張海波+高志偉

摘 要：為了確定橡膠瀝青生產(chǎn)加工時(shí)的膠粉摻量、剪切溫度、剪切時(shí)間等因素對(duì)其軟化點(diǎn)的影響，采用不同劑量的橡膠粉與90#基質(zhì)瀝青在不同的剪切溫度、剪切時(shí)間條件下制備橡膠瀝青，分別進(jìn)行軟化點(diǎn)試驗(yàn)，確定基于軟化點(diǎn)的橡膠瀝青最佳膠粉摻量、剪切溫度和剪切時(shí)間。結(jié)果表明，膠粉摻量為20%、剪切溫度為190 ℃、剪切時(shí)間為60 min時(shí)橡膠瀝青軟化點(diǎn)達(dá)到最大值。

關(guān)鍵詞：道路工程；橡膠瀝青；軟化點(diǎn)；影響因素

中圖分類(lèi)號(hào)：U416.217 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

0 引 言

橡膠瀝青具有良好的高溫穩(wěn)定性、低溫柔韌性、抗疲勞性能和抗水損壞性能，且以廢舊輪胎作為生產(chǎn)加工的原材料，具有環(huán)保價(jià)值[1]。目前，橡膠瀝青被廣泛應(yīng)用于道路結(jié)構(gòu)的面層和碎石封層中[2]。用于面層結(jié)構(gòu)時(shí)，橡膠瀝青可以提高路面結(jié)構(gòu)的抗變形能力和抗疲勞開(kāi)裂性能；用于封層時(shí)，可以有效抑制瀝青路面反射裂縫的產(chǎn)生，同時(shí)起到防水和增強(qiáng)層間粘結(jié)強(qiáng)度的作用[35]。

生產(chǎn)橡膠瀝青時(shí)，首先將廢舊輪胎加工成橡膠粉，然后按照相應(yīng)的級(jí)配比例進(jìn)行混合，同時(shí)添加高聚合物改性劑，在高溫條件下與基質(zhì)瀝青充分剪切熔脹，形成膠粉改性瀝青膠結(jié)料[6]。國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究表明，不同的生產(chǎn)加工條件對(duì)橡膠瀝青性能影響差異較大，且相同的生產(chǎn)加工條件下采用不同基質(zhì)瀝青生產(chǎn)出的橡膠瀝青性能也存在較大差異[7]。目前對(duì)于橡膠瀝青生產(chǎn)時(shí)最佳的膠粉摻量、最優(yōu)剪切溫度、剪切時(shí)間等參數(shù)均無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于橡膠瀝青的研究多集中于橡膠瀝青混合料路用性能的分析等方面，對(duì)于生產(chǎn)加工條件對(duì)橡膠瀝青膠結(jié)料性能影響的研究相對(duì)較少[8]。橡膠瀝青使用前應(yīng)對(duì)其針入度、軟化點(diǎn)、延度等指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，本文以軟化點(diǎn)為指標(biāo)，通過(guò)改變膠粉摻量、剪切溫度和剪切時(shí)間等參數(shù)，分析橡膠瀝青軟化點(diǎn)的變化規(guī)律，確定基于軟化點(diǎn)指標(biāo)的橡膠瀝青最優(yōu)加工參數(shù)[9]。

1 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)方法

1.1 基質(zhì)瀝青

1.2 橡膠粉

1.3 試驗(yàn)方法

橡膠瀝青軟化點(diǎn)采用軟化點(diǎn)自動(dòng)試驗(yàn)儀進(jìn)行試驗(yàn)。首先將試樣環(huán)置于涂有甘油隔離劑的試樣底板上，然后將備好的橡膠瀝青試樣注入試樣環(huán)內(nèi)，將鋼球固定環(huán)架放置于支撐盤(pán)上，罩上鋼球環(huán)，將鋼球放置在其中。將5 ℃蒸餾水放入試驗(yàn)杯架中，蓋上杯蓋開(kāi)始試驗(yàn)。試驗(yàn)過(guò)程的溫度在計(jì)算機(jī)上顯示，可以通過(guò)試驗(yàn)鍵和終止鍵調(diào)整攪拌速度，有一個(gè)鋼球落下時(shí)繼續(xù)試驗(yàn)，第二個(gè)鋼球落下時(shí)結(jié)束試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果在計(jì)算機(jī)上顯示。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 膠粉摻量對(duì)橡膠瀝青軟化點(diǎn)的影響分析

