废胎胶粉改性沥青改性机理研究
胶粉改性沥青改性机理及针对存储稳定性的改善方案
胶粉改性沥青改性机理及针对存储稳定性的改善方案
本文针对橡胶粉改性沥青储存稳定性不足问题在基质沥青、橡胶粉特性、试验条件等方面提出了一系列改善离析现象的措施。通过改善措施可以增进橡胶粉改性沥青的相容性，有效改善橡胶粉改性沥青的储存稳定性。
标签：橡胶粉改性沥青；改性机理；存储稳定性。
一、研究背景及意义
众所周知，我国的道路沥青主要采用石蜡基原油炼制，沥青的温度敏感性较大，修成的路面往往夏天泛油发软，冬天发脆开裂，早期破坏现象较严重。据统计，全球每年报废轮胎约20 亿条，所以无害化、资源化地利用这些废轮胎将对我国经济的可持续发展、缓解环境和橡胶资源匮乏带来的压力起到较好的作用。而将废轮胎加工制成的橡胶粉作为改性剂添加至沥青中，制成分散均匀的改性沥青不但可以提高沥青的路用性能，还可以回收利用大量的废旧轮胎制品，为环保做出贡献，因此其前景被人看好。
二、胶粉改性沥青简介
（一）橡胶粉改性沥青定义
胶粉改性沥青，顾名思义就是将粉碎的橡胶粉加入到沥青中去，通过添加特定的添加剂，经过系列的工艺加工得到的改性沥青，属于聚合物改性沥青中的橡胶类改性沥青的范畴。
（二）胶粉改性沥青的优越性
废胶粉改性沥青混凝土路面在降低路面噪音，延缓反射裂缝，承载重交通量和抵抗不良气候方面都有明显的优势。
（三）胶粉改性沥青现存问题
橡胶源青的优越性非常突出，但也有局限性，如比常规改性历青造价高、生产及施工工艺要求严格、有气味、不能长期存放等。过去的研究主要集中橡胶改性历青及其路用性能室内评价方面，在橡胶粉改性历青路面施工工艺技术及质量控制，以及相关检测和验收指标等方面涉及比较少。
废胶粉改性沥青研究进展
废胶粉改性沥青研究进展
摘要：本文从储存稳定性及其离析机理、柔度与粘度、性能及其混合料等实验方面综述了国内外对废橡胶粉改性沥青的研究情况，并对它的利用情况进行了概括.
关键词:废胶粉;改性沥青;实验;综述
Abstract:Summary about storage stability,segregation mechanism,flexibility and viscosity,performance and wast rubber powder modified asphalt mixture experiment in the paper.At the same time,the use of crumb rubber modified asphalt has been summaried.
Key words:crumb rubber;modified asphalt;experiment;summary
废旧橡胶主要来源于废轮胎、废胶鞋、废胶管以及胶带等橡胶制品,其次来源于橡胶生产过程中产生的边角料及废品,属于工业固体废料[1]。橡胶是高聚物,分解需长达数百年的时间,危害生态环境。因此,废旧橡胶的循环利用成为各国解决废旧橡胶污染的有效途径之一。据统计,我国2002年废旧轮胎达到8000万条,并将以每年12%的速度增加, 2005年达到1.2亿条, 2010年将达到2亿条,因而废旧轮胎的处理已迫在眉睫。而将废旧橡胶磨细成胶粉用于改性道路沥青,不仅可改善沥青的高、低温性能,减少沥青路面的龟裂和老化,提高车辆的行驶安全和路面的使用寿命,还可以回收利用废旧橡胶,减少固体废弃物的污染。因此工业发达国家早已开展了废橡胶粉改性沥青的研究与应用
废旧轮胎橡胶改性沥青路面应用及施工工艺
废旧轮胎橡胶改性沥青路面应用及施工工艺
摘要：随着汽车工业的快速发展，我们面临着废旧轮胎的处理的问题，把废旧
轮胎应用于路面工程大家越来越得到大家的关注。SBR改性沥青的经济成本高于
橡胶沥青，在路面实际工程中应用废旧轮胎能够保环境，变废为宝，使噪音得到
降低，有可观的经济、环保和社会效益。
关键词：橡胶粉沥青；路面应用；施工工艺；质量控制
废旧轮胎属于工业固体废料，极难分解，危害生态环境。而将废旧轮胎磨细
