穩定型復合改性橡膠瀝青研究

王秋敏，熊保林

(廣西交通科學研究院，廣西　南寧　530007)

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穩定型復合改性橡膠瀝青研究

王秋敏，熊保林

(廣西交通科學研究院，廣西南寧530007)

為了提高橡膠瀝青的存儲穩定性能，文章采用添加外摻劑的方法制備復合改性橡膠瀝青，對20%和25%膠粉摻量的橡膠瀝青進行了性能試驗。研究結果表明：在25%膠粉摻量時，復合改性橡膠瀝青在具有較高性能指標的同時，180 ℃手持黏度大幅降低；和普通橡膠瀝青相比，復合改性橡膠瀝青高低溫性能指標均有顯著提升，且具有很好的存儲穩定性。

橡膠瀝青；復合改性；存儲穩定性；黏度

0　引言

隨著我國公路建設里程的增加，橡膠瀝青由于具有良好的使用性能、顯著的環境效益、社會效益及經濟效益等優勢，在路面鋪筑中的使用越來越廣泛。而普通橡膠瀝青在使用過程中需要即產即用，不能長時間存儲和運輸，這極大地制約了橡膠瀝青的推廣應用[1]。在普通橡膠瀝青中，膠粉吸收瀝青中的輕質組分產生溶脹，并在表面形成吸附界面層，進而形成膠粉聚合物之間的網狀交聯結構。由于膠粉聚合物具有相對較大的密度，在高溫靜置存儲的過程中會緩慢地發生沉降分離[2-4]。為了提高橡膠瀝青的存儲穩定性，研究者嘗試在橡膠瀝青中單獨或組合加入PE、促進劑、SBS、硫化劑等一系列添加劑，使橡膠瀝青的穩定性得到了不同程度的提高[5-8]，這表明通過添加外加劑的途徑來解決橡膠瀝青的存儲沉降問題是可行的。

本研究在橡膠瀝青的不同反應階段，分別加入促進劑、穩定劑和交聯劑等助劑，從而使制備的穩定型復合改性橡膠瀝青具有良好的性能指標和存儲穩定性。

1　復合改性橡膠瀝青制備與試驗

1.1原材料技術指標

瀝青材料選用泰普克70#A級基質瀝青，其主要性能指標檢測結果如表1所示。采用的膠粉為廣西交通科學研究院新材料公司生產的30～80目膠粉，此膠粉普遍應用于廣西區內橡膠瀝青的加工。外加改性劑由中交益通公司提供的聚合物改性劑T1、促進劑T2、穩定劑T3、交聯劑T4。

表1　泰普克70#A級基質瀝青主要性能指標測試結果表

1.2加工工藝和試驗方案

高性能復合改性橡膠瀝青采用外摻20%的膠粉，復合添加若干種化學改性劑制得。改性劑的外摻比例如表2所示。加工工藝為：首先將一定量基質瀝青升溫至180 ℃；然后加入T1并攪拌30 min；接著加入T3攪拌均勻后，同時加入膠粉和T2，在180 ℃的條件下攪拌40 min；最后加入T4，攪拌均勻后采用9 000 r/min的剪切儀剪切一定時間(剪切時間隨質量增加)，至此制得復合改性橡膠瀝青。普通橡膠瀝青是將基質瀝青加熱至180 ℃后加入膠粉攪拌1 h制得。

表2　復合改性橡膠瀝青配制比例表

為了研究復合改性橡膠瀝青的性能，制備20%和25%膠粉摻量的普通橡膠瀝青(P20、P25)，20%和25%膠粉摻量的復合改性橡膠瀝青(F20、F25)，分別對比它們的初始性能指標。為了進一步探究其存儲穩定性，將這幾種橡膠瀝青放入180 ℃烘箱中靜置18 h，分別測試其分層情況和性能指標，測試完成以后，將分層的試樣混合均勻后，再次測試其性能。

2　試驗結果分析

四種橡膠瀝青的試驗結果如表3所示。在180 ℃的烘箱中靜置18 h后，上下層測試結果如表4所示，混合均勻后測試結果如表3所示。

表3　四種橡膠瀝青性能測試結果表

表4　橡膠瀝青存儲18 h后測試結果表

對四種橡膠瀝青的測試進行對比分析，可以得到如下結果：

(1)除25%摻量的普通橡膠瀝青黏度不合格外，其它三種的性能均能滿足橡膠瀝青技術要求。

(2)和普通橡膠瀝青相比，在改性劑的作用下，復合改性橡膠瀝青的針入度、延度和彈性恢復都得到不同程度的提升，而其軟化點提升較大，20%膠粉摻量時能夠提高5 ℃的軟化點，其黏度仍保持在一個合適的水平。

(3)當膠粉摻量為25%時，普通橡膠瀝青的180 ℃手持黏度達到8 Pa·s，遠超出規范要求，無法應用于實際工程中，而復合改性橡膠瀝青不僅具有優良的性能指標，其180 ℃手持黏度為2.5 Pa·s，在提高膠粉摻量的同時，能夠降低黏度。