在剪切溫度為190 ℃、剪切時(shí)間為60 min的條件下，橡膠瀝青膠結(jié)料的軟化點(diǎn)隨著橡膠粉摻量的增加呈現(xiàn)出總體增長(zhǎng)的趨勢(shì)。橡膠粉摻量為20%時(shí)，橡膠瀝青軟化點(diǎn)達(dá)到最大值65.7 ℃，比基質(zhì)瀝青軟化點(diǎn)提高了127 ℃，表明橡膠粉能夠改善基質(zhì)瀝青的高溫穩(wěn)定性；

當(dāng)橡膠粉摻量大于20%后，隨著膠粉摻量的增加，橡膠瀝青軟化點(diǎn)急劇降低；當(dāng)摻量大于25%時(shí)，橡膠瀝青軟化點(diǎn)與基質(zhì)瀝青軟化點(diǎn)接近。這說(shuō)明膠粉摻量為20%時(shí)橡膠粉與基質(zhì)瀝青達(dá)到了相容飽和，繼續(xù)增加膠粉摻量不利于提高橡膠瀝青的高溫性能。因此，對(duì)于本次試驗(yàn)采用的90#石油瀝青，在剪切溫度為190 ℃、剪切時(shí)間為60 min的條件下，橡膠粉劑量為20%時(shí)橡膠瀝青高溫性能最優(yōu)。

2.2 不同剪切溫度對(duì)橡膠瀝青軟化點(diǎn)的影響分析

為了分析剪切溫度對(duì)橡膠瀝青軟化點(diǎn)的影響作用，分別選取25 ℃、140 ℃、160 ℃、180 ℃、190 ℃、200 ℃、220 ℃作為攪拌剪切溫度，在橡膠粉劑量為20%、剪切速率為8 000 r·min-1、攪拌剪切時(shí)間為60 min的條件下制備橡膠瀝青，并對(duì)其軟化點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試。

橡膠粉摻量為20%、攪拌剪切時(shí)間為60 min時(shí)，橡膠瀝青軟化點(diǎn)隨剪切溫度的升高呈先增大后減小的趨勢(shì)。剪切溫度為190 ℃時(shí)，橡膠瀝青軟化點(diǎn)達(dá)到最大值65.7 ℃。剪切溫度高于190 ℃后，隨著剪切溫度的升高，橡膠瀝青軟化點(diǎn)急劇下降，當(dāng)剪切溫度升高到220 ℃時(shí)，橡膠瀝青軟化點(diǎn)僅為49 ℃，低于基質(zhì)瀝青軟化點(diǎn)。因此，在實(shí)際工程中應(yīng)嚴(yán)格控制橡膠瀝青加工時(shí)的剪切溫度，防止橡膠瀝青因溫度過(guò)高而嚴(yán)重老化，影響其使用性能。

2.3 不同剪切時(shí)間對(duì)橡膠瀝青軟化點(diǎn)的影響分析

為了分析剪切時(shí)間對(duì)橡膠瀝青軟化點(diǎn)的影響，分別選取0、30、45、60、75、90、120 min作為剪切時(shí)間，在橡膠粉摻量為20%、剪切速率為8 000 r·min-1、攪拌剪切溫度為190 ℃的條件下制備橡膠瀝青，并對(duì)其軟化點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試。

當(dāng)橡膠粉摻加劑量為20%、攪拌剪切溫度為190 ℃時(shí)，橡膠瀝青軟化點(diǎn)隨攪拌剪切時(shí)間的增加呈先增大后減小的趨勢(shì)，剪切時(shí)間為60 min時(shí)橡膠瀝青軟化點(diǎn)達(dá)到最大值657 ℃，與基質(zhì)瀝青軟化點(diǎn)相比提高了12.7 ℃。當(dāng)攪拌剪切時(shí)間大于60 min后，隨著剪切時(shí)間的延長(zhǎng)，橡膠瀝青軟化點(diǎn)逐漸降低；剪切時(shí)間為120 min時(shí)，橡膠瀝青軟化點(diǎn)降低為50.6 ℃，低于基質(zhì)瀝青軟化點(diǎn)。因此，對(duì)于本次試驗(yàn)選用的90#石油瀝青，在制備橡膠改性瀝青時(shí)攪拌剪切時(shí)間應(yīng)控制在60 min左右，以使其高溫性能達(dá)到最優(yōu)。