成胶粉用于沥青改性，不仅可改善浙青的高、低温性能，还可以回收利用废旧轮胎，减少固体废弃物的污染。橡胶沥青混合料有许多优良的性能，它具有轻质、
弹性减震、降噪隔音、延性好、韧性强等优点，具有很好的应用前景。
一、废旧轮胎粉改性沥青的改性机理
（一）沥青胶体结构变化改性
纪奎江等认胶粉的添加，会使沥青的油蜡组分缓慢地扩散进入橡胶分子链段
的空隙中，胶粉会松动、脱离以至混容，形成稳定的不易产生分离的相容体系，
促使沥青胶体结构向溶凝胶型结构发育，导致感温性下降，其他性能也得到改善。
（二）胶粉颗粒体积溶胀改性
Nahass N C等认为：胶粉加人沥青后不发生化学反应，只是被沥青所溶胀的
胶粉分散在沥青中。随着胶粉掺量增加，当溶胀的胶粉形成相互贯通的网络时，
沥青的软化点会急剧上升，沥青会由低温脆性向弹性转变。随着胶粉掺量继续增加，当沥青成为非连续相分布在连续的橡胶相中时，软化点的升高变缓。影响胶
粉在沥青中溶胀的因素主要是胶粉的种类和粒径。
（三）胶粉颗粒降解改性
郭朝阳等认为：在熔胀过程中，还伴随有橡胶颗粒的脱硫和橡胶分子的降解
浅谈橡胶粉改性沥青性能的影响机理
收稿 日期： １ － ７ ２ ２ １ ０－５ ０
・
根据现代胶 体理 论 ， 于沥青 的苯溶 液具有 丁 哥尔现 由 象， 故证明沥青溶液也是一种胶体溶液。用超级显微镜对沥
１８・ ５
第 ｌ 期 ０
纪宗 良 ： 橡胶粉改性沥青性能的影 响机理 浅谈
总第 ２２ １ 期
组分经过渗透、 扩散进入胶 粉网络 ， 沥青质 相对含 量越来越 多， 从而使得沥青胶体 结构 向溶凝 胶型结构 发育。 （） ２ 胶粉颗粒通过凝胶膜连接 ， 形成半 固态连续相体系。 胶粉颗粒 吸收沥青 中的油分而熔胀 ， 部分恢复 了生胶性 质， 胶粉颗粒重新具有一定的粘性， 能够较均匀地悬浮分散 在沥青中 ， 并通过凝胶 膜相互 连接 ， 成粘度 较大 的半 固态 形 连续相体 系。这种混溶体 系不仅保持 了基 质沥青材 料 的主 要物理力学性质 ， 也在一定程度上恢复 了胶粉颗粒部分生胶 的粘性 和可塑性 ， 从而产生改性效果 。 （） ３ 部分胶粉颗 粒脱 硫 、 降解 ， 性成 分进 入沥 青胶体 活 体系。 在高温搅拌 条件 下 ， 部分胶粉颗粒的 网状结构适度氧化 裂解 ， 变成大量 的小体型网状结构和少量链状物。随着该反 应 的进行 ， 胶粉颗粒会与沥 青发生 物质交换 ， 粉颗粒 中的 胶 硫、 炭黑、 氧化硅 、 氧化铁等活性成分物质进入沥青胶 体体系 中， 起到改善沥青温度敏感 性 、 温性 能及耐老 化性能 的作 低 用 。值得注意的是 ， 反应是一个可逆反应 ， 脱硫 也就是说 ， 高 温下胶粉 中硫键 的断 开和重组是 同时进行 的 ， 因此在高温存 储过程 中， 胶粉改性沥青的性 能会 不稳 定。 （） ４ 大部分胶粉颗粒对普通沥青 的加劲作用 。 胶粉颗粒加入普通沥青 中可形成加劲结构 ： 胶粉颗粒 三 维随机分布 ， 构成连续相 ， 胶粉颗粒间靠凝胶膜连接 ， 点粘 节 结效力依赖 于温度 。但是 ， 熔胀后 的胶粉之 间没有强 的化 学 链接 ， 在混溶体系内部不 能形成整体性 的网络加劲结构 。 ２ 胶粉改性沥青的性能影响因素研 究 ２ １ 胶粉粒径对胶粉 改性 沥青性 能的影响 ． 胶粉颗粒用 目 数来表征其粒径的大小 ， 数越大其粒径 目 越小。试验 中胶粉颗 粒 的掺量 固定 为外 掺 ２％ ， ０ 粒径 分别 采用 ２ Ｏ目、 ４ 和６ Ｏ目 ０目。不 同胶 粉粒径 下胶粉 改性 沥青 的 性能试验数据示于表 ２ 。 表 ２ 不同胶粉粒径下胶粉改性 沥青 的性 能试验数据
废胎胶粉改性沥青影响因素探讨
２ １ １ 对 改性 沥青 软化 点 的影 响 ．．
性 失去 意义 。所 以废 胎胶 粉改 性沥青 的搅 拌 温度
选 定在 １０Ｃ 右较 为适 宜 。 ８ ￣左