黏度和軟化點是評價橡膠瀝青性能的兩個關鍵指標，為了進一步對比四種橡膠瀝青的存儲性能，將橡膠瀝青的軟化點和黏度測試結果繪入圖1～3中，由圖可以得到如下結果：

(1)普通橡膠瀝青在180 ℃的環境下存儲18 h后，出現了明顯的分層現象。兩種試樣的上下層軟化點差分別為8.9 ℃和2.7 ℃，其上層軟化點已經不符合規范要求。這是由于普通橡膠瀝青中，膠粉聚合物在重力的作用下產生緩慢沉降，隨著存儲溫度和時間的增加，沉降分層現象會越來越明顯。相對應的黏度也出現了較大波動，且其下層黏度均超出規范要求。對于P25試樣，其在加工和存儲過程中的黏度均高于規范要求。

(2)復合改性橡膠瀝青在180 ℃的環境下存儲18 h后，并未出現明顯分層現象。兩種試樣上下層和原樣相比，其軟化點、180 ℃手持黏度等性能指標波動很小，這表明其在存儲時性狀基本沒有發改變。這是由于復合改性橡膠瀝青能夠形成穩定的網狀交聯結構，聚合物之間的交聯作用能夠維持整體保持平衡，從而保證其具有良好的存儲穩定性。

(3)在180 ℃的環境下存儲18 h，重新攪拌均勻后，20%膠粉摻量的普通橡膠瀝青的針入度增大，而其它性能指標均有降低；兩種復合改性橡膠瀝青存儲前后的性能指標差別很小，性能基本保持穩定。

圖1　存儲前后軟化點對比圖

圖2　存儲后分層軟化點對比圖

圖3　存儲后分層黏度對比圖

3　結語

通過對比分析普通橡膠瀝青和復合改性橡膠瀝青的性能測試結果，以及其存儲穩定性的試驗，可以得到以下結論：

(1)穩定型復合改性橡膠瀝青能夠有效改善橡膠瀝青的使用性能，在添加劑的作用下膠粉聚合物能夠形成持久穩定的交聯結構，確保橡膠瀝青在長時間存儲和運輸過程中性能和性狀的穩定。

(2)復合改性橡膠瀝青能夠維持一個較穩定的黏度，同時具有很好的性能，可以解決普通橡膠瀝青膠粉摻量過低的問題。

(3)普通橡膠瀝青生產完成后，需要盡快使用，如需存儲，需要配備攪拌設備，防止其在存儲過程中沉降變質，從而影響其使用性能。

綜上，穩定型復合改性橡膠瀝青具有良好的性能指標，能夠提高膠粉的摻量，同時其穩定性能夠保證長時間的存儲和運輸，對于橡膠瀝青的工廠化生產和大規模推廣具有重要作用。

[1]王騰.復合型膠粉改性瀝青膠漿及混合料性能研究[D].武漢理工大學，2014.

[2]李廷剛，李金鐘，李偉.橡膠瀝青微觀機理研究及其公路工程應用[J].公路交通科技，2011(1)：25-30.

[3]王笑風，曹榮吉.橡膠瀝青的改性機理[J].長安大學學報(自然科學版)，2011(2)：6-11.

[4]房斌，吳奇峰，張爭奇.橡膠改性瀝青存儲穩定性及改善措施研究[J].公路，2012(3)：203-207.

[5]肖鵬，張欽.不同溶脹反應時間下TOR橡膠瀝青性能變化規律的試驗研究[J].公路，2012(11)：83-86.

[6]常友功.穩定型橡膠改性瀝青及瀝青混合料路用性能的研究[D].山東建筑大學，2012.

[7]楊平文，楊元武，曹貴.SBS復合改性橡膠瀝青性能研究[J].公路交通科技(應用技術版)，2015(11)：115-116，127.

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Research on Stable Composite Modified Rubber Asphalt

WANG Qiu-min，XIONG Bao-lin

(Guangxi Transportation Research Institute，Nanning，Guangxi，530007)

To improve the storage stability of rubber asphalt，this article prepared the composite modi-fied rubber asphalt by adding the admixtures，and conducted the performance test on the rubber asphalt with 20% and 25% rubber powder content.The results showed that：at 25% powder content，the com-posite modified rubber asphalt has a higher performance index，while its 180℃ handheld viscosity is greatly reduced；compared to ordinary rubber asphalt，the high and low temperature performance index of composite modified rubber asphalt are both significantly improved，with good storage stability.

Rubber asphalt；Composite modified；Storage stability；Viscosity

2016-05-20

U416.218

A

10.13282/j.cnki.wccst.2016.06.007

1673-4874(2016)06-0024-03

王秋敏(1976—)，助理工程師，從事道路工程科研檢測工作；

熊保林(1990—)，助理工程師，從事道路工程科研檢測工作。