废旧橡胶粉改性沥青感温性的评价

1、第卷第期年月科学技术与工程石洪波，等：废旧橡胶粉改性沥青感温性的评价（）期石油工程废旧橡胶粉改性沥青感温性的评价石洪波王洪国廖克俭闫锋丛玉凤（辽宁石油化工大学石化学院，抚顺）摘要采用高剪切工艺，制备了三种废旧橡胶粉改性沥青；利用针入度指数法评价了改性沥青的感温性，采用当量软化点、当量脆点、改性沥青的感温性得到很大程度的改善，当量软化延度评价了改性沥青的高温稳定性和低温稳定性。结果表明，说明废旧橡胶粉对沥青的感温性改性效果显著。点提高约，当量脆点降低（，）延度提高，关键词废橡胶粉改性沥青感温性针入度指数中图法分类号；文献标识码众所周知，由于近年来现代公路交通向车辆大型化、渠道化等方面发展，路面材

2、料面临着严峻的考验，由此导致的路面车辙、开裂、剥落、抗滑能力不足等病害日益严重。如何提高沥青路面的使用性能，以满足交通发展的需要，这是全世界道路工作者所面临的一个重要课题。这一问题的解决，对于高速公路建设正处于发展阶段的我国显得尤为迫切。我国大部分沥青属于多蜡的级沥青，粘结性能青的感温性有内在联系。实验部分原材料实验室调和号沥青：针入度为（，软化点，延度大于，）（，；废橡胶粉为目活化胶粉，辽宁）省海城市福山橡胶厂生产；其它辅助剂，实验室自差、温度敏感性大、热稳定性和低温抗裂性均较差，制。在高温时易于软化成流体，在低温时易于硬化变脆试样制备采用湿法制备废旧橡胶粉改性沥青：将基质沥成固体。而路面沥

3、青则要求在高温时不易软化产生青加热到（边搅拌边加入活化胶粉和车辙，在低温时不易硬脆导致开裂。故普通沥青难），以满足这一要求，必须积极寻求可行途径来改性国辅助试剂，初步混合后，用高剪切乳化机以（根据原料配比产沥青。目前国内外使用较多、方法简便、取得较好）的剪切速率剪切，不同，制成不同规格的废旧橡胶粉改性沥青。成效的改性方法主要是添加高聚物来改性沥青，其中添加废旧橡胶粉是改善沥青路用性能的一种有效方法。另一方面，可解决大量废旧轮胎给环境带来的压力。沥青材料的温度感应性（简称感温性）是决定沥青使用时的工作性以及应用于路面中的服务性的重要指标。更确切地说，沥青路面的抗车辙能力、抗低温开裂能力和耐久性等

4、主要技术性质均与沥结果与讨论废旧橡胶粉改性沥青的性质以实验室调和号沥青为基质沥青，废胶粉为改性剂，利用高剪切工艺湿法制备了三种改性沥青，其性能指标见表。道路沥青感温性的评价指标评价道路沥青的感温性指标主要有针入度指数法、针入度粘度指数、粘温指数以及沥青的试验数据图（）等。用针入度和粘度求得的针入度指数称为针入度粘度指数（，。道路沥青的粘度随温度而变化的程度直接反）年月日收到中国石油化工股份有限公司项目（）资助，男，辽宁省北票市人，硕士研究生。第一作者简介：石洪波（）廖克俭，辽宁石油化工大学教授，通讯作者简介：。科学技术与工程卷表指标项目针入度（，），（，），软化点弹性恢复（，）延度（）（，）后

5、针入度（）延度（，）沥青种类基质沥青三种改性沥青的测试指标美国标准（）号号号映了沥青的感温性，计算公式有的纯理论公式、的试验式、的试验式、的试验式以及和的试验式。一般来说，大于的道路沥青采用的试验式，小于目前试验的道路沥青采用公式更合适，式被公认为最好的粘温关系表达式。壳牌石油公司建议用不同温度下的沥青的相关指标的测试，来研究沥青的感温性，并按照的分类方法可将沥青。分为级沥青、级沥青和级沥青种类型得出沥青针和入度对数（）与针入度的测定温度（）之间的线性原样沥青（未老化的）、残留沥青（经短期老化）、（经长期老化），其针入度与残留沥青反映沥青混合料低温开裂性能的约束试件温度应力试验（）的破断温度之