3 結(jié) 語(yǔ)

（1） 橡膠粉摻量為20%時(shí)橡膠瀝青軟化點(diǎn)達(dá)到最大值65.7 ℃，比基質(zhì)瀝青軟化點(diǎn)提高12.7 ℃，摻加橡膠粉以后能夠明顯改善基質(zhì)瀝青的高溫穩(wěn)定性。

（2） 剪切溫度為190 ℃時(shí)，橡膠瀝青軟化點(diǎn)達(dá)到最大值65.7 ℃；剪切溫度高于190 ℃后，隨著剪切溫度的升高，橡膠瀝青軟化點(diǎn)急劇下降。因此，應(yīng)嚴(yán)格控制橡膠瀝青加工時(shí)的剪切溫度，防止橡膠瀝青因溫度過(guò)高而嚴(yán)重老化，影響其使用性能。

（3） 剪切時(shí)間為60 min時(shí)橡膠瀝青軟化點(diǎn)達(dá)到最大值65.7 ℃；攪拌剪切時(shí)間大于60 min后，隨著剪切時(shí)間的延長(zhǎng)，橡膠瀝青軟化點(diǎn)逐漸降低。因此，在制備橡膠改性瀝青時(shí)攪拌剪切時(shí)間應(yīng)控制在60 min左右，以使其高溫性能達(dá)到最優(yōu)。

（4） 對(duì)于本次試驗(yàn)采用的90#石油瀝青，在橡膠粉劑量為20%、剪切溫度為190 ℃、剪切時(shí)間為60 min條件下橡膠瀝青高溫性能最優(yōu)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊人鳳，劉 平.橡膠瀝青技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2009，26（2）：1417.

[2] 李海軍，黃曉明，王宏暢.道路瀝青在使用過(guò)程中的水老化[J].石油學(xué)報(bào)：石油加工，2005，21（4）：75 78.

[3] 田小革，鄭健龍，張起森.老化對(duì)瀝青結(jié)合料粘彈性的影響[J].交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào)，2004，4（1）：36.

[4] 張爭(zhēng)奇，梁曉莉，李 平.瀝青老化性能評(píng)價(jià)方法[J].交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào)，2005，5（1）：15.

[5] 陳 莉，郭 義，陳秋蘭.橡膠瀝青生產(chǎn)與施工[J].北方交通，2009（5）：7274.

[6] 錢(qián)曉如，方曉成，蔣華龍，等.瀝青路面早期水損的原因分析[J].浙江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，10（1）：1013.

[7] 肖 川，凌天清.廢舊橡膠粉改性瀝青材料在道路工程中的應(yīng)用與研究[J].公路工程，2009，34（4）：4953.

[8] 康愛(ài)紅，肖 鵬，吳美平.環(huán)境因素組合作用下橡膠瀝青老化試驗(yàn)研究[J].南京理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2012，36（4）：724728.

[9] 梁建紅，王永剛.橡膠瀝青混合料高溫性能的改善方法[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2011，28（9）：4648.

[責(zé)任編輯：王玉玲]endprint

摘 要：為了確定橡膠瀝青生產(chǎn)加工時(shí)的膠粉摻量、剪切溫度、剪切時(shí)間等因素對(duì)其軟化點(diǎn)的影響，采用不同劑量的橡膠粉與90#基質(zhì)瀝青在不同的剪切溫度、剪切時(shí)間條件下制備橡膠瀝青，分別進(jìn)行軟化點(diǎn)試驗(yàn)，確定基于軟化點(diǎn)的橡膠瀝青最佳膠粉摻量、剪切溫度和剪切時(shí)間。結(jié)果表明，膠粉摻量為20%、剪切溫度為190 ℃、剪切時(shí)間為60 min時(shí)橡膠瀝青軟化點(diǎn)達(dá)到最大值。