搅 拌温 度对改 性 沥青 软化 点 的影 响试 验结 果
见表 ２ 。掺 入废 胎胶 粉 后 ，沥 青 的软 化 点 提 高 ，
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注 ：中 海 Ａ Ｈ一７ ０号 、斜 交 胎 ８ Ｏ目胶 粉 （ 量 ２ ％ ） 掺 ０ ；搅 拌 时 间 １ｈ 搅 拌 速 度 ７００ｒｍｉ。 、 ０ ／ ｎ
５０ ０ ） １５７
５ ５５ ຫໍສະໝຸດ Baidu １５ ６
３ 广 东 省 公 路 勘 察 规划 设 计 院有 限 公 司 （ 州 广
摘要
采用斜交胎和子 午胎 两种废胎胶粉对基质沥青 （ 中海 ７ Ｏ号沥青和 Ｓ ７ Ｋ ０号沥青 ）
进行改性 ，试验研 究结果表 明 ：胶 粉掺 量为 ２ ％ ，搅拌 温度 为 １０ ，废 胎胶粉 为斜 交胎 ０ ８℃ 时，改性沥青的高温稳定性、低 温抗 裂性 、弹性恢复性 能较基质 沥青有 明显提 高；胶粉 粒径 可根据技 术经济性选择合适的粒径等级；斜 交胎胶粉 的改性沥青性 能明显好 于子午胎胶粉 ； 从 高温性 能、感温性能及弹性性能指标来看 ，中海 ７ ０号改性效果 比 Ｓ ７ Ｋ ０号 沥青差 ，但 其低
橡胶改性沥青的研究与道路应用研究
橡胶改性沥青的研究与道路应用研究
海南方成建设工程集团有限公司
摘要：橡胶改性沥青是一种通过掺入废橡胶粉来提升沥青性能，橡胶改性沥
青结合料在城市道路工程中的应用，有助提升道路的使用寿命，同时也能让道路
强度、抗磨损、抗压等性能得到显著提升。本文简要阐述了橡胶改性沥青的发展
与应用现状，分析了橡胶改性沥青应用在城市道路工程中的技术要点，以供参考。
关键词：橡胶改性沥青；道路工程；应用
引言：随着汽车工业的飞速发展，汽车已成为城市中最常见的交通工具，汽
车数量的增加也让废旧轮胎的数量在不断增加，如何处理废旧轮胎也成为了治理
生态环境需要关注的问题之一。橡胶改性沥青技术的应用，可以让废旧轮胎得到
有效的利用，由于废旧轮胎中主要成分就是硫化橡胶，将这些硫化橡胶通过特殊
工艺处理加工成橡胶颗粒，再将其加入到沥青之中制备成沥青结合料，最终获得
的沥青结合料在弹性、伸缩性、耐低温等性能上就有更好的表现，将其应用在城
市道路工程之中，就能让城市的沥青路面质量得到显著提升。
1.
橡胶改性沥青的发展与应用
1.
橡胶改性沥青制备技术的发展
橡胶沥青制备技术的专利最早在19世纪40年代的英国注册，该制备工艺经
过不断的改进、调整，在上世纪70年代橡胶沥青制备技术已经基本成型并提出
了材料性能更好的橡胶改性沥青制备技术。进入21世纪后，橡胶改性沥青技术
已经广泛应用到了道路、公路工程之中，同时针对橡胶改性沥青制备技术也提出
了相应的评价参数标准，主要用于评价橡胶改性沥青材料的相位角差值剪切敏感性、黏度剪切敏感性等性能参数。而我国对橡胶改性沥青制备技术的研究始于上
废胶粉改性沥青研究进展
生产技术获得 了突破性进展。 目 前我国已具备生产 粒径 ０ １ ５ ｍ粒胶粉的成熟技术 ， ．７ ｍ 可以大量工业
化 工
技
术
与
开 发
第 ３ 卷 ７
化生产 ， 其价格远低于 Ｓ Ｓ Ｐ 、Ｂ Ｂ 、 Ｅ Ｓ Ｒ等改性 剂， 具 有很好的成本优势。在这种情况下 ， 广东 、 山东、 辽 宁、 北京 、 天津、 江西等省市都纷纷开展 了废橡胶粉 改性沥青 的应用研究 ， 并取得 了一定 的实践成 果。 随着“ 高油价” 时代 的到来 ， 以及废橡胶改性沥青技 术水平的 日 益成熟 ，十一五” “ 期间我 国废橡胶粉改 性道路沥青必将在道路建设 中得到更好 的推 广应
１９ 年起凡使用联邦经费的热拌沥青混合料都必 ９４ 须将 ５ ％的经费用于废橡胶 沥青混合料 ， 以后每年 再增 加 ５ ， ％ 直至 １９ ９７年达 ２ ％【 Ｏ 引。 美国现有 １０多家收集并 利用废橡胶 的加 工 ０ 厂， 其废轮胎 的利用率 达 ８ ％以上。近几年来 ， ０ 其 胶粉 的增 长率 高达 ６ ％， ４ 需求 量约 ３０ ｔ其 中 ２０ ｋ， ５ ％的胶粉 来 自废 轮胎 。美 国 ６家胶粉 改性 沥青公 ２