6、间有良好的相关关系。我国“八五”攻关“道路沥青及沥青混合料路面性能的研究”专题的成果，明确提出以三个或三个以上针入度测定值按（）式统计得值以计算值，并提出高温性能和低温性能的值最低要求和当量软化点和当量脆点为控制指标。“八五”攻关研究中提出，上述回归方法中的相关系数应在以上，当该相关系数小于时，说明试验误差过大，此试验数据不能使用。此外，在公路改性沥青路面施工技术规范（）中指出：针入度指数由、等三个以上不同温度的针进行线性回归得参数后求得，但直入度，按式（）线回归的相关系数不得低于，显然相关系数的要求比“八五”攻关研究中的又高了一些。对三种改性沥青和基质沥青，采用由、表橡胶粉改性沥青的温度敏感

7、性与基质沥青的比较针入度改性号改性号改性号基质沥青粘弹范围关系，即：（）式中：沥青针入度，；试验温度，针入度温度系数。（）等定义了针入度指数的概念，并以通常使用的墨西哥号道路沥青的温度敏感性为标准，假定其针入度指数为，由此制定的针入度指数为（）（）因此，针入度指数可由计算：（）（）（）（）（）（）式中：，两个不同的试验温度，；，两个不同温度下的针入度，。由于的计算方法不同，得到的差别很大，因此必须准确测定各项指标，并且注明计算方法。现在国际上对针入度越来越重视，美国公司通过对沥青混合料低温开裂的评价研究提出，沥青期石洪波，等：废旧橡胶粉改性沥青感温性的评价、三个以上不同温度的针入度测定值按（）

8、式进行线性回归得值，再计算得到值，结果见表。由表可知：改性沥青较基质沥青值有较大提高，这表明改性沥青温度敏感性能得到很大的改进，在路面使用过程中，随环境温度改变的敏感性能降低。用针入度指数（）表征的温度敏感性由弱到强顺序依次为：号号号基质沥青。各组数据的相关系数最小值为，满足公路改性沥青路面施工技术规范（）的要求。改性后沥青的胶体类型发生了改变，由溶胶型变为溶胶凝胶型，这说明胶体的弹性增强了，这是由于废旧橡胶粉吸收了沥青中的轻油组分，部分恢复了生胶的性质，使二者的混融体系具有了一定的弹性，从而改善了沥青的感温性。与基质沥青相比，改性沥青的粘弹范围得到了很大程度的提高，能够满足温差变化范围更大的

9、地区的铺路要求。因此，用由三个以上不同温度的针入度求得，来表征废旧橡胶粉改性沥青是合理的。废旧橡胶粉改性沥青的高、低温性能的评价沥青的高温稳定性是指路面温度高时沥青混合料的抗塑流性、抗拥包、抗车辙凹陷等破坏的性能，通常用当量软化点表示。越大，沥青的高温稳定性越好。评价沥青的抗裂性能时，用当量脆点表示，其值越低，沥青的抗裂性能越好。与之差，表示沥青的粘弹范围，只有当沥青处于脆点和软化点之间的温度下，即处于粘弹态时，沥青才不易脆裂，也不易流动。高温稳定性分析沥青材料的高温稳定性能通常以其软化点或当量软化点来衡量，的针入度在一定程度上也可以反映沥青材料的热稳定性。本试验采用当量软化点来衡量沥青的高温

10、稳定性，对我国的多蜡级沥青而言，用当量软化点表达沥青的高温稳定性更准确适用。因为当量软化点发挥了环球法软化点的功能，又克服了蜡的影响。因为在测定针入度时，绝大部分蜡处于结晶状态，不会影响试验结果，所以用代替软化点表示沥青高温时的路用性能是比较合适的。其值提高，则改性沥青的高温稳定性也获得改善。所谓当量软化点是指针入度为时的温度，则：（）（）（）（）（）如果利用不同温度下的针入度值，按照（）式经回归得到和后，当量软化点可由下式求得：（）（）（）我国根据各地气候对最小的要求提出了最低值的要求，而最低值由所使用的沥青针入度和所在地区的最小值按下式计算：（）（）（）（）所制得的三种废旧橡胶粉改性沥青和

