废旧轮胎橡胶粉用于路面沥青改性的产业化技术研究_图文

1、上海交通大学博士后学位论文废旧轮胎橡胶粉用于路面沥青改性的产业化技术研究姓名:黄文元申请学位级别:博士后专业:道路建筑材料指导教师:张隐西20061101 第二章橡胶沥青的复合机理与配方设计 搏中性骧台勃橡殷弹性聚合物交联矗圈2.5SBS改性机理(左橡胶沥青形成机理(右橡胶沥青加劲结构的特点有:l、橡胶颗粒三维随机分布,构成连续相:2、橡胶颗粒间基本不存在强的化学粘结,节点粘结效力依赖于温度;3、在拉、压、剪作用下的橡胶颗粒加劲作用有所不同,特别是高温受拉条件下,橡胶颗粒的作用很小,但压剪状态下却相反。橡胶沥青反应机理的独特性,必然导致力学作用机理的独特性,最终将反映到指标上的特别表现.2.2

2、.5橡胶沥青的原材料2。2。s.1轮眙橡胶粉及其路甩指标体系轮胎是一个典型的复合材料,不同用途轮胎、同一个轮胎不同部位材料配方都有所不同,这都会对橡胶沥青的性能构成影响。除此以外,橡胶粉的表面构造,橡胶粉颗粒的大小。以及共炼反应的工艺都会对橡胶沥青的最终性能构成实质性的影响.,轮骆橡胶翻轮验橡皎粉的性能及指标。汽车轮胎按用途可分为:轿车轮胎、载重车轮胎、摩托车轮胎和特种车辆及工程机械用轮胎等。图2.6是两种典型的汽车轮胎结构,相比于斜交轮胎,予午线轮胎具有行驶阻力小、内压耐受力强、轮胎变形小、抓地性能好等特点。由于两种轮胎的受力状态有很大差异,各个部位采用的橡胶配方通常也有所不同。在我国,斜交

3、轮胎依然是最常见的轮胎类型,但子午线轮胎代表了发展的方向.轮胎的功能是一方面尽可能降低车辆行驶阻力、消除路面不平整带来的鬏簸,另一方面是要将车辆荷载尽可能友好地传递到路面上,减少路面结构承受的动态冲击。高应力、大变形是轮胎受力的主要特点。胎体的实际应力状态极其复杂,分析轮胎胎体的复杂应力及由此产生的轮胎与路面作用力实际分布,很久以来一直是力学难题。相比而言,路面结构的受力复杂性远不如轮胎。轮胎胎面等部位,在行驶过程中承受着高频率的从高值拉力到高值压力的交替疲劳作用。类似的作用,在汽车持续行驶过程 上海交通大学博士后出站报告将橡胶在液氮浴中脆化后再用机械破碎到指定颗粒尺寸的加工工艺.制作出来的轮

4、胎橡胶粉形状比较规则、破碎面光滑(如图2.9左。常温破碎法的种类比较多,生产的轮胎橡胶粉显微形态有较大的差别(如图Z.9右. 图2.9冷冻法(左和常温法(右颗粒性状对比RandyTM等人研究了轮胎橡胶粉形态对改性沥青的影响,研究包括了不同工艺生产的四种橡胶粉.从表2.6可以看出,橡胶沥青的性能和比表面积有很大的关系,比表面积是轮胎橡胶粉的重要指标。而松密度基本能反映比表面积的区别,因其易于测量,可以用作轮胎橡胶粉几何形态特征的判断依据。样品1具有最大的比表面积,最小的松堆密度,该样品与沥青达到了更好的结合,因而获得了最大的橡胶沥青粘度和最稳定的混合料(析漏率最低。表2.6轮胎橡胶粉表面形态影响

5、改性效果检测项目样品I样品2样品3样品4比表面积mZ/g0.25167O.13814O.118610.15626松密度g/cm30.34720.42500.46490.4146橡胶沥青粘度2.641.981.6l1.72Pa.s/135析漏率0.04O.05O.1l0.09橡皎粉的化学成分.物理指标体系橡胶沥青的性能,随着橡胶粉来源、加工工艺的不同,橡胶粉的化学组份,以及细度、粗糙度、颗粒形状等物理参数会有差别。要从两个侧面来看待这些差别:一方面会带来橡胶粉产品质量控制的难度,以及威胁橡胶沥青和混合料产品的稳定性,增加原材料控制的工作量。另一方面,差异性带来多样性。橡胶粉性能是橡胶沥青及其混合

6、料性能的决定性因素之一,橡胶粉性能的多样性也给橡胶沥青品种开发提供了更多的可能。综合上述,建议的橡胶沥青用胶粉指标体系如下(打者为日常检测指标: 上海交通大学博士后出站报告 图3。1使用16年的橡胶沥青应力吸收层沥青混合料的疲劳主要有两种类型,温度循环或者荷载造成的材料的拉疲劳破坏,和裂缝反射造成的纯剪切疲劳破坏.这两类破坏均主要发生在沥青混合料材料呈现脆性特征的季节,比如低温季节、气候更替季节。传统的提高沥青混合料的疲劳寿命的方法,是采用高标号的沥青以及采用更高的胶结料用量等,实际作用就是提高混合料在低温季节的柔性。轮胎橡胶宽广的弹性温度工作区间和橡胶沥青的高橡胶粉体积含量,决定了橡胶沥青混合料是一种在很宽的温度范围能保持柔性特征的路面材料,决定了橡胶沥青路面拥有优异的耐疲劳、抗反射裂缝能力。较好豹抗水损坏能力图3.2是同样级配四种胶结料APA试验所得的车辙/浸水车辙比。如图所示,普通70#沥青在浸水条件下的高温稳定性是比较差的,这和普通沥青路面的破坏在高温多雨季节发展最为迅速的现象吻合.三种改性沥青混合料的车辙/浸水车辙比相比于基质沥青70#有