膠粉摻量對瀝青性能影響分析

張 亮

(邯鄲市光太公路工程有限公司)

1 引 言

瀝青路面是我國公路與城市公路的主要路面結構,伴隨著我國經濟的高速增長,公路建設的規模不斷擴大和道路質量標準進一步提高,瀝青需求量特別是高性能瀝青的需求持續增長。廢輪胎膠粉改性瀝青(即 CRM改性瀝青,Crumb RubberModifiedAsphalt)是改性瀝青的一種,它是以廢輪胎膠粉作為改性劑加入瀝青中并輔以其它化學助劑,通過物理和化學反應對瀝青進行改性最終形成的新型環保鋪路材料。

將廢舊輪胎磨細成橡膠粉,在充分拌合的高溫條件下加入到瀝青中,用以提高瀝青的韌性,吸收瀝青中的油臘,減少游離臘含量,從而使瀝青對溫度的敏感性下降。由于橡膠粉用于瀝青混合料有對瀝青的改性作用,其顆粒在瀝青混合料中又是天然存在的,賦予了膠粉瀝青混合料良好的抗高溫性能、抗老化性能和彈性性能,使得膠粉改性瀝青的受力特性也發生了變化。在承受動載時的動態相應增加,改善了其在承受動態荷載時的受力狀態。相對于傳統瀝青而言,膠粉改性瀝青鋪筑的路面彈性增加,路面反光減少,車輛剎車距離縮短,行駛舒適,提高了駕駛安全系數,同時可降噪 3～8dB,相當于減少 30%～40%的車流量,提高了道路性能,延長了使用壽命。因此,本文對膠粉改性瀝青的研究將具有十分重要的理論和工程實際意義。

2 膠粉改性瀝青試驗內容

試驗所用的瀝青為遼寧“歡喜嶺”AH-70重交通瀝青,改性劑為廢舊輪胎加工成 40目橡膠粉,其技術要求見表 1和表 2。試驗方法是:先在瀝青鍋中將瀝青預熱至 160℃,然后將膠粉按量慢慢加入瀝青中,并不停攪拌 10min,在進入高速剪切乳化機中加工處理(200℃,5000r/min,60min)排除氣泡,按照試驗規程制作試樣。通過室內試驗檢測改性瀝青的高溫穩定性、低溫抗裂性、抗老化性、彈性恢復性、感溫性。

3 試驗結果

以不同橡膠粉摻量(5%,10%,15%,20%,25%)對瀝青改性,其試驗結果如表 3所示。

表 1 廢輪胎膠粉的物理技術指標一覽表(天津市政標準DB/T29-161-2006)

表 2 廢輪胎膠粉的化學技術指標一覽表(天津市政標準DB/T29-161-2006)

表 3 膠粉瀝青試驗結果

由試驗結果可知:

摻量—針入度:瀝青中摻入廢膠胎粉后,瀝青的針入度存在不同程度的變化。當膠粉摻量較小時,與基質瀝青相比大多數明顯變硬,也有的比基質瀝青更軟,這與膠粉種類、摻量有較大的關系。當膠粉摻量較高時,橡膠瀝青都存在著膠粉劑量的增加,瀝青逐漸由硬變軟的現象,這可能是由于膠粉吸收瀝青中的油分,溶脹后均勻分布在瀝青中,使得瀝青整體變軟。

摻量—粘度:粘度是橡膠瀝青首要的技術性質,粘度大的瀝青在荷載作用下產生較小的剪切變形,彈性恢復性能好,與瀝青混合料的動穩定度有很好的相關關系。由試驗結果可知,其規律性明顯好于針入度和軟化點指標。從這個指標看出,膠粉的摻加能夠大大提高瀝青的粘度,而且隨摻量的增加,橡膠瀝青是粘度呈指數關系急劇增長,且摻量越大,增大的趨勢越明顯。

摻量—軟化點:重交通瀝青(AH-70)經膠粉改性后軟化點、當量軟化點升高,說明其感溫性能得到改善。當膠粉摻量為 15%時,與基質瀝青相比,其軟化點提高了 7.9℃,60℃粘度增加了 4.9倍,當量軟化點提高了8℃。當膠粉摻量大于 15%時,軟化點、當量軟化點與粘度增長幅度降低。

摻量—延度:延度值基本基本都在 20～35之間,遠遠小于基質瀝青(15℃延度 ＞100mm)。但是可以看出摻量對延度有顯著的影響,隨著摻量的增加,橡膠瀝青的延度在增大,但是變化幅度不大。

摻量—針入度指數:在廢膠胎粉摻量較低時橡膠瀝青的針入度指數并沒有得到提高,反而有所降低,只有在較高摻量時針入度指數才有所提高,基本上隨摻量的增加而增大,說明經改性后其溫度敏感性降低了。其摻量—針入度指數的曲線基本上是一條 S形曲線,在 10%-20%之間針入度指數變化明顯,其他情況下隨摻量的增加,針入度指數的變化都不明顯。膠粉摻量大于 20%時,針入度指數值基本穩定。道路瀝青的針入度指數要求在 -1.0～1.0范圍內,因此膠粉摻量在 5%～15%的針入度指數滿足要求。

摻量—彈性恢復:廢膠胎粉本身是一種良好的彈性材料,瀝青的彈性恢復能力的提高可以減小荷載作用的殘余變形,減小路面的損壞。彈性恢復指標作為評價改性瀝青性能的新指標已備廣泛使用。結果表明,隨著廢膠胎粉的摻量的增大,彈性恢復增大。

摻量—短期老化:瀝青老化是一個逐漸發展的過程,它的速率直接影響路面的使用壽命,是影響路面耐久性的主要因素。從薄膜烘箱前后的針入度比可以看出,橡膠瀝青烘箱后的針入度比比基質瀝青的值大,且都大于 70%;其烘箱后的橡膠瀝青粘度提高。軟化點比比基質瀝青的低,粘度比提高,說明橡膠瀝青抗老化能力比基質瀝青的強。

摻量—當量脆點:有資料表明,當量脆點作為評價瀝青結合料低溫抗裂性能的指標是合理的,與路用性能也有很好的相關性。根據實驗結果,隨著膠粉摻量的增加橡膠瀝青的當量脆點明顯降低,在摻量較高時橡膠瀝青的當量脆點低于不摻膠粉瀝青的當量脆點。

4 結 語

上述試驗表明,膠粉摻量 15%(膠粉與瀝青質量百分比)的改性瀝青的各項性能滿足要求,經改良后,粘度增大,施工時混合料出場溫度宜 175～185℃,初壓溫度宜 165～170℃。采用膠粉改性的基質瀝青,可以使其針入度與當量脆點降低,軟化點、粘度和當量軟化點升高,說明其高溫、低溫性能得到一定的改善,并且經改良后,其 PI提高,其感溫性降低。橡膠粉作為一種新型能源再生利用材料,具有環保效益,可以降低噪聲,節約成本,修建出優質的瀝青路面。

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