橡膠瀝青的粘度評價指標分析

田輝黎

（武漢市政工程設計研究院有限責任公司，湖北 武漢 430023）

橡膠瀝青的粘度評價指標分析

田輝黎

（武漢市政工程設計研究院有限責任公司，湖北 武漢 430023）

橡膠瀝青由于其充分利用廢舊橡膠的環保性特點而在道路中得到廣泛應用，為了確保其良好的使用性能，有必要對其性能的核心評價指標-粘度進行分析研究。因此，本文首先分析了國內外橡膠瀝青粘度的評價方法，然后通過試驗檢驗了現有的粘度評價方法的可行性，并提出了相關的建議。

橡膠瀝青；粘度；分析研究

廢胎膠粉、橡膠瀝青作為新型的路面材料用于瀝青路面，既可以改善路面使用功能，延長路面使用壽命，又可以解決廢舊輪胎“黑色污染”的環境壓力，符合當前我國建設節約型社會和發展循環經濟的政策。

1 國內外橡膠瀝青粘度評價指標

1.1 國外橡膠瀝青粘度評價

國外大多數的國家和地區對橡膠瀝青技術性能評價主要包括粘度、針入度（或錐入度）、軟化點以及彈性恢復四個方面。其中，粘度作為其技術性能的最主要指標。

1.2 國內橡膠瀝青粘度評價

對于國內橡膠瀝青技術指標評價體系主要以180℃粘度為主導、傳統聚合物改性瀝青評價體系為基礎，同時結合我國瀝青路用應用相關經驗和研究成果，參考國內外相關技術標準和規范制定。主要包括 180℃粘度、25℃針入度、軟化點、彈性恢復以及5℃延度這五大指標[1]。

2 粘度的測試實驗分析

粘度是用來描述液體流動難易程度的物理量。當相鄰流層存在著速度差時，快速流層力圖加快慢速流層，而慢速流層則力圖減慢快速流層，流層間的這種作用力稱為內摩擦力或粘性力[2]。常見的粘度測定方法通常有毛細管法、旋轉法、滑板粘度計和落柱式粘度計法以及流出杯法等。

2.1 測試實驗

本節選取由某公司生產的一種常用橡膠瀝青，其中橡膠瀝青的加工溫度為 180℃、加工時間為45min，膠粉摻量為21%，采用SC4-27號轉子，10r/min、20 r/min、50 r/min、100 r/min、150 r/min五個轉速以及回歸出 50%扭矩相對應Brookfield粘度，如圖1。同時求取橡膠瀝青不同儲存時間的粘度值作為樣本求取其標準差反映不同轉速對橡膠瀝青的區分度，如表1。

表1 不同存儲時間180℃粘度標準差

2.2 回歸分析

對于上述橡膠瀝青進行轉子轉速與相應粘度指標相關性回歸。對上述橡膠瀝青不同轉速與相應粘度結果回歸方程及相關性系數如表3所示。

可知，橡膠瀝青不同轉速與相應 Brookfield粘度指標滿足冪函數方程：Y=aX-b…（1） 。式中：X-Brookfield粘度儀轉速；Y-相應轉速條件下的粘度檢測指標；a、b-相應反映原材料特性的參數。由冪函數方程Y=aX-b可知，上文中由于隨著轉速的減小，Brookfield粘度儀對橡膠瀝青粘度的敏感性逐步變大，并不是由于采用較小的轉速時其誤差較大造成的。同時考慮橡膠瀝青粘度與扭矩的關系，對上述橡膠瀝青粘度以及相對應扭矩進行對數回歸。可知，橡膠瀝青不同轉速條件下對應粘度與扭矩的對數值具有較高的相關性，其粘度Y與對應的扭矩Z符合冪函數方程：

Y=αZ-β…（2）。式中：Z—特定轉速條件下橡膠瀝青粘度對應的扭矩；Y—特定轉速條件下橡膠瀝青粘度結果；α、β—相應反映原材料特性的參數。根據回歸結果，對比式（1）和式（2），可以看出，橡膠瀝青粘度與其轉速和扭矩皆存在冪函數關系。

表3 Brookfield儀轉速與相應粘度檢測結果回歸方程

表4 Brookfield儀不同轉速粘度與扭矩雙對數回歸方程

結合上文對于粘度定義的認識可以認為，這種粘度與扭矩和轉速的冪函數關系屬于材料的固有關系，即材料本身的粘度與測得的條件轉速和扭矩是無關的，僅與其自身粘性特性有關，然而粘度的度量值則需要通過特定轉速或扭矩條件下表現出來。總之，雖然對于不同測試條件下的橡膠瀝青的粘度所表現出來的數字有所差異，但其對橡膠瀝青粘度狀態的標準是一致的。

本文針對上述橡膠瀝青，采用Brookfield粘度儀和Haake粘度儀同時測定其180℃粘度，并進行相關性回歸，結果如圖2所示。

圖1 不同存儲時間180℃粘度

圖2 橡膠瀝青粘度

橡膠瀝青Brookfield粘度儀與Haake粘度儀檢測結果回歸方程及其相關性系數如表5所示。

表5 Brookfield粘度與Haake粘度回歸方程及相關性系數

由圖2及表5可知，對于同一種橡膠瀝青而言，Brookfield粘度與Haake粘度具有較好的相關性。對比兩種粘度檢測指標的相關性，具有一定的差異。這種差異與材料自身特征一定的關系，而更主要的與Haake粘度自身特點有關。相較于Brookfield粘度儀，Haake粘度儀更側重于使用的便捷性進而導致其檢測結果的變異性較大。

3 結論及建議

（1）基于上文對于表觀粘度的論述，結合我國橡膠瀝青加工及施工溫度一般為 180℃左右的工程實際，對于橡膠瀝青粘度的檢測溫度宜選用180℃。

（2）Brookfield粘度計測定橡膠瀝青的粘度選用SC-27#轉子，50%扭矩對應值。

（3）結合國內外對于橡膠瀝青粘度的要求值，參考我國對于SBS改性瀝青粘度指標的要求，在135℃下的粘度為1.8～3.0Pa·s的要求。

[1]沈金安.瀝青及瀝青混合料路用性能[M].北京:人民交通出版社,2003:145-146

[3]孫楊勇,張起森.瀝青粘度測定及其影響因素分析[J].長沙交通學院學報,2002,18（2）:67-70.

Analysis of the rubber asphalt viscosity evaluation index

TIAN Huili
(Wuhan municipal engineering design and research institute co.,LTD,Hubei Wuhan 430023)

Due to the environmental protection characteristics of full use of waste rubber,Rubber asphalt are widely used in roads.In order to ensure its good performance,it is necessary to analysis and research the performance of viscosity which is its core index.Therefore,this paper analyzes the evaluation methods of asphalt rubber viscosity all over the world,and then tests the feasibility of existing evaluation methods,and puts forward relevant proposals.

rubber asphalt; viscosity; analysis

U416

：A

10.3969/j.issn.1672-7304.2016.01.00

1672–7304(2016)01–00–0

（責任編輯：雷 君）

田輝黎（1989-），男，湖北潛江人，研究方向：道路工程 。