廢舊橡膠粉及SBS復(fù)合改性瀝青性能試驗(yàn)

王永金

(貴州宏信創(chuàng)達(dá)工程檢測(cè)咨詢有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550014)

1 生產(chǎn)工藝介紹

對(duì)于橡膠改性瀝青，其生產(chǎn)工藝主要包含以下三種類型：第一種為簡(jiǎn)單攪拌；第二種為低強(qiáng)度攪拌；第三種為高強(qiáng)度攪拌，并進(jìn)行濕法處理。其中，第一和第二種生產(chǎn)工藝所得橡膠改性瀝青往往具有很高的黏度，且儲(chǔ)存穩(wěn)定性相對(duì)較差，這在一定程度上對(duì)其大規(guī)模應(yīng)用造成了影響和阻礙。而采用第三種生產(chǎn)工藝，則能從本質(zhì)上解決上述問題，并通過對(duì)剪切攪拌工藝的適當(dāng)改進(jìn)，并添加適量改性劑，在減小橡膠顆粒實(shí)際粒徑的同時(shí)，使其處在彌散狀態(tài)，另外，因橡膠材料可以不斷消融至瀝青當(dāng)中，使改性瀝青變?yōu)榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這樣能有效改善膠結(jié)料自身相容性，從而增強(qiáng)儲(chǔ)存穩(wěn)定性。

目前主要采用的工藝來生產(chǎn)橡膠改性瀝青。該工藝和以往的熱熔法有很大不同，借助經(jīng)改進(jìn)之后的剪切工藝完成瀝青生產(chǎn)。在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，由于橡膠與改性瀝青在抗剪切能力上存在一定差別，所以對(duì)改性瀝青要先在熱瀝青當(dāng)中完成剪切及溶脹，然后再和膠粉實(shí)施剪切和溶脹發(fā)育，通過這樣的處理，能使橡膠與瀝青粒子均被細(xì)致的研磨，使瀝青當(dāng)中橡膠的實(shí)際分布更加均勻，在保證改性效果的同時(shí)，改善儲(chǔ)存穩(wěn)定性。

2 性能試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)方案與結(jié)果

(1)采用40目橡膠粉按照15%的數(shù)量摻加時(shí)，橡膠改性瀝青各項(xiàng)性能試驗(yàn)結(jié)果為：25 ℃針入度(0.1 mm)為69.2，軟化點(diǎn)為62.2 ℃，5 ℃延度為13.5 cm，25 ℃彈性恢復(fù)量為75%，180 ℃黏度為2.1 Pa·s。

(2)采用40目橡膠粉按照20%的數(shù)量摻加時(shí)，橡膠改性瀝青各項(xiàng)性能試驗(yàn)結(jié)果為：25 ℃針入度(0.1 mm)為65.6，軟化點(diǎn)為65.5 ℃，5 ℃延度為16.6 cm，25 ℃彈性恢復(fù)量為81%，180 ℃黏度為2.4 Pa·s。

(3)采用40目橡膠粉按照25%的數(shù)量摻加時(shí)，橡膠改性瀝青各項(xiàng)性能試驗(yàn)結(jié)果為：25 ℃針入度(0.1 mm)為64.4，軟化點(diǎn)為63.8 ℃，5 ℃延度為17.2 cm，25 ℃彈性恢復(fù)量為79%，180 ℃黏度為2.9 Pa·s。

(4)采用60目橡膠粉按照15%的數(shù)量摻加時(shí)，橡膠改性瀝青各項(xiàng)性能試驗(yàn)結(jié)果為：25 ℃針入度(0.1 mm)為68.5，軟化點(diǎn)為61.5 ℃，5 ℃延度為14.8 cm，25 ℃彈性恢復(fù)量為78%，180 ℃黏度為1.7 Pa·s。

(5)采用60目橡膠粉按照20%的數(shù)量摻加時(shí)，橡膠改性瀝青各項(xiàng)性能試驗(yàn)結(jié)果為：25 ℃針入度(0.1 mm)為64.9，軟化點(diǎn)為63.2 ℃，5 ℃延度為18.4 cm，25 ℃彈性恢復(fù)量為82%，180 ℃黏度為2.4 Pa·s。