改性有关方 面的机构和学者发现 ， ７ 用 ％的胶粉改 性沥青 ， 会得到更 高的负荷强度 ， 且每增加 １ 份胶 粉， 可使改性体系的脆点下降 １ ℃。同时还发现 ， 由
橡胶粉改性沥青性能研究
１ 研 究背 景
２ 研 究 内容
随着 汽 车 工业 的发 展及 汽 车保 有 量 逐年 增 加 ，产 生 了一 个 新 的 问题 即废 弃轮 胎 的大 量堆 积 。大规 模 的废 旧轮胎 将会 带 来 巨大 的环 境 问
本 文 将 研 究 橡 胶 粉 与 沥 青 的 反 应 ，通 过
试 验 评 价 湿 法 橡 胶 改 性 沥 青 的性 能 ，并 进 行 相 对 应 的混 合 料 的 试 验 ，探 讨 废 轮 胎 橡 胶 粉
（ 抚州赣东公路设计院 ，江西 抚州 ３ ４ ４ ０ ０ ０ ） 摘 要 ：通过研 究废 旧轮胎 橡胶粉 与沥青的反应 及对 沥青性 能的影响 ，对橡胶粉 原材料 的生产工 艺提 出合理 的建
议 。研 究并论证 废轮胎橡胶 粉应 用于沥青改性及 沥青混合料 的可行性 和优势所在 ，探讨 常规沥青性 能指标和传 统试验 方法是 否适合于评价橡胶 粉改性沥膏 ｝ 生 能 ，可为橡胶粉改性 沥青 用于路 面沥青 混合料 的设计提供 参考。 关键 词 ：橡胶 粉 ；改性沥青 ；湿法 ；性能
ｐ ｈ ａ ｈ ｉ ｎ ｐ ａ ｖ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｓ ｐ ｈ ａ ｌ ｔ ｍｉ ｘ ｔ ｕ ｒ ｅ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｕｂ ｒ ｂ ｅ ｒ ｐ ｏ ｗｄ ｅ ｒ ； ｍｏ ｄ ｉ ｆ ｉ ｅ ｄ ａ ｓ ｐ ｈ ａ ｌ ｔ ； ｗｅ ｔ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ； ｐ ｅ ｆｏ ｒ ｍ ａ ｒ ｎ ｃ ｅ
胶粉改性沥青的生产及其在公路建设中的应用
未来，随着技术的不断发展，相信我们可以看到更多的创新和突破在胶粉应 用于沥青改性技术方面。
谢谢观看
参考内容
随着经济的快速发展和城市化进程的加快，我国对基础设施的需求不断增加， 这推动了建筑、道路、桥梁等行业的快速发展。在这些行业中，沥青作为一种重 要的建筑材料，被广泛应用于道路铺设、桥梁建设等方面。然而，传统的沥青材 料存在着许多问题，如耐久性差、易老化等，这限制了其应用范围。为了提高沥 青的性能，人们开始研究将胶粉应用于沥青改性技术中。
胶粉改性沥青的生产及其在公路建 设中的应用
01 引言
03 参考内容
目录
02 胶粉改性沥青的生产
引言
胶粉改性沥青是一种具有优异性能的建筑材料，在公路建设中具有广泛的应 用前景。本次演示将介绍胶粉改性沥青的生产工艺和流程，探讨其在公路建设中 的应用情况，并展望其未来的发展和应用前景。
胶粉改性沥青的生产
2、1物理混合方法阶段
在物理混合方法阶段，人们主要通过简单的混合设备将胶粉与沥青混合在一 起。这种方法比较简单，但是存在一些问题。由于胶粉的密度较小，容易在沥青 中沉淀，导致混合不均匀。此外，由于胶粉的添加量较大，往往需要大量的胶粉 才能达到预期的改性效果。这种方法虽然有一定的效果，但是存在着应用范围受 限的问题。
一、胶粉在沥青改性技术中的应 用
胶粉是一种由废旧轮胎等橡胶制品经过破碎、磨细等工艺制成的粉末状物质。 它具有很好的弹性、耐磨性、耐老化性等优点，可以显著提高沥青的性能。在沥 青改性技术中，胶粉主要作为添加剂加入到沥青中，通过与沥青的混合，改善沥 Biblioteka Baidu的物理性能和化学性能。
SBS胶粉复合改性沥青特性的研究
SBS胶粉复合改性沥青特性的研究
