廢舊輪胎橡膠粉對瀝青及混合料性能提升效果探究

劉建雄

摘 要：將廢舊輪胎橡膠粉依次按8%、12%、16%、20%等不同劑量摻入SK70#基質瀝青中，制備廢舊輪胎橡膠粉改性瀝青及混合料。開展瀝青三大指標、粘度、流變性能試驗及混合料高低溫及水溫性能試驗，探究廢舊輪胎橡膠粉對瀝青及混合料性能的提升效果。結果表明：該改性劑能明顯提升SK70#瀝青的高溫穩定性，緩解瀝青的老化情況;當其摻入量達16%時，對改性瀝青三大指標及粘度和流變性能改善達到最佳效果，同時能有效改善混合料高低溫及水穩性能。

關鍵詞：廢舊輪胎橡膠粉;針入度;軟化點;延度;粘度;流變性能

中圖分類號：TB 文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2020.30.068

0 引言

隨著我國經濟建設飛速發展，以廢舊輪胎為代表的工業垃圾逐年增加，有效利用廢舊輪胎橡膠粉，不僅可以變廢為寶，還能降低其對環境的污染。橡膠作為一種典型的高分子化合物，具備明顯彈性特性，其自身還具備良好的自粘和互粘性能，此方面性能明顯高于機質瀝青本身的粘度;同時，橡膠瀝青因具有良好的高溫性能、低溫性能、防止路面開裂、提高路面抗滑力等優良性能而廣泛應用于公路建設。本文主要探究SK70#基質瀝青摻配不同劑量廢舊輪胎橡膠粉后，對瀝青及混合料性能的提升情況，以期得出合適的橡膠粉摻量，給后續改性瀝青及混合料的制備給予建議，提高工程質量并創造經濟效益，實現變廢為寶并減少環境污染。

1 原材料及制備方法

1.1 原材料

1.1.1 基質瀝青

1.2 橡膠瀝青的制備

在180℃試驗溫度下，將SK70#瀝青加熱到流動狀態并轉移至反應罐，反應時間為60min，攪拌速率為2000rpm。在150℃恒溫條件下保溫60min左右。同時，將反應罐置于恒溫加熱攪拌器，依次緩慢加入8%、12%、16%、20%等不同劑量的廢舊輪胎橡膠粉改性劑，制備完畢后將其密封存放，冷卻1天后方可使用。

2 廢舊輪胎瀝青橡膠粉摻量對瀝青性能提升效果

2.1 針入度試驗結果及分析

不同劑量改性劑作用下，瀝青感溫性能指標結果見圖1。由圖1可知，改性后瀝青的PI指數隨膠粉摻量加大而逐步增長，改善了瀝青的感溫性能，當其摻量達到16%時，隨其摻量進一步增長，PI指數僅出現小幅提升。

2.2 瀝青軟化點測試結果及分析

SK70#基質瀝青摻加不同劑量廢舊輪胎橡膠粉后，其軟化點試驗結果見2圖;由圖2可知，瀝青軟化點隨廢舊輪胎橡膠粉摻量的增長而逐步提高，有效改善了瀝青的高溫性能，當改性劑摻量達到16%時，隨其摻量進一步增長，軟化點僅出現小幅增長。

2.3 瀝青低溫延度測試結果及分析

SK70#基質瀝青摻加不同劑量廢舊輪胎橡膠粉后，其低溫延度試驗結果如圖3所示;由圖3可知，瀝青低溫性能隨膠粉量的增大而出現提升，反應該改性劑的摻入提高了瀝青的柔韌性，強化其低溫性能，當其摻量達到16%時，隨其摻量進一步增大，延度不再出現明顯增長。

2.4 瀝青粘度測試結果及分析

粘度試驗結果如圖4示，從圖4可知，隨溫度的提高，瀝青粘度明顯下降，當溫度上升到160°時，下降趨勢出現減緩;隨改性劑摻量的增長，瀝青粘度性能出現好轉，從而為提高膠粉摻量及施工和易性產生便利。當改性劑摻量達到16%時，隨其摻量進一步增加，其改善效果幅度很小。