關(guān)鍵詞：道路工程；橡膠瀝青；軟化點(diǎn)；影響因素

中圖分類(lèi)號(hào)：U416.217 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

0 引 言

橡膠瀝青具有良好的高溫穩(wěn)定性、低溫柔韌性、抗疲勞性能和抗水損壞性能，且以廢舊輪胎作為生產(chǎn)加工的原材料，具有環(huán)保價(jià)值[1]。目前，橡膠瀝青被廣泛應(yīng)用于道路結(jié)構(gòu)的面層和碎石封層中[2]。用于面層結(jié)構(gòu)時(shí)，橡膠瀝青可以提高路面結(jié)構(gòu)的抗變形能力和抗疲勞開(kāi)裂性能；用于封層時(shí)，可以有效抑制瀝青路面反射裂縫的產(chǎn)生，同時(shí)起到防水和增強(qiáng)層間粘結(jié)強(qiáng)度的作用[35]。

生產(chǎn)橡膠瀝青時(shí)，首先將廢舊輪胎加工成橡膠粉，然后按照相應(yīng)的級(jí)配比例進(jìn)行混合，同時(shí)添加高聚合物改性劑，在高溫條件下與基質(zhì)瀝青充分剪切熔脹，形成膠粉改性瀝青膠結(jié)料[6]。國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究表明，不同的生產(chǎn)加工條件對(duì)橡膠瀝青性能影響差異較大，且相同的生產(chǎn)加工條件下采用不同基質(zhì)瀝青生產(chǎn)出的橡膠瀝青性能也存在較大差異[7]。目前對(duì)于橡膠瀝青生產(chǎn)時(shí)最佳的膠粉摻量、最優(yōu)剪切溫度、剪切時(shí)間等參數(shù)均無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于橡膠瀝青的研究多集中于橡膠瀝青混合料路用性能的分析等方面，對(duì)于生產(chǎn)加工條件對(duì)橡膠瀝青膠結(jié)料性能影響的研究相對(duì)較少[8]。橡膠瀝青使用前應(yīng)對(duì)其針入度、軟化點(diǎn)、延度等指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，本文以軟化點(diǎn)為指標(biāo)，通過(guò)改變膠粉摻量、剪切溫度和剪切時(shí)間等參數(shù)，分析橡膠瀝青軟化點(diǎn)的變化規(guī)律，確定基于軟化點(diǎn)指標(biāo)的橡膠瀝青最優(yōu)加工參數(shù)[9]。

1 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)方法

1.1 基質(zhì)瀝青

1.2 橡膠粉

1.3 試驗(yàn)方法

橡膠瀝青軟化點(diǎn)采用軟化點(diǎn)自動(dòng)試驗(yàn)儀進(jìn)行試驗(yàn)。首先將試樣環(huán)置于涂有甘油隔離劑的試樣底板上，然后將備好的橡膠瀝青試樣注入試樣環(huán)內(nèi)，將鋼球固定環(huán)架放置于支撐盤(pán)上，罩上鋼球環(huán)，將鋼球放置在其中。將5 ℃蒸餾水放入試驗(yàn)杯架中，蓋上杯蓋開(kāi)始試驗(yàn)。試驗(yàn)過(guò)程的溫度在計(jì)算機(jī)上顯示，可以通過(guò)試驗(yàn)鍵和終止鍵調(diào)整攪拌速度，有一個(gè)鋼球落下時(shí)繼續(xù)試驗(yàn)，第二個(gè)鋼球落下時(shí)結(jié)束試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果在計(jì)算機(jī)上顯示。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 膠粉摻量對(duì)橡膠瀝青軟化點(diǎn)的影響分析

在剪切溫度為190 ℃、剪切時(shí)間為60 min的條件下，橡膠瀝青膠結(jié)料的軟化點(diǎn)隨著橡膠粉摻量的增加呈現(xiàn)出總體增長(zhǎng)的趨勢(shì)。橡膠粉摻量為20%時(shí)，橡膠瀝青軟化點(diǎn)達(dá)到最大值65.7 ℃，比基質(zhì)瀝青軟化點(diǎn)提高了127 ℃，表明橡膠粉能夠改善基質(zhì)瀝青的高溫穩(wěn)定性；