在SBS改性沥青中加入胶粉，不但可以提高沥青的弹性，改善沥青的高、低温性能，还可以扩大沥青的使用温度范围，同时废胶粉资源丰富、价格低廉、加工工艺简单，又不污染环境，还能实现废弃轮胎的资源化。综上可以看出，复合改性沥青的研究具有重要的经济意义、环保意义和社会意义，符合可持续发展的原则。
经济和交通运输业的高速发展，促进了高等级公路网的建设，使得改性沥青需求量与日俱增。
在众多的聚合物改性剂中，SBS是目前国内外应用最为广泛和成熟的一种。SBS是苯乙烯与丁二烯嵌段共聚物，苯乙烯段物理交联可改善沥青的抗高温永久变形能力，而丁二烯段赋予沥青一定的柔韧性。这种特殊的结构，使得SBS改性沥青具有良好的高温性能，同时低温性能也得到改善。SBS改性沥青路面已经很大程度上改善了基质沥青的性能，但也不可避免的存在一些缺陷，如低温脆性大、延度小、抗老化和抗疲劳性能差等。国内外道路建设的发展需要对沥青路面提出了更高的要求，不但希望铺筑的沥青路面能够做到“夏季不变形，冬季不开裂”，而且希望铺筑的路面具有较强的吸收交通噪音的能力，以满足重交通流量、高等级公路和城市交通的不同需要。实践证明，把橡胶粉加入到沥青中，可以在一定程度上弥补以上缺陷。胶粉改性沥青不但能够提高沥青的软化点，尤其在改善沥青低温条件下流动性，提高延度（尤其是低温条件下的延度）方面有着无可比拟的优势，增强沥青回弹变形能力。
因此，在SBS改性沥青中加入胶粉，不但可以提高沥青的弹性，改善沥青的
高、低温性能，还可以扩大沥青的使用温度范围，同时废胶粉资源丰富、价格低廉、加工工艺简单，又不污染环境，还能实现废弃轮胎的资源化。综上可以看出，复合改性沥青的研究具有重要的经济意义、环保意义和社会意义，符合可持续发展的原则。
废轮胎胶粉改性沥青在高速公路工程中的应用
料 ， 有很 强 的抗热 、 生物 、 机 械 性并 且难 以降解 。 具 抗 抗
利用 废 旧轮胎 胶 粉对 普 通沥 青 进行 改 性并 生 产路 用混
合料 是一种 减 少“ 色污 染 ” 黑 的有效 办法 。
工 程 应 用
布 鲁 克 费 尔 德粘 度 （７ １５℃） Ｐ ・ １ ４ ／ａＳ ～
胶粉 橡胶沥青 ＳＳ Ｂ 改性沥青 改性沥青 重交通沥 青
１ ８
～
旋 转 薄 膜 加 热 试 质 量 损 失 ／ ％ 验 １ ３℃ ８ ｉ 针 入 度 比 ／ ６ ５ ｎ ｍ ％
一 ． ～ ＋１ ０ １０ ． ≥６ ０
Ｏ １ ．２ ９ ． Ｏ９
ｌ． ２２
２ ５
１ ～ ２ ５ ５ Ｐ６—８ Ｇ ４ ２
Ｐ ７ － ８ Ｇ ０ ２
４ ６ ～ Ｐ ７－ ８ Ｇ０２
Ｐ ６ ２ ０７ － ８
延度 （ ５℃） ｃ ≥８ ／ｍ
美 国 ＳＲ ＨＰ计划胶结料性能分级试验 ７ — ２ ？ ０ ２ Ｇ
Ｐ ５－ ２ Ｇ８２
技 术 要 求 试验 结果 ５ ５ ０６ ． １． ３Ｏ
５ ． ９Ｏ ２２ ８
针 入 度 （５℃ ，Ｏ ， ） ｏ １ ｍ ４ ￣７ ２ ｌＯｇ ５ｓ ／ ． ０ ０ ｍ ≥０ ６ ． ≥ １ Ｏ
废胶粉改性沥青作用机理及性能研究
关 键 词 ： 路 ； 橡胶 粉 ；改性 沥青 ；橡胶 沥 青胶 结 料 ；改性 机 理 公 废 中 图 分 类 号 ： １ ． １ Ｕ４ ６ ２７ 文献标志码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ １ ６８ ２ １ ）５ ０ ８ ４ １７ —２ ６ （００ ０ —０ ８ —０
隙率高 的沥青 面层 与 空气 接 触 面 大 ， 青 因老 化 逐 沥 渐 发脆 ， 车辆 荷载 的反 复作用 下会逐 渐脆 裂 。 在 （ ）提高 沥青 面 层 弯 拉 强 度 ， 而 提 高 沥 青 路 ２ 从
［ ３ Ｊ Ｇ Ｆ Ｏ ０４ 公 路 沥青 路 面 施 工 技 术 规 范 ［ ］ ２ Ｔ ４ 一２ ０ ， ｓ． Ｉ － Ｊ Ｇ Ｆ Ｏ ０ ６公 路 路 基 施 工 技 术 规 范 ［ ］ － ］ Ｔ １ 一２ ０ ， ３ Ｓ． ［ ］ Ｊ Ｊ ３ — ９ ， 路 路 基施 工技 术 规 范 Ｅ ］ ４ Ｔ Ｏ３ ５公 ｓ．
