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PE橡胶改性沥青高温性能研究 摘要：由于国产沥青的性能很差，对沥青进行改性成为提高国产沥青性能最重要的手段之一。选择橡胶粉和PE（聚乙烯）对基质沥青进行改性，通过25针入度、弹性恢复、10延度、软化点和旋转粘度等指标研究PE橡胶改性沥青的高温性能。研究结果表明：PE橡胶改性沥青在高温性能方面较单一橡胶改性沥青有显著改善。 Abstract: Due to poor quality of domestic asphalt, it is necessary to modify tss. Study results shows that there are fundamental improvement of high temperature property for PE rubber modified asphalt than single ones in terms of parameters, such as Penetration, elatic recovery, 10 extension, softening point and viscosity of rotation 关键词：道路工程，橡胶粉，改性沥青，PE Key Words: road works, rubber power, modified asphalt, PE 中图分类号：U41文献标示码：A 文章编号 近年来，我国高速公路沥青路面大规模建设，为了适应高速公路交通量和车辆轴载不断增加的形势，各地新建高速公路沥青路面上面层几乎都采用改性沥青，中面层90% 以上也都采用改性沥青。因此，近几年国内对于改性沥青的需求量越来越大，对改性沥青的路用性能要求也越来越高，通常使用的SBS改性沥青价格也逐年攀升，且呈现供不应求的局面。为此，研究开发性能优越且价格实惠的新型改性沥青就成为公路建设者们追逐的热点，橡胶沥青改性沥青便是其中之一。橡胶沥青指在基质沥青中加入一定数量且有一定细度的橡胶粉，经高温溶胀和高速剪切后得到的改性沥青。工程实践和研究均表明，橡胶沥青具有良好的高温稳定性和低温抗开裂性能，由于掺加的橡胶粉是废旧轮胎破碎后得到的，因此，橡胶沥青的使用对于环境保护也能起到积极作用。橡胶沥青的技术指标与橡胶粉类型、掺量、基质沥青类型、拌和温度等有密切关系，本文通过室内软化点、针入度、弹性恢复、延度和粘度等试验，研究了胶粉及PE掺量对橡胶沥青性能的影响。 1 试验材料 试验过程中所采用的两大原材料为橡胶粉和基质沥青。橡胶粉采用四川正中路面科技有限公司生产加工的，细度为20目，检测密度为1.15g/cm3，满足1.101.30 g/cm3的要求，其含水率为0.6%，现场筛分结果见表1所示，满足技术要求。 表1 橡胶粉筛分试验结果 筛孔尺寸(mm) 通过百分率(%) 技术要求(%) 2.36 100 100 1.18 95 90100 0.6 85 0.3 36 0.075 1.7 基质沥青采用中海油70#沥青，主要技术指标如下： 表2 基质沥青技术指标 测试项目 技术要求 测试结果 针入度(25，100g，5s）/0.1mm 6080 66.5 延度(5cm/min，10)/cm 实测 27.5 软化点（环球法）/ 4454 50 旋转粘度（177，20r/min）/mPa?s 实测 89.2 弹性恢复（25）/% 实测 18.7 2 胶粉掺量对橡胶沥青性能影响 为分析胶粉掺量对橡胶沥青改性效果的影响， 分别用不同胶粉掺量对70#道路石油沥青进行改性。橡胶沥青拌和温度为180200，拌合时间为60min，橡胶沥青的性能试验结果，见表3所示。 表3 不同橡胶粉掺量橡胶沥青技术指标 测试项目 胶粉掺量（%） 13.8 15.3 16.7 17 针入度(25，100g，5s）/0.1mm 40.9 38.5 40.63 35.8 延度(5cm/min，10)/cm 7.7 6.63 9.5 7.3 软化点（环球法）/ 63.5 65 67.5 70.5 旋转粘度（177，20r/min）/mPa?s 693.3 2091 3943 3883 弹性恢复（25）/% 77.3 74 84.7 83.7 表3中数据表明：随着橡胶粉掺量增加， 橡胶沥青的高温性能有明显增加。