當(dāng)橡膠粉摻量大于20%后，隨著膠粉摻量的增加，橡膠瀝青軟化點(diǎn)急劇降低；當(dāng)摻量大于25%時(shí)，橡膠瀝青軟化點(diǎn)與基質(zhì)瀝青軟化點(diǎn)接近。這說(shuō)明膠粉摻量為20%時(shí)橡膠粉與基質(zhì)瀝青達(dá)到了相容飽和，繼續(xù)增加膠粉摻量不利于提高橡膠瀝青的高溫性能。因此，對(duì)于本次試驗(yàn)采用的90#石油瀝青，在剪切溫度為190 ℃、剪切時(shí)間為60 min的條件下，橡膠粉劑量為20%時(shí)橡膠瀝青高溫性能最優(yōu)。

2.2 不同剪切溫度對(duì)橡膠瀝青軟化點(diǎn)的影響分析

為了分析剪切溫度對(duì)橡膠瀝青軟化點(diǎn)的影響作用，分別選取25 ℃、140 ℃、160 ℃、180 ℃、190 ℃、200 ℃、220 ℃作為攪拌剪切溫度，在橡膠粉劑量為20%、剪切速率為8 000 r·min-1、攪拌剪切時(shí)間為60 min的條件下制備橡膠瀝青，并對(duì)其軟化點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試。

橡膠粉摻量為20%、攪拌剪切時(shí)間為60 min時(shí)，橡膠瀝青軟化點(diǎn)隨剪切溫度的升高呈先增大后減小的趨勢(shì)。剪切溫度為190 ℃時(shí)，橡膠瀝青軟化點(diǎn)達(dá)到最大值65.7 ℃。剪切溫度高于190 ℃后，隨著剪切溫度的升高，橡膠瀝青軟化點(diǎn)急劇下降，當(dāng)剪切溫度升高到220 ℃時(shí)，橡膠瀝青軟化點(diǎn)僅為49 ℃，低于基質(zhì)瀝青軟化點(diǎn)。因此，在實(shí)際工程中應(yīng)嚴(yán)格控制橡膠瀝青加工時(shí)的剪切溫度，防止橡膠瀝青因溫度過(guò)高而嚴(yán)重老化，影響其使用性能。

2.3 不同剪切時(shí)間對(duì)橡膠瀝青軟化點(diǎn)的影響分析

為了分析剪切時(shí)間對(duì)橡膠瀝青軟化點(diǎn)的影響，分別選取0、30、45、60、75、90、120 min作為剪切時(shí)間，在橡膠粉摻量為20%、剪切速率為8 000 r·min-1、攪拌剪切溫度為190 ℃的條件下制備橡膠瀝青，并對(duì)其軟化點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試。

當(dāng)橡膠粉摻加劑量為20%、攪拌剪切溫度為190 ℃時(shí)，橡膠瀝青軟化點(diǎn)隨攪拌剪切時(shí)間的增加呈先增大后減小的趨勢(shì)，剪切時(shí)間為60 min時(shí)橡膠瀝青軟化點(diǎn)達(dá)到最大值657 ℃，與基質(zhì)瀝青軟化點(diǎn)相比提高了12.7 ℃。當(dāng)攪拌剪切時(shí)間大于60 min后，隨著剪切時(shí)間的延長(zhǎng)，橡膠瀝青軟化點(diǎn)逐漸降低；剪切時(shí)間為120 min時(shí)，橡膠瀝青軟化點(diǎn)降低為50.6 ℃，低于基質(zhì)瀝青軟化點(diǎn)。因此，對(duì)于本次試驗(yàn)選用的90#石油瀝青，在制備橡膠改性瀝青時(shí)攪拌剪切時(shí)間應(yīng)控制在60 min左右，以使其高溫性能達(dá)到最優(yōu)。

3 結(jié) 語(yǔ)

（1） 橡膠粉摻量為20%時(shí)橡膠瀝青軟化點(diǎn)達(dá)到最大值65.7 ℃，比基質(zhì)瀝青軟化點(diǎn)提高12.7 ℃，摻加橡膠粉以后能夠明顯改善基質(zhì)瀝青的高溫穩(wěn)定性。

（2） 剪切溫度為190 ℃時(shí)，橡膠瀝青軟化點(diǎn)達(dá)到最大值65.7 ℃；剪切溫度高于190 ℃后，隨著剪切溫度的升高，橡膠瀝青軟化點(diǎn)急劇下降。因此，應(yīng)嚴(yán)格控制橡膠瀝青加工時(shí)的剪切溫度，防止橡膠瀝青因溫度過(guò)高而嚴(yán)重老化，影響其使用性能。