与 汽 运 ，０ ４ ３． ２ ０ （）
总之 ， 高压 实度 标 准后 ， 但 减 小 了空 隙 率 ， 提 不
预防 了水 害 ， 还提 高 了沥 青砼 的弹 性模量 ， 增加 了强
度 ， 而防止各 种早期 病 害 的发 生 。 从
参 考文献 ：
［ ］ Ｊ Ｇ Ｆ ０ １ ２ ０ ， 路 工 程 质 量 检 验 评 定标 准 Ｉ ］ １ Ｔ ８／－ ０４公 ｓ
废旧胶粉改性沥青工艺控制
收稿日期))作者简介季国庆(6)),男,安徽无为人,高级工程师,研究方向为沥青材料与道路工程。
废旧胶粉改性沥青工艺控制
季国庆,陈风波,冯
虎
(东营市公路管理局,山东东营
257000)
摘要:从胶粉改性沥青机理入手,通过改善胶粉改性沥青加工工艺,优化了橡胶粉改性沥青的个别指标,并且认为胶粉剂量、拌和温度、拌和时间是胶粉沥青生产工艺关键控制参数,解决了橡胶粉沥青储存稳定性及工厂化生产的难题。关键词:废旧橡胶粉;改性沥青;工艺;稳定性中图分类号:U416.217
文献标识码:A
D iscussi on on the co n trol of t he recycled tire rubber mod ified asphalt tec hnol ogy
J I Guo -qi ng,C H EN F eng-bo ,FENG H u
(H igh way Manage m e n t o f Do ngyi ng ,Shan d o n g D o n gy i ng
257000China )
Ab stract :Th is text starts fr o m t h e m ec h a n i s m of t h e rubber mod ified asphal,t
th r ough m i prov i ng the process
tec hnology of t h e mod ified asphalt to optm i iz e t h e i nd i v i dual i nd icators of t he r ubber m od ified asphal.t It concl uded that the tire rubb er dose ,cu ring te m perat u re and m ix tm i e ar e critical f or p r eparation of asphal.t It
我国废橡胶粉用于沥青改性的研究及应用
蔡银 锁等＿将再 生橡胶 、 ２ ｌ ＿ 废橡胶 与高蜡 沥青卷材 经 混合 、 塑炼 、 混炼 、 再硫 化 、 压片等工序 制成了橡胶一 高蜡沥青 防水卷 材 ， 并对各材料 的配 比和性能进 行 了
增加 ， 且高温粘度过 大时 ， 可通过添加分散稳定剂加 以
胶粉 对沥青 性能 的改 善情 况是 国内研究 的主要
内容之一。郭朝 阳等嘲 利用荧光显微镜 、 红外光谱等微
观结构试验 的分析方法 ， 研究 了废胎胶 粉改性 沥青 的 机理 ， 证明了沥青通 过与胶 粉混溶 ， 其可塑性 、 粘度 、 温
石洪 波等㈣以辽河 Ａ 一 ０沥 青为 基体 制备 了胶 Ｈ９
分析 了胶粉 改性沥青 的路用性 能及 各种 因素 ， 试验研 究表 明， 通过加入胶粉 ， 沥青路面 的抗高温软化及低 温 开裂性得 到了 明显改善 ， 且耐磨性和抗 老化性均有 并 所提高 ， 延长 了路面的使用 寿命 。
我 国废橡胶粉用于沥青 改性的研究及应用
由于 已经 广泛 应用 于公 路和建 筑 领域 的石 油 沥
抗裂性 及柔性有所 提高 。根据水稳定 性试验数 据 ， 胶 粉改性沥青的冻融劈裂抗拉强度 比高达 ９ ． ０２ ％。
废旧轮胎橡胶粉改性沥青影响因素研究