(6)采用60目橡膠粉按照25%的數(shù)量摻加時(shí)，橡膠改性瀝青各項(xiàng)性能試驗(yàn)結(jié)果為：25 ℃針入度(0.1 mm)為63.2，軟化點(diǎn)為66.5 ℃，5 ℃延度為18.2 cm，25 ℃彈性恢復(fù)量為84%，180 ℃黏度為2.6 Pa·s。

(7)對(duì)于SBS改性瀝青，其各項(xiàng)性能指標(biāo)為：25 ℃針入度(0.1 mm)為66.7，軟化點(diǎn)為76.5 ℃，5 ℃延度為37 cm，25 ℃彈性恢復(fù)量為87%，180 ℃黏度為1.2 Pa·s。

2.2 結(jié)果分析

(1)當(dāng)采用細(xì)度較高的橡膠粉時(shí)，若橡膠粉實(shí)際摻加量保持不變，則橡膠改性瀝青的針入度與軟化點(diǎn)均有所降低，但延度得到一定程度的提高。對(duì)橡膠改性瀝青自身改性效果進(jìn)行分析評(píng)價(jià)時(shí)，黏度是一個(gè)重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)橡膠粉的細(xì)度不變，摻加量增加時(shí)，橡膠改性瀝青的黏度增大。通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，橡膠粉細(xì)度不會(huì)對(duì)橡膠改性瀝青自身黏度造成太大的影響。因此，由于細(xì)度為40的橡膠粉比細(xì)度為60的橡膠粉便宜，所以從經(jīng)濟(jì)性角度講，采用細(xì)度為40的橡膠粉完成復(fù)合改性即可，這樣能在發(fā)揮良好改性效果的同時(shí)，有效降低經(jīng)濟(jì)成本。

(2)以上不同細(xì)度橡膠粉和不同橡膠粉摻加量的橡膠改性瀝青和常規(guī)條件下的SBS改性瀝青比較，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均有所提升，僅延度這一技術(shù)指標(biāo)稍顯不足，其根本原因在于橡膠顆粒自身，在試驗(yàn)時(shí)，未能完全進(jìn)行溶脹的部分橡膠顆粒周圍存在應(yīng)力集中，使橡膠改性瀝青形成后延度相對(duì)較小。此外，當(dāng)所摻加的橡膠粉細(xì)度較大時(shí)，所形成的橡膠改性瀝青自身延度有所增加。

(3)根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果和對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行的分析，結(jié)合工程實(shí)際情況，將最佳的摻配比例確定如下：基質(zhì)瀝青∶SBS∶橡膠粉=78∶2∶20。其中，橡膠粉采用細(xì)度為40的橡膠粉。

3 工程應(yīng)用檢測(cè)及評(píng)價(jià)

3.1 壓實(shí)特性

壓實(shí)特性實(shí)測(cè)結(jié)果如表1所示。

表1 壓實(shí)特性實(shí)測(cè)結(jié)果

現(xiàn)場(chǎng)鉆芯所得芯樣厚度均勻，無論是壓實(shí)度還是空隙率都能滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范的要求。

3.2 抗滑性能

構(gòu)造深度實(shí)測(cè)結(jié)果如表2所示。

表2 構(gòu)造深度實(shí)測(cè)結(jié)果

從表2數(shù)據(jù)可知，ARHM-13混合料構(gòu)造深度比SMA-13混合料小，但都滿足相關(guān)規(guī)范提出的要求。

3.3 平整度

試驗(yàn)段路面實(shí)際平整度比普通路面要好，這主要和級(jí)配類型相關(guān)，試驗(yàn)段所用混合料和SMA混合料相似，現(xiàn)場(chǎng)施工中基本不會(huì)發(fā)生離析，能有效提高路面實(shí)際平整度。

3.4 抗?jié)B性

試驗(yàn)結(jié)果表明，試驗(yàn)段實(shí)測(cè)滲水系數(shù)均小于120 mL/min，滿足相關(guān)規(guī)范提出的要求。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，試驗(yàn)表明，橡膠改性瀝青各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均與SBS改性瀝青相接近，甚至某些性能指標(biāo)還高于SBS改性瀝青，為了使橡膠改性瀝青充分發(fā)揮應(yīng)有的作用效果，建議采用基質(zhì)瀝青∶SBS∶橡膠粉=78∶2∶20的摻配比例。經(jīng)實(shí)踐，橡膠改性瀝青路面的壓實(shí)度、抗滑性、平整度和抗?jié)B性都能達(dá)到設(shè)計(jì)與規(guī)范提出的要求。