（3） 剪切時(shí)間為60 min時(shí)橡膠瀝青軟化點(diǎn)達(dá)到最大值65.7 ℃；攪拌剪切時(shí)間大于60 min后，隨著剪切時(shí)間的延長(zhǎng)，橡膠瀝青軟化點(diǎn)逐漸降低。因此，在制備橡膠改性瀝青時(shí)攪拌剪切時(shí)間應(yīng)控制在60 min左右，以使其高溫性能達(dá)到最優(yōu)。

（4） 對(duì)于本次試驗(yàn)采用的90#石油瀝青，在橡膠粉劑量為20%、剪切溫度為190 ℃、剪切時(shí)間為60 min條件下橡膠瀝青高溫性能最優(yōu)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊人鳳，劉 平.橡膠瀝青技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2009，26（2）：1417.

[2] 李海軍，黃曉明，王宏暢.道路瀝青在使用過(guò)程中的水老化[J].石油學(xué)報(bào)：石油加工，2005，21（4）：75 78.

[3] 田小革，鄭健龍，張起森.老化對(duì)瀝青結(jié)合料粘彈性的影響[J].交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào)，2004，4（1）：36.

[4] 張爭(zhēng)奇，梁曉莉，李 平.瀝青老化性能評(píng)價(jià)方法[J].交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào)，2005，5（1）：15.

[5] 陳 莉，郭 義，陳秋蘭.橡膠瀝青生產(chǎn)與施工[J].北方交通，2009（5）：7274.

[6] 錢(qián)曉如，方曉成，蔣華龍，等.瀝青路面早期水損的原因分析[J].浙江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，10（1）：1013.

[7] 肖 川，凌天清.廢舊橡膠粉改性瀝青材料在道路工程中的應(yīng)用與研究[J].公路工程，2009，34（4）：4953.

[8] 康愛(ài)紅，肖 鵬，吳美平.環(huán)境因素組合作用下橡膠瀝青老化試驗(yàn)研究[J].南京理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2012，36（4）：724728.

[9] 梁建紅，王永剛.橡膠瀝青混合料高溫性能的改善方法[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2011，28（9）：4648.

[責(zé)任編輯：王玉玲]endprint

摘 要：為了確定橡膠瀝青生產(chǎn)加工時(shí)的膠粉摻量、剪切溫度、剪切時(shí)間等因素對(duì)其軟化點(diǎn)的影響，采用不同劑量的橡膠粉與90#基質(zhì)瀝青在不同的剪切溫度、剪切時(shí)間條件下制備橡膠瀝青，分別進(jìn)行軟化點(diǎn)試驗(yàn)，確定基于軟化點(diǎn)的橡膠瀝青最佳膠粉摻量、剪切溫度和剪切時(shí)間。結(jié)果表明，膠粉摻量為20%、剪切溫度為190 ℃、剪切時(shí)間為60 min時(shí)橡膠瀝青軟化點(diǎn)達(dá)到最大值。

關(guān)鍵詞：道路工程；橡膠瀝青；軟化點(diǎn)；影響因素

中圖分類(lèi)號(hào)：U416.217 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

0 引 言

橡膠瀝青具有良好的高溫穩(wěn)定性、低溫柔韌性、抗疲勞性能和抗水損壞性能，且以廢舊輪胎作為生產(chǎn)加工的原材料，具有環(huán)保價(jià)值[1]。目前，橡膠瀝青被廣泛應(yīng)用于道路結(jié)構(gòu)的面層和碎石封層中[2]。用于面層結(jié)構(gòu)時(shí)，橡膠瀝青可以提高路面結(jié)構(gòu)的抗變形能力和抗疲勞開(kāi)裂性能；用于封層時(shí)，可以有效抑制瀝青路面反射裂縫的產(chǎn)生，同時(shí)起到防水和增強(qiáng)層間粘結(jié)強(qiáng)度的作用[35]。