轮 胎 胶 粉 改 性 沥 青 的 常 温 和 高 温性 能要 优 于 小车 轮 胎胶 粉 橡 胶 沥青 ， 宜选 ２ ０ 目货 车轮 胎胶 粉 进 行 基 质 沥 青 改性 ； 随
胶粉掺量增加 ， 橡 胶 沥 青 的 弹 性 恢 复 和 粘度 明显 提 高 ， 考虑 施 工粘 度 要 求 ， 橡 胶 粉 的 掺 量 最 大 不 能超 过 ２ ０ ％； 过 高 的拌
ＤＯ１ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｉ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７１ —３ ６ ９ ９． ２ ０ １ ３ ． ０ ３ ． ０ １ ６
将废 旧轮胎 橡胶 制备成 橡胶 粉 ，通过 一定 的生 产工 艺将其 加入 到沥青 或混 合料 中 ，形成 改性 沥青
其 含 水率 为 ０ ． ６ ％， 现 场 筛分 结 果 如 表 １ ， 满 足技 术 要求 。
为分 析 胶 粉 种 类及 细度 对 橡 胶 沥 青 改性 效 果 的影 响 ， 分 别 采用 货 车和小 汽 车两 种不 同 种类 的废
（ ２ ） 从 小 车胶 粉改 性 沥青 和货 车胶 粉 改性 沥 青 的 试验 结 果 可 知 。 同 一 细度 条 件 下 ， 货 车胶 粉 改 性 沥青 的 性能要 优 于小 车胶 粉 改性 沥青 ， 抗 疲劳 性 能 Ｇ ＇ ｓ ｉ ｎ ６也较 好 ； 从 低 温蠕 变 劲 度 Ｓ来 看 ， 货 车 胶 粉 改性 沥青 也 比小 车胶 粉改 性 沥青 优 ； 从弹 性恢 复 来 看， 货 车轮胎 同样要 比小 车 轮胎 的弹 性恢 复性 能 要
废胎胶粉橡胶沥青改性机理研究
剂， 在高 温下 扩散 至橡 胶颗 粒 中 。除沥 青烯外 ， 橡
胶 可 以吸收所 有其 他类 型 的沥 青组分从 而使剩 余 的沥青 含有较 高 比值 的沥青 烯 。 ｊ １ ２ 显 微结 构分 析 ． １ ２ １ 红外 光谱 试验 及分 析 ．． 图 ｌ 是橡 胶 沥青 的红外 光 谱 图。橡 胶沥青 是
沥 青 含有 ４个 主 要 组分 ， 分别 为 ： 沥青 烯 、 树 脂、 芳香族 、 和 物 。沥 青 烯 是 高度 极 性 的、 合 饱 复
的芳香族 材 料 ， 有很 大 的分 子 量 。沥 青烯 可 形 具 成 胶质粒 子 ， 由分 散 在 介 质 中的极 性 树 脂将 胶 质 粒 子胶溶 起来 ， 散 介 质 主要 由芳 香 族 和饱 和 剂 分 构 成 ， 表具 有最低 分 子量 的沥 青部分 ， 代 沥青烯 可
对 上述 问题 ， 采取 行政 手段 限制超 载 车辆外 ， 除 道
本研 究 中采用 了红 外光 谱 、 Ｓ 、 Ｄ Ｃ 荧光 显微 镜
来研 究基 质沥 青 、 改性 剂 、 改性 沥青 的微 观结构 和 聚 集态结 构及 分布 情况 ， 由此探 求改 性机理 。 并 １ １ 四组分 分析 ．
续 的 网结 构 ， 些 沥 青 被 称 作 胶 凝 或 “ Ｌ 型 沥 这 ＧＥ ” 青 。 因此 提 高 沥 青 中 沥 青 烯 的 含 量 并 降 低 软 沥 青 质 含 量 可 产 生 较 坚 硬 的 、 粘 稠 的 “ Ｅ ” 结 合 较 Ｇ Ｌ 型
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文章编号:1671-2579(2008)02-0172-05
废胎胶粉改性沥青改性机理研究
郭朝阳,何兆益,曹 阳
(重庆交通大学,重庆市 400074)
摘 要:借助荧光显微镜、红外光谱等微观结构试验的分析方法,研究废胎胶粉在沥青中的改性机理。高温条件下,胶粉在沥青中吸收轻组分,并溶胀、脱硫和降解,同时胶粉中的活性物质进入沥青胶体体系中,达到改善沥青温度敏感性、老化性能的效果;常温及低温条件下,废胶粉改性沥青中未溶解的胶粉颗粒起到增强沥青的弹性性能和提高其抗裂性能的作用。了解废胎胶粉改性沥青的改性机理,为合理应用废胶粉改性沥青提供理论支持和技术保障。
