橡膠瀝青性能影響因素分析

摘要：通過橡膠瀝青的室內試驗，研究了不同品牌基質瀝青、不同廠家膠粉、不同加工方式（攪拌方式、攪拌時間）等參數對橡膠瀝青性能指標的影響，分析了其路用性能的主要影響因素及變化規律。研究表明：橡膠粉細度對橡膠瀝青的性能影響不大，影響較大的是基質瀝青、膠粉來源、攪拌方式以及反應時間。因此在選擇工藝參數時，要合理選用基質瀝青品牌、膠粉品種和加工工藝，在滿足橡膠瀝青良好路用性能的情況下，還要滿足現場施工的可操作性。

關鍵詞：橡膠瀝青；基質瀝青品牌；膠粉品種；加工工藝；路用性能

一、引言

廢舊輪胎磨細成橡膠粉，然后添加在道路瀝青中，已經被廣泛應用于道路工程中。相比基質瀝青與其它改性瀝青，橡膠瀝青不僅僅能夠解決環保問題，而且能夠更加有效地防止或延緩路面反射裂縫的產生，減少路面其它病害，從而延長路面使用壽命，減少道路養護維修費用。

本文在已有研究基礎上，較為全面地考察了橡膠粉改性瀝青（濕法）的路用性能，通過研究不同品牌基質瀝青、不同膠粉品種、不同加工工藝等方面對橡膠瀝青性能指標的影響，找出了影響其路用性能的主要因素及變化規律，為道路工程廢舊橡膠粉改性瀝青工業化應用，特別是面層橡膠粉改性瀝青混合料的推廣應用提供技術支持。

二、基質瀝青

不同品牌的基質瀝青所含組分不同，所以與橡膠粉的配伍性亦不相同，進而影響橡膠瀝青的性能。為了研究不同品牌基質瀝青對橡膠瀝青的性能影響，在膠粉摻量為20%的情況下，對以下三種基質瀝青所制備的橡膠瀝青性能進行了測試，測試結果如表1所示。

由表1數據可知：橡膠粉摻量相同的情況下，基質瀝青的品質對橡膠瀝青的性能影響較大，主要表現在對180℃粘度、軟化點及彈性恢復這些指標的影響上，對針入度和5℃延度指標的影響不大。3#瀝青所制備的橡膠瀝青性能最好。

三、膠粉品種

（一）膠粉來源

不同廠家生產的膠粉來源不同，生產工藝也不同，其天然橡膠、丙酮抽取物等成分的含量以及橡膠粉顆粒的級配情況也將有所不同，勢必會影響橡膠瀝青的性能。本文采用3#基質瀝青，以及兩種不同廠家膠粉（分別是廠家1和廠家2），橡膠瀝青在高速剪切（7000r/min）、180～190℃的溫度下，連續攪拌45min后制成，測試兩種橡膠改性瀝青的性能指標，測試結果如表2所示。

根據表2數據，對比兩種不同來源的膠粉所得橡膠瀝青的技術指標可知：無論是20%的摻量，還是25%的摻量，所測得的橡膠瀝青指標中，除5℃延度和彈性恢復值偏小外，廠家1生產的橡膠粉改性瀝青的指標值都比廠家2生產的橡膠粉改性瀝青的指標值要大。由此說明，膠粉來源不同，生產出來的橡膠瀝青的性能也有很大變化。

（二）膠粉細度

本文選用廠家2生產25～30目、30～50目、40～60目三種細度的膠粉，用來改性的瀝青為3#基質瀝青，膠粉摻量為瀝青重量的20%，加工過程同上。然后測試各種橡膠瀝青的技術指標，其各項技術指標測試結果如表3所示。

由表3試驗數據可知，在相同的加工工藝、同種基質瀝青的條件下，橡膠瀝青的粘度與膠粉細度有一定關系，但不是那么敏感。并且其他性能指標對膠粉細度也不那么敏感，其性能指標都相差不大，25℃針入度都較低，在43～44（0.1mm）之間；軟化點都較高，都超過了73℃；5℃延度都較低，不超過10cm，彈性恢復值也都較大。由此說明，橡膠粉的細度對橡膠瀝青的性能并沒有較大影響，因此在考慮橡膠瀝青性能時，不應過于依賴橡膠粉的細度指標。