生產(chǎn)橡膠瀝青時(shí)，首先將廢舊輪胎加工成橡膠粉，然后按照相應(yīng)的級(jí)配比例進(jìn)行混合，同時(shí)添加高聚合物改性劑，在高溫條件下與基質(zhì)瀝青充分剪切熔脹，形成膠粉改性瀝青膠結(jié)料[6]。國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究表明，不同的生產(chǎn)加工條件對(duì)橡膠瀝青性能影響差異較大，且相同的生產(chǎn)加工條件下采用不同基質(zhì)瀝青生產(chǎn)出的橡膠瀝青性能也存在較大差異[7]。目前對(duì)于橡膠瀝青生產(chǎn)時(shí)最佳的膠粉摻量、最優(yōu)剪切溫度、剪切時(shí)間等參數(shù)均無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于橡膠瀝青的研究多集中于橡膠瀝青混合料路用性能的分析等方面，對(duì)于生產(chǎn)加工條件對(duì)橡膠瀝青膠結(jié)料性能影響的研究相對(duì)較少[8]。橡膠瀝青使用前應(yīng)對(duì)其針入度、軟化點(diǎn)、延度等指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，本文以軟化點(diǎn)為指標(biāo)，通過(guò)改變膠粉摻量、剪切溫度和剪切時(shí)間等參數(shù)，分析橡膠瀝青軟化點(diǎn)的變化規(guī)律，確定基于軟化點(diǎn)指標(biāo)的橡膠瀝青最優(yōu)加工參數(shù)[9]。

1 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)方法

1.1 基質(zhì)瀝青

1.2 橡膠粉

1.3 試驗(yàn)方法

橡膠瀝青軟化點(diǎn)采用軟化點(diǎn)自動(dòng)試驗(yàn)儀進(jìn)行試驗(yàn)。首先將試樣環(huán)置于涂有甘油隔離劑的試樣底板上，然后將備好的橡膠瀝青試樣注入試樣環(huán)內(nèi)，將鋼球固定環(huán)架放置于支撐盤(pán)上，罩上鋼球環(huán)，將鋼球放置在其中。將5 ℃蒸餾水放入試驗(yàn)杯架中，蓋上杯蓋開(kāi)始試驗(yàn)。試驗(yàn)過(guò)程的溫度在計(jì)算機(jī)上顯示，可以通過(guò)試驗(yàn)鍵和終止鍵調(diào)整攪拌速度，有一個(gè)鋼球落下時(shí)繼續(xù)試驗(yàn)，第二個(gè)鋼球落下時(shí)結(jié)束試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果在計(jì)算機(jī)上顯示。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 膠粉摻量對(duì)橡膠瀝青軟化點(diǎn)的影響分析

在剪切溫度為190 ℃、剪切時(shí)間為60 min的條件下，橡膠瀝青膠結(jié)料的軟化點(diǎn)隨著橡膠粉摻量的增加呈現(xiàn)出總體增長(zhǎng)的趨勢(shì)。橡膠粉摻量為20%時(shí)，橡膠瀝青軟化點(diǎn)達(dá)到最大值65.7 ℃，比基質(zhì)瀝青軟化點(diǎn)提高了127 ℃，表明橡膠粉能夠改善基質(zhì)瀝青的高溫穩(wěn)定性；

當(dāng)橡膠粉摻量大于20%后，隨著膠粉摻量的增加，橡膠瀝青軟化點(diǎn)急劇降低；當(dāng)摻量大于25%時(shí)，橡膠瀝青軟化點(diǎn)與基質(zhì)瀝青軟化點(diǎn)接近。這說(shuō)明膠粉摻量為20%時(shí)橡膠粉與基質(zhì)瀝青達(dá)到了相容飽和，繼續(xù)增加膠粉摻量不利于提高橡膠瀝青的高溫性能。因此，對(duì)于本次試驗(yàn)采用的90#石油瀝青，在剪切溫度為190 ℃、剪切時(shí)間為60 min的條件下，橡膠粉劑量為20%時(shí)橡膠瀝青高溫性能最優(yōu)。

2.2 不同剪切溫度對(duì)橡膠瀝青軟化點(diǎn)的影響分析

為了分析剪切溫度對(duì)橡膠瀝青軟化點(diǎn)的影響作用，分別選取25 ℃、140 ℃、160 ℃、180 ℃、190 ℃、200 ℃、220 ℃作為攪拌剪切溫度，在橡膠粉劑量為20%、剪切速率為8 000 r·min-1、攪拌剪切時(shí)間為60 min的條件下制備橡膠瀝青，并對(duì)其軟化點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試。

