性能采用了弗拉斯脆點指標。但是，用其來評價瀝青的低溫性能有嚴重的缺陷。我國許多含臘量較高的瀝青按弗拉斯脆點測定值雖低，但是冬天開裂情況嚴重，因此我國實測的弗拉斯脆點很少用來評價瀝青的抗裂性。我國“八五”攻關成果建議瀝青低溫性能的評價指標最好采用當量脆點和延度；規(guī)定采用延度。美國廢舊輪胎膠粉改性瀝青標準（）規(guī)定，用的延度來評價廢舊橡膠粉改性瀝青的低溫抗裂性能。本試驗采用當量脆

12、點和延度來評價廢舊橡膠粉改性瀝青的低溫抗裂性。我國普遍采用人工操作測試脆點，許多含蠟量較高的瀝青脆點測定值經(jīng)常較低，但實際的低溫抗裂性不好，因此又提出以假定瀝青在弗拉斯脆點溫度時的針入度為（也有認為是），對含蠟量高的瀝青，與軟化點一樣，應由幾個溫度的針入度回歸，計算瀝青，然后計算出瀝青針入度溫度回歸方程求取回歸系數(shù)及，取修正后的脆點，稱當量脆點，其計算式如下：（）（）（）當量脆點可作為評價瀝青結合料低溫抗裂性能指標，然后根據(jù)各氣候分區(qū)的最小值要求，按下式計算出最低。（）（）（）（）所制得的三種廢舊橡膠粉改性瀝青和基質瀝“改性瀝青規(guī)范”科學技術與工程卷青，分別按式（）計算出，結果見表，改性瀝青的

13、當量脆點與基質瀝青相比下降約，說明橡膠粉的加入使得瀝青的低溫抗裂性能得到了很大改善，改性瀝青能夠滿足我國北方地區(qū)寒冷冬季的低溫要求。在我國現(xiàn)行的瀝青標準規(guī)范中，延度是評價瀝青低溫抗裂性能的一項重要技術指標。在“道路瀝青及瀝青混合料路用性能的研究”項目中，對多種國產(chǎn)瀝青的低溫抗裂性能進行了專題研究。其成果認為，低溫延度能很好地反映瀝青的低溫抗裂性能，建議采用延度試驗取代現(xiàn)行的或延度試驗。并認為延度值、當量脆點分別與低溫蠕變勁度（由彎曲梁流變試驗得）之間存在良好的相關性。此外，所制備的改性瀝青延度最高已達，比基質瀝青提高約，這同樣說明改性瀝青的低溫抗裂性能大大增強。性，而且兩者的共同作用也改變了基

14、質瀝青材料的物理特征、粘結性、感溫性和耐久性，產(chǎn)生了改性效果。結論（）將廢輪胎制成橡膠粉加入到瀝青中，可改善瀝青的針入度指數(shù)、彈性、低溫延度、抗變形能力，增強基質瀝青的高溫穩(wěn)定性、低溫抗開裂性能及抗疲勞性能。（）對于感溫性不能滿足要求的瀝青，可通過廢舊橡膠粉對其進行改性，可滿足相關規(guī)定對感溫性的要求。（）以廢舊橡膠粉為改性劑對瀝青進行改性，既減少了廢舊橡膠對環(huán)境的污染，又降低了改性瀝青的生產(chǎn)成本。參考文獻廢舊橡膠粉對瀝青的改性機理瀝青材料的組分主要由油分、膠質和瀝青質三部分構成的。當橡膠粉摻入熱瀝青后，橡膠顆粒吸收瀝青中的油分而溶脹，再經(jīng)過高剪切，發(fā)育等階段，橡膠顆粒重新具有一定的粘性，并由原來的緊密結構變成相對疏松的絮狀結構，制備后的溶脹橡膠顆粒能夠較均勻地懸浮分散在瀝青中，基質瀝青也因部分油分被吸收而變得粘稠。這種混溶改性材料不僅保持了基質瀝青材料的主要物理力學性質和恢復橡