2.5 流變性能測試結果及分析

采用動態剪切流變儀研究廢舊輪胎橡膠粉改性瀝青的高溫流變特性，此次DSR的試驗條件為：應變為12%，角頻率為10rad/s，測試溫度分別為64℃。測試結果如圖5所示。由圖5可知，隨廢舊輪胎橡膠粉改性劑摻入劑量的增加，橡膠瀝青的車轍因子逐步提高，反映出該改性劑能顯著改善瀝青的高溫穩定性能。當改性劑摻量達到16%后，隨其摻量進一步加大，其車轍因子僅出現小范圍增長。

3 廢舊輪胎橡膠粉對瀝青混合料性能提升效果探究

結合以上研究結果，選取16%廢舊輪胎橡膠粉摻量后的改性瀝青進行AC-25瀝青混合料制備，最佳油石比選用4.0%，與SK70#基質瀝青制備的AC-25混合料進行高低溫及水溫性能比對分析。

3.1 廢舊輪胎橡膠粉對混合料車轍性能的影響

車轍試驗結果見表3所示。

從表3可以發現，摻入16%劑量的廢舊輪胎橡膠粉后，混合料動穩定度得到了近400%的提升，由此可見，添加廢舊輪胎橡膠粉后，顯著強化了混合料的高溫性能。

3.2 廢舊輪胎橡膠粉對混合料水穩性能的影響

從表4可以發現，摻入16%劑量的廢舊輪胎橡膠粉后，SM2提升約4.2%，SM提升約15%，SM1提升約16%，由此可見，添加廢舊輪胎橡膠粉后，顯著強化了混合料的水溫性能。

3.3 廢舊輪胎橡膠粉對混合料低溫抗裂性能性能的影響

低溫彎曲小梁試驗結果見表5。

從表3可以發現，摻入16%劑量的廢舊輪胎橡膠粉后，混合料在低溫下的破壞應變提升高了近17%，由此可見，添加廢舊輪胎橡膠粉后，顯著強化了混合料的低溫抗開裂性能。

4 結論

（1）廢舊輪胎橡膠粉能優化基質瀝青的高低溫性能，延緩瀝青老化;同時，瀝青粘度性能出現好轉，從而為提高膠粉摻量及施工和易性產生便利。（2）通過對比分析8%、12%、16%、20%等不同改性劑劑量下改性瀝青性能，發現廢舊輪胎橡膠粉的摻量與瀝青性能的改善情況不是呈線性關系，其存在最佳摻量。（3）摻入16%廢舊輪胎橡膠粉后，瀝青混合料在高溫抗車轍、低溫抗開裂及水溫等性能方面均有所提高，合理運用廢舊輪胎橡膠粉進行瀝青及混合料的制備，既有利于提高混合料的路用性能也可實現變廢為寶還能減小其對環境的污染，具有良好應用前景。

參考文獻

[1]田鑫新.橡膠瀝青膠結料性能影響因素研究 [D ].長安：長安大學，2016.

[2 ]朱浩然，蔡海泉，李峰，等.活性橡膠瀝青膠結料微觀結構分析 [J ].重慶交通大學學報（自然科學版），2016，（04）：35-39.

[3 ]石洪波，王洪國，廖克儉，等.廢橡膠粉改性瀝青配方與工藝條件研究 [J ].石化技術與應用.2005，（04）.

[4 ]王曉倩.廢橡膠粉改性瀝青的研究 [D ].烏魯木齊：新疆大學，2015.

[5 ]李曉燕，平路，汪海年，等.基于國內外試驗方法的橡膠瀝青性能測試 [J ].交通運輸工程學報，2015，（01）：10-17.

[6 ]洪海，程培峰.溫度作用下HDPE-橡膠粉改性瀝青應力吸收層防止反射裂縫性能 [J ].中國公路學報，2014，（12）：16-22.

[7 ]楊永順，曹衛東，李英勇，等.橡膠瀝青制備工藝及其性能的研究 [J ].山東大學學報（工學版），2008，（05）：10-13.

[8 ]洪海，程培峰.溫度作用下HDPE-橡膠粉改性瀝青應力吸收層防止反射裂縫性能 [J ].中國公路學報，2014，（12）：16-22.

[9 ]尹保華.影響橡膠粉改性瀝青性能的因素分析 [J ].公路與汽運，2010，（03）：57-59.