次氯酸鈉活化橡膠粉制備的橡膠瀝青路用性能研究

王 浩

(撫順市交通運輸發展服務中心 撫順市 113006)

目前橡膠瀝青主要用于路面的封層施工，用以控制反射裂縫的發展以及橋面鋪裝中的防水層，但橡膠瀝青仍然無法達到SBS或SBR等改性瀝青的效果。改善橡膠粉的性能和狀態從而提高橡膠瀝青路用性能已成為一個全新的思路，采用次氯酸鈉活化橡膠粉，對活化前后的瀝青性能進行了對比分析。

1 活化機理

廢胎膠粉材料表現為一種交聯結構，具有惰性表面。膠粉活化就是切斷表層材料的一些高分子斷鏈以及交聯鍵，增強其極性和反應性，使膠粉再一次塑化再生。在輪胎的生產過程中，會大量打開橡膠分子的雙鍵，妨礙了與瀝青的融合，活化會調整硫化體系，破壞膠粉中的硫交聯鍵，從而加深瀝青與膠粉的反應，提高兩者的粘結性，且不影響兩者的物理性能。

采用次氯酸鈉溶液活化橡膠粉是利用氣體的強氧化性使膠粉改性。

2 試驗概述

2.1 材料

(1)基質瀝青

基質瀝青采用遼寧盤錦中海油道路石油瀝青90號A級，瀝青指標見表1。

表1 基質瀝青主要性能指標

(2)橡膠粉

橡膠粉采用山東某公司提供的粒徑20目的常溫輪胎膠粉，性能指標見表2。

表2 橡膠粉主要性能指標

(3)活化橡膠粉

按1∶1的比例取次氯酸鈉500ml和500ml去離子水混合，配制成次氯酸鈉溶液，將適量橡膠粉加入到溶液中，啟動電動攪拌裝置，保持1000r/min的轉速攪拌1h，若橡膠粉都沉入活化溶液中則停止攪拌，若仍有懸浮，則增加攪拌時間直至全部沉入。

將溶液放置于電熱保溫箱中，控制溫度保持在40℃，浸泡48h后過1.18mm篩，將篩出的膠粉用去離子水沖洗干凈，置于60℃恒溫干燥箱中不少于6h直至恒重，干燥冷卻后所得的橡膠粉即為次氯酸鈉活化膠粉。

2.2 橡膠瀝青的制備

活化橡膠粉在使用前應始終置于干燥器內，若受潮應先置于干燥箱中以60℃干燥4h以上，然后人工敲散結塊部分，過1.18mm篩后用于試驗。

將裝有瀝青試樣的盛樣器放入恒溫烘箱中，調節至135℃保溫2h，表面無氣泡后通過0.6mm篩過濾，不等冷卻置于165℃的烘箱中保溫30min，達到溫度后立即取出置于恒溫加熱臺上，設置加熱臺控制溫度為180℃，開啟攪拌裝置，觀察溫度計，待瀝青溫度升到180℃時立即加入準備好的活化橡膠粉，保持攪拌器轉速為1000r/min，當瀝青溫度升回至175℃時開始計時，拌和過程中每過10min要適當移動攪拌葉保證拌和的均勻性，整個過程拌和物的溫度始終控制在180℃±5℃，拌和反應1h后停止攪拌得到活化橡膠瀝青，不等冷卻立即制備試樣開始各項指標的試驗。

3 試驗結果及分析

本次試驗選用了20目單一粒徑的橡膠粉，分別采用20%、25%、30%不同的摻量測定了所制的橡膠瀝青的軟化點、針入度、180℃旋轉粘度、5℃延度、25℃彈性恢復等指標，同時測定了相同摻量下未經活化處理的橡膠瀝青各項指標，試驗結果如下。

3.1 試驗結果

在相同膠粉粒徑下，研究不同摻量的活化膠粉和普通膠粉制備的橡膠瀝青性能見表3和表4，性能對比見表5。

表3 次氯酸鈉活化橡膠瀝青性能指標

表4 未活化橡膠瀝青性能指標

表5 膠粉經活化后橡膠瀝青性能對比

3.2 試驗結果分析

從表3和表4可以看出，膠粉的加入提高了瀝青的高溫穩定性，導致針入度減小，軟化點變大，粘度變大；由于廢胎膠粉的加入，使瀝青具有了橡膠的彈性，改善了瀝青的低溫脆硬性。由表5對比可知：

(1)軟化點

從試驗數據可以看出普通膠粉改性和活化膠粉改性都大大提高了瀝青的軟化點，且在相同粒徑下，活化膠粉的改性效果優于普通膠粉，且摻量越高越為明顯，表現為曲線斜率隨著摻量提高而增大，但提高的幅度有限，在20%的摻量下僅能提高2.57%，而在30%的摻量下可以提高6.88%。

(2)針入度

普通膠粉改性和活化膠粉改性橡膠瀝青隨著膠粉摻量的增加，針入度逐漸降低，瀝青的高溫穩定性逐漸變大，且在相同粒徑下，活化膠粉的改性效果優于普通膠粉。

(3)旋轉黏度

普通膠粉改性和活化膠粉改性橡膠瀝青隨著膠粉摻量的增加，黏度逐漸增大，且黏度增加的幅度隨著膠粉摻量的增加而加大，黏度曲線的斜率隨摻量增加而變大，尤其是摻量達到25%后尤其明顯。

同普通膠粉相比，活化膠粉的摻量在未達到25%時，兩者黏度的增加都不大，差異較小，活化膠粉的改性效果隨著摻量的增加而逐漸凸顯，在摻量達到30%時，降低幅度可以達到79.88%，由此可見，在膠粉采用高摻量時，活化處理可以有效改善橡膠瀝青的施工和易性。

(4)5℃延度

普通膠粉改性和活化膠粉改性都能有效地提高橡膠瀝青的低溫延性，且活化膠粉的改性效果優于普通膠粉，低溫延度越大，抗裂性能越好，橡膠瀝青材料的抗變形能力越強。

(5)25℃彈性恢復

膠粉活化后橡膠瀝青的彈性恢復性能明顯提高，由圖5可知，隨著摻量的增加，曲線逐漸平緩，橡膠瀝青的彈性恢復性能提高幅度逐漸變小，膠粉經過活化處理，表面具有較強的活性，在與瀝青的結合過程中，對輕質組分的吸收也會相應變大，彈性恢復性能就越好，進而減小了路面在荷載作用下的殘余變形，降低路面破壞。

4 結語

(1)活化橡膠粉與普通橡膠粉改性對瀝青性能的影響具有相似的規律：提高瀝青的高溫性能，表現為軟化點的提高、針入度的降低；增大瀝青的黏度；提高瀝青的低溫性能，表現為低溫延度的提高、彈性恢復性能的提高。

(2)與未活化處理的膠粉比較，活化處理進一步提高了橡膠瀝青的路用性能，在高溫性能和低溫性能上都有較明顯的提高。

(3)摻量越高，活化膠粉的改性效果越為顯著，尤其在摻量達到30%后，黏度有較大的改善，這為實現高摻量的橡膠瀝青提供了基礎。