关键词:改性沥青;改性机理;微观结构
收稿日期:2007-08-01
作者简介:郭朝阳,男,硕士研究生.E -mail :zhaoyang226@
废胶粉改性沥青是以沥青作为橡胶粉的分散剂,将高剂量的硫化橡胶粉与沥青在高温条件下混溶制成的一种改性沥青。橡胶粉的掺入改善了沥青的高低温性能、弹性性能及抗老化性能,提高了沥青的路用性能指标。另一方面,橡胶粉大量用于公路工程中,可以有效解决大规模废旧轮胎带来的固体废弃物污染问题,且废胶粉改性沥青相对其他改性沥青成本低廉,可降低筑路成本,具有显著的环保效益和社会经济效益。弄清橡胶粉在沥青中的作用机理,可以为合理应用废胶粉改性沥青提供理论支持和技术保障。
橡胶粉与沥青之间的相互作用十分复杂,目前橡胶粉与沥青之间的相互作用机理尚未研究清楚,综合国内外的研究成果,主要有下述几种观点。
(1)物理共混说。橡胶粉加入到沥青中后,橡胶粉的分子受到沥青组分中芳香烃、饱和烃的作用发生溶胀和溶解,而均匀分散在沥青中形成共混体系。在物理共混中没有发生化学作用,仅仅是物理作用。
(2)网络填充说。橡胶粉加入到沥青中后,橡胶粉分子受到沥青中油分和芳香分的作用而被分开,发生溶胀和部分溶解过程,然后是扩散和溶胀胶团粒的分散过程,使橡胶粉以微粒或丝状随机分布在沥青基体中。
(3)化学共混说。沥青中不仅有烷属烃、烯属烃和芳香烃,还含有极性和非极性化合物,存在着羟基、
脂基等有机官能团,可以和许多物质发生化学反应,产生化学交联或化学加成,生成新的化学键的结合,在废胶粉改性沥青中加入硫化剂使橡胶发生硫化反应,可以形成硫化的大分子网络结构。
(4)溶胀降解说。在较低的温度下橡胶粉在沥青中溶胀,在较高温度下,橡胶分子间的交联网络被打破,发生脱硫、降解反应。
这些学说所论及的橡胶粉与沥青的相互作用,在其共混过程中都有可能存在,只是程度不同。这与橡胶粉的成分、沥青的品质、添加剂的种类以及加工方式等因素有较密切的关系。
本文将结合微观结构分析试验及废胶粉改性沥青性能试验的结果,分析探讨废胶粉改性沥青的改性机理。
1 沥青及胶粉的组成和结构
1.1 沥青的组成及结构
沥青是一种有机分子的复杂混合物,其化学成分和分子量是多变的。由于沥青是从原油提炼出来的,根据其来源不同其成分具有很大变化。然而尽管沥青很复杂,已经确定了的分析技术将其分为4个主要组分:沥青质、胶质、芳香分、饱和分。根据沥青各个组分的数量及胶体芳香化的程度,决定了胶体的结构类型。
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第28卷 第2期
2008年4月
当油分(饱和分+芳香分)和胶质足够多时,沥青质形成的胶团全部分散,胶团能在分散介质的粘度许可范围内自由运动,这种沥青称为溶胶型沥青。其特点是胶体结构中的沥青质较少,芳香分较多,因此,具有良好的粘结性,但温度敏感性较强。
当油分(饱和分+芳香分)与胶质很少时,由沥青质形成的胶团浓度相对增加,相互之间靠较近,胶团会形成不规则的骨架结构,胶团移动比较困难。这种沥青称为凝胶型沥青.其特点是弹性好,温度稳定性好。
介于这两者之间的沥青就称为溶凝胶型沥青。这种沥青比溶胶型沥青稳定,粘结性和感温性都较好。
1.2 废旧轮胎橡胶粉的组成及结构
胶粉按其粒径的大小可分为粗胶粉:0.425mm 以上(40目);细胶粉:0.425～0.180mm(40～80目);微细胶粉:0.180～0.075mm(80～200目)。改性道路沥青主要用精细胶粉。
精细胶粉主要是由废旧斜交胎破碎而制得,成分主要为天然胶(NR)和丁苯胶〔SBR)等。其橡胶烃含量在55%左右。
天然橡胶是植物的产品,在含胶的器官中生成的,即生成于乳管和含胶细胞中。具有类似于异戊二烯(C5H8)的实验式,并被看作是异戊二烯的某种多聚体(C5H8)n。也有人认为,天然橡胶是由异戊二烯基或者具有橡胶性质的异戊烯基聚合而成。
丁苯橡胶是丁二烯和苯乙烯的共聚物,其玻璃