表3中，胶粉掺量从13.8% 提高到17%，软化点提高了7，弹性恢复提高了6.4% ，说明增加橡胶粉掺量对于提高橡胶沥青的性能是有利的。但同时应注意橡胶沥青的施工性能， 随着橡胶粉掺量的增加， 橡胶沥青在施工温度下的黏度会随之升高， 过高的黏度会给沥青的泵送以及混合料的拌和、摊铺等带来困难。美国亚利桑那州规定橡胶沥青在177的黏度应在1.54.0Pa?s之间， 以满足施工的要求。 分析表3数据，同时可以发现：当胶粉掺量为17%时，橡胶沥青的粘度及弹性恢复较胶粉掺量为16.7%时不增反而微微减小。究其原因，则是在于：在一开始加入废旧轮胎颗粒数量较少时候，由于废旧轮胎颗粒对油分和芳香分这两种分子量和稠度较低的成分的吸收使得沥青逐渐变稠，沥青逐渐呈较好的弹性，变形恢复能力变强，但是由于沥青中油分和芳香分的数量有限，在增加废旧轮胎颗粒剂量后逐渐将其吸收，使得其后的废旧轮胎颗粒不能够充分的溶解和溶胀，沥青与废旧轮胎颗粒相互分离，这样就不能够充分发挥废旧轮胎颗粒的弹性作用，甚至降低沥青与废旧轮胎颗粒的平均弹性性能，使得弹性恢复逐渐降低。而且随着废旧轮胎颗粒逐渐增加，沥青中的蜡分性质逐渐显现，还有部分胶粉会在沥青中形成胶粉小团，一定程度的降低了沥青的弹性性质和粘度。因此，对于本文中的中海油70 #基质沥青而言，当采用20目胶粉改性时，考虑到改性效果及施工和易性， 建议橡胶粉最佳掺量控制为16%18%（内掺）左右为宜。 3 PE的掺入对橡胶沥青性能影响 为研究PE对橡胶沥青改性效果的影响， 分别用不同PE及胶粉掺量对70号道路石油沥青进行改性。 拌和温度为180200，拌合时间为60min，PE橡胶沥青的软化点和粘度结果，如图1、图2所示。 图1 不同PE掺量橡胶沥青软化点 图2 不同PE掺量橡胶沥青旋转粘度 由图1可知，在相同胶粉掺量下，橡胶沥青软化点随着CZ1（PE）掺量的增大而增大。当胶粉掺量为16%时，PE掺量从0%提高到5%，软化点提高了17.5。由图2知，橡胶沥青粘度也随着CZ1（PE）掺量的增大而增大。当胶粉掺量为20%（外掺）、PE 为5%时，橡胶沥青的粘度达到了6539 mPa?s，说明掺入PE对于提高橡胶沥青的高温性能是非常有利的。 从图2中还可看出：当胶粉掺量为20%、PE 为5%时橡胶沥青的粘度较胶粉掺量为20%、PE 为4%时微微偏小。分析原因，则是在于：当PE掺量较小时，PE颗粒细小均匀地分散于沥青中，PE分子链相互结合形成立体交联的网状结构并将沥青裹覆其中，网格与网格之间强烈的相互作用约束了沥青质点之间的位移，限制了沥青胶体体系的流动性，增加了其抵抗一定外力的能力，因而提高了沥青的粘度、高温时的强度和抗变形能力。同时PE颗粒吸收沥青中的轻质油分溶胀，引起沥青中沥青质的含量相对增加，提高了改性沥青的粘度且提高了抗高温的流动性。随着改性剂添加量的增加，PE颗粒和沥青胶体以及沥青胶体和胶体之间接触的机会越来越多，轻质油分逐渐减少，改性效果会逐渐增强。但是由于沥青中用于溶胀PE颗粒的油分有限，所以当PE颗粒吸收沥青中油分的溶胀达到相对均衡时，可能会有一种聚合物吸收油分溶胀的递减效应，也就是沥青质含量的变化趋势变缓，所以改性剂添加量的继续增加将使沥青粘度和弹性的增加趋弱，不如低添加量时明显，导致聚合物对沥青的改性效果趋于平稳甚至下降。 4 结论 （1）利用橡胶粉作为沥青改性剂， 通过一定的工艺掺入沥青， 可使沥青的粘附性、耐高温性等性能获得明显改善。 （2）PE的掺入使得橡胶沥青的粘附性、耐高温性等性能再次获得改善，说明PE的掺入对于橡胶沥青的性能改善是有利的。 （3）虽然胶粉和PE作为改性剂可以提高沥青的性能，但考虑到施工和易性及改性效果等因素，必须将其掺量控制在一定范围之内。 参考文献 刘子兴，常立峰.橡胶沥青性能试验及影响因素分析. 公路交通技术，2