橡膠改性瀝青室內加工方法試驗研究

劉 敏

（滄州市交通運輸局公路處，河北 滄州 061000）

0 引言

隨著我國高等級公路里程的不斷增加，人們對公路路面路用性能和使用壽命的要求也越來越高。瀝青混合料的主要組成成分為瀝青、礦料和添加劑等，其中瀝青及添加劑的質量決定了瀝青路面的路用性能。瀝青是一種粘彈塑性材料，對溫度條件非常敏感，在通常情況下，基質瀝青低溫容易開裂，高溫下容易變軟，在同一地域兩者性能很難兼顧，這就衍生出改性瀝青。改性瀝青是一種混入樹脂、橡膠粉和其他聚合物的瀝青，摻入物與瀝青發生反應，使瀝青混合料的性能得到改進。

目前，我國最常用的瀝青改性劑是通過摻入聚合物達到目的的。而膠粉摻入量、反應時間和反應溫度對橡膠改性瀝青路面路用性能有很重要的影響。本文通過對不同摻入量的橡膠改性瀝青進行室內試驗，以確定橡膠改性瀝青最佳反應時間、反應溫度和最佳摻入量。

1 試驗材料

1.1 基質瀝青

基質瀝青采用70#瀝青，其性能滿足A級70#瀝青各指標的要求。

1.2 橡膠粉

試驗中采用粒徑為40目的廢舊膠粉為原料（見圖1），其物理指標和化學指標要求見表1和表2，各種指標均符合相關標準。

圖1 顆粒橡膠粉

表1 物理技術指標

表2 化學技術指標

1.3 膠粉改性瀝青

成品膠粉改性瀝青采用摻量為18%的40目膠粉經膠體磨工藝制備，其具體試驗檢測結果見表3。

表3 膠粉改性瀝青檢測數據表

2 試驗方案

不同的改性瀝青加工工藝對改性瀝青的性能影響非常大，影響膠粉改性瀝青性能的因素分為兩類：一是材料自身因素，二是加工工藝因素。本文在材料方面選擇了40目膠粉和70#基質瀝青，根據不同的影響因素制定了試驗方案，如圖2所示。

圖2 試驗方案

3 試驗結果

3.1 反應時間

70#基質瀝青加熱到180℃，并加入含量為18%的40目膠粉顆粒，高速剪切機攪拌速度為2000r/min，反應時間分別選擇30min、45min、60min、90min、120min，對攪拌后的瀝青進行常規試驗，結果見表4及圖3～圖6。

表4 橡膠改性瀝青在不同反應時間下的試驗統計表

圖3 175℃布氏黏度—反應時間圖

圖4 25℃針入度—反應時間圖

圖5 軟化點—反應時間圖

圖6 5℃延度—反應時間圖

通過以上四組試驗可得出結論：175℃橡膠改性瀝青黏度和軟化點隨著反應時間不斷增大，90min后略有下降；針入度與反應時間呈反比關系，在90min后略有變大；隨時間的增加，橡膠改性瀝青的延度逐漸減小。所以推斷出：橡膠改性瀝青的最佳反應時間為60min。

3.2 反應溫度

瀝青具有對溫度特別敏感的特性，在確定橡膠改性瀝青的最佳反應時間以后，再通過試驗確定其最佳反應溫度。根據普通瀝青的試驗經驗，選擇的試驗溫度分別是160℃、170℃、180℃和200℃，經過攪拌后檢測其性能指標。試驗結果見表5及圖7～圖11所示。

表5 橡膠改性瀝青在不同溫度下性能數據統計表

圖8 25℃針入度—溫度圖

圖9 軟化點—溫度圖

圖10 5℃延度—溫度圖

圖11 老化試驗結果—溫度關系圖

表6 （續）

圖12 175℃布氏黏度—膠粉摻量圖

通過以上四組試驗可得出結論：175℃橡膠改性瀝青布氏粘度隨著反應溫度不斷增大；橡膠改性瀝青的針入度隨著溫度增加不斷下降，180℃后略有上升；橡膠改性瀝青軟化點隨溫度的增加不斷增大；橡膠改性瀝青的延度隨溫度增加上下變化幅度較大，在180℃時達到最大。所以，可以確定橡膠改性瀝青的最佳反應溫度為180℃。

3.3 膠粉摻量

膠粉的摻入量對膠粉改性瀝青的性能影響也比較大，是進行實際加工工藝的最主要參數，本項試驗分別選擇了15%、18%、21%的入摻量制備膠粉改性瀝青，進行常規試驗檢測，試驗結果見表6及圖12～圖17所示。

表6 橡膠改性瀝青不同摻量條件下性能數據統計表

圖13 軟化點—膠粉摻量圖

圖14 5℃延度—膠粉摻量圖

圖15 針入度指數—膠粉摻量圖

圖16 當量軟化點—膠粉摻量圖

圖17 當量脆點—膠粉摻量圖

通過以上試驗可得出結論：175℃膠粉改性瀝青粘度、軟化點跟橡膠粉的摻入量成正比，延度與橡膠粉的摻入量成反比，針入度指數在摻入量為18%時達到最佳。因此，橡膠改性瀝青最佳膠粉摻量為18%。

4 結論

通過不同膠粉摻入量橡膠改性瀝青的室內試驗，確定了其最佳反應時間、最佳反應溫度和最佳摻量，即膠粉改性瀝青的最佳反應時間是60min，最佳反應溫度是180℃，最佳膠粉摻量是18%。

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