11、基质沥青，分别按式（）计算出，结果见表，改性沥青的当量软化点比基质沥青的提高了，号、号改性沥青的当量软化点提高的幅度很大，最高约有。说明橡胶粉对沥青的高温稳定性能改善显著。低温抗裂性分析在一些国家的沥青标准中，沥青的低温抗裂性能采用了弗拉斯脆点指标。但是，用其来评价沥青的低温性能有严重的缺陷。我国许多含腊量较高的沥青按弗拉斯脆点测定值虽低，但是冬天开裂情况严重，因此我国实测的弗拉斯脆点很少用来评价沥青的抗裂性。我国“八五”攻关成果建议沥青低温性能的评价指标最好采用当量脆点和延度；规定采用延度。美国废旧轮胎胶粉改性沥青标准（）规定，用的延度来评价废旧橡胶粉改性沥青的低温抗裂性能。本试验采用当量脆

12、点和延度来评价废旧橡胶粉改性沥青的低温抗裂性。我国普遍采用人工操作测试脆点，许多含蜡量较高的沥青脆点测定值经常较低，但实际的低温抗裂性不好，因此又提出以假定沥青在弗拉斯脆点温度时的针入度为（也有认为是），对含蜡量高的沥青，与软化点一样，应由几个温度的针入度回归，计算沥青，然后计算出沥青针入度温度回归方程求取回归系数及，取修正后的脆点，称当量脆点，其计算式如下：（）（）（）当量脆点可作为评价沥青结合料低温抗裂性能指标，然后根据各气候分区的最小值要求，按下式计算出最低。（）（）（）（）所制得的三种废旧橡胶粉改性沥青和基质沥“改性沥青规范”科学技术与工程卷青，分别按式（）计算出，结果见表，改性沥青的

13、当量脆点与基质沥青相比下降约，说明橡胶粉的加入使得沥青的低温抗裂性能得到了很大改善，改性沥青能够满足我国北方地区寒冷冬季的低温要求。在我国现行的沥青标准规范中，延度是评价沥青低温抗裂性能的一项重要技术指标。在“道路沥青及沥青混合料路用性能的研究”项目中，对多种国产沥青的低温抗裂性能进行了专题研究。其成果认为，低温延度能很好地反映沥青的低温抗裂性能，建议采用延度试验取代现行的或延度试验。并认为延度值、当量脆点分别与低温蠕变劲度（由弯曲梁流变试验得）之间存在良好的相关性。此外，所制备的改性沥青延度最高已达，比基质沥青提高约，这同样说明改性沥青的低温抗裂性能大大增强。性，而且两者的共同作用也改变了基

14、质沥青材料的物理特征、粘结性、感温性和耐久性，产生了改性效果。结论（）将废轮胎制成橡胶粉加入到沥青中，可改善沥青的针入度指数、弹性、低温延度、抗变形能力，增强基质沥青的高温稳定性、低温抗开裂性能及抗疲劳性能。（）对于感温性不能满足要求的沥青，可通过废旧橡胶粉对其进行改性，可满足相关规定对感温性的要求。（）以废旧橡胶粉为改性剂对沥青进行改性，既减少了废旧橡胶对环境的污染，又降低了改性沥青的生产成本。参考文献废旧橡胶粉对沥青的改性机理沥青材料的组分主要由油分、胶质和沥青质三部分构成的。当橡胶粉掺入热沥青后，橡胶颗粒吸收沥青中的油分而溶胀，再经过高剪切，发育等阶段，橡胶颗粒重新具有一定的粘性，并由原来的紧密结构变成相对疏松的絮状结构，制备后的溶胀橡胶颗粒能够较均匀地悬浮分散在沥青中，基质沥青也因部分油分被吸收而变得粘稠。这种混溶改性材料不仅保持了基质沥青材料的主要物理力学性质和恢复橡