橡膠粉摻量為20%、攪拌剪切時(shí)間為60 min時(shí)，橡膠瀝青軟化點(diǎn)隨剪切溫度的升高呈先增大后減小的趨勢(shì)。剪切溫度為190 ℃時(shí)，橡膠瀝青軟化點(diǎn)達(dá)到最大值65.7 ℃。剪切溫度高于190 ℃后，隨著剪切溫度的升高，橡膠瀝青軟化點(diǎn)急劇下降，當(dāng)剪切溫度升高到220 ℃時(shí)，橡膠瀝青軟化點(diǎn)僅為49 ℃，低于基質(zhì)瀝青軟化點(diǎn)。因此，在實(shí)際工程中應(yīng)嚴(yán)格控制橡膠瀝青加工時(shí)的剪切溫度，防止橡膠瀝青因溫度過(guò)高而嚴(yán)重老化，影響其使用性能。

2.3 不同剪切時(shí)間對(duì)橡膠瀝青軟化點(diǎn)的影響分析

為了分析剪切時(shí)間對(duì)橡膠瀝青軟化點(diǎn)的影響，分別選取0、30、45、60、75、90、120 min作為剪切時(shí)間，在橡膠粉摻量為20%、剪切速率為8 000 r·min-1、攪拌剪切溫度為190 ℃的條件下制備橡膠瀝青，并對(duì)其軟化點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試。

當(dāng)橡膠粉摻加劑量為20%、攪拌剪切溫度為190 ℃時(shí)，橡膠瀝青軟化點(diǎn)隨攪拌剪切時(shí)間的增加呈先增大后減小的趨勢(shì)，剪切時(shí)間為60 min時(shí)橡膠瀝青軟化點(diǎn)達(dá)到最大值657 ℃，與基質(zhì)瀝青軟化點(diǎn)相比提高了12.7 ℃。當(dāng)攪拌剪切時(shí)間大于60 min后，隨著剪切時(shí)間的延長(zhǎng)，橡膠瀝青軟化點(diǎn)逐漸降低；剪切時(shí)間為120 min時(shí)，橡膠瀝青軟化點(diǎn)降低為50.6 ℃，低于基質(zhì)瀝青軟化點(diǎn)。因此，對(duì)于本次試驗(yàn)選用的90#石油瀝青，在制備橡膠改性瀝青時(shí)攪拌剪切時(shí)間應(yīng)控制在60 min左右，以使其高溫性能達(dá)到最優(yōu)。

3 結(jié) 語(yǔ)

（1） 橡膠粉摻量為20%時(shí)橡膠瀝青軟化點(diǎn)達(dá)到最大值65.7 ℃，比基質(zhì)瀝青軟化點(diǎn)提高12.7 ℃，摻加橡膠粉以后能夠明顯改善基質(zhì)瀝青的高溫穩(wěn)定性。

（2） 剪切溫度為190 ℃時(shí)，橡膠瀝青軟化點(diǎn)達(dá)到最大值65.7 ℃；剪切溫度高于190 ℃后，隨著剪切溫度的升高，橡膠瀝青軟化點(diǎn)急劇下降。因此，應(yīng)嚴(yán)格控制橡膠瀝青加工時(shí)的剪切溫度，防止橡膠瀝青因溫度過(guò)高而嚴(yán)重老化，影響其使用性能。

（3） 剪切時(shí)間為60 min時(shí)橡膠瀝青軟化點(diǎn)達(dá)到最大值65.7 ℃；攪拌剪切時(shí)間大于60 min后，隨著剪切時(shí)間的延長(zhǎng)，橡膠瀝青軟化點(diǎn)逐漸降低。因此，在制備橡膠改性瀝青時(shí)攪拌剪切時(shí)間應(yīng)控制在60 min左右，以使其高溫性能達(dá)到最優(yōu)。

（4） 對(duì)于本次試驗(yàn)采用的90#石油瀝青，在橡膠粉劑量為20%、剪切溫度為190 ℃、剪切時(shí)間為60 min條件下橡膠瀝青高溫性能最優(yōu)。

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[責(zé)任編輯：王玉玲]endprint