四、不同加工工藝

（一）攪拌方式

在橡膠瀝青加工過程中，攪拌方式不同，不但會影響攪拌速率，往往還會造成橡膠瀝青內部溫度不均勻，影響橡膠粉在瀝青中的溶脹。在相同的原材料、同樣的加工溫度和攪拌時間（45min）下，不同加工方式對橡膠瀝青性能的影響見表4所示。

由表4試驗數據可知，攪拌方式對橡膠瀝青的性能有較大影響，人工攪拌的橡膠瀝青性能遠低于經高速剪切機攪拌所得到的橡膠瀝青性能。由此說明，在人工攪拌的過程中，橡膠粉和瀝青的熔融速度較慢，且不能充分均勻，從而使橡膠瀝青的性能降低。

（二）攪拌時間

在剪切溫度和攪拌速率（7000r/min）相同的情況下，攪拌時間對橡膠改性瀝青性能的影響也很大，攪拌時間過短，膠粉不能充分溶脹；時間過長，膠粉將會融化、降解，降低橡膠瀝青的粘度，攪拌時間對橡膠改性瀝青粘度的影響見表5和圖1所示。

由表5數據和圖1（180℃和190℃的粘時曲線）可以看出：

①將膠粉加入瀝青，攪拌均勻后，在開始的一段時間里，隨著反應時間的延長，粘度呈現迅速增加的趨勢；到達某個時間，粘度達到最大值；之后，隨著反應時間的延長，粘度開始逐漸衰減。

②不同反應溫度下，粘度出現最大值的時間也不同，反應溫度為190℃時，粘度在45min時出現最大值為：2.7pa·s；反應溫度為180℃時，在150min左右時出現最大值為：3.3pa.s，由此說明，反應溫度越高，瀝青與膠粉的反應速度就越快，粘度出現最大值的時間就越早；反應溫度越低，瀝青與膠粉的反應速度就越慢，粘度出現最大值的時間就越遲。

③相比180℃反應溫度，190℃反應溫度下的膠粉與瀝青反應速率較快，但是它的粘度衰減速度也比180℃也較快，且6小時之后的粘度低于了1.0 pa.s，此時的粘度已不符合規范要求的可施工粘度，此時的橡膠瀝青已經不能使用，由此說明，采用190℃的反應溫度比采用180℃的反應溫度生產出來的橡膠瀝青可儲存時間短，即反應溫度越高，產出的橡膠瀝青現場可操作性就越不強。

五、結論

①橡膠粉摻量相同的情況下，基質瀝青的品質對橡膠瀝青的性能影響較大，主要表現在對180℃粘度、軟化點及彈性恢復這些指標的影響上，對針入度和5℃延度指標的影響不大。

②膠粉的來源對橡膠瀝青性能影響較大，因此膠粉來源不同，將使橡膠瀝青的性能發生較大變化。

③橡膠粉的細度對橡膠瀝青性能影響不大，因此我們今后選擇橡膠粉細度時，不應只根據其用途來選擇。

④加工橡膠瀝青的過程中，確定加工溫度和加工時間等參數時，不僅要考慮橡膠瀝青的性能，還要考慮到現場施工的可操作性，要想使橡膠瀝青的粘度盡快達到施工所需粘度，且能做到現制現用時，可將反應溫度控制在190℃以上，發育時間控制在45min左右；如果想要存儲的時間較長些，可將溫度控制在180℃～190℃，反應時間至少為45min，且剪切速率均為7000r/min。

參考文獻：

[1] 王旭東，李美江，路凱冀，等.橡膠瀝青及混凝土應用成套技術[M].北京：人民交通出版社，2008

[2] 查旭東，陳兆坤，季文廣.膠粉改性瀝青配比及性能試驗研究[J].長沙交通學院學報，2008，24（3）：24-27

作者簡介：

趙燦元，單位：云南華麗高速公路建設指揮部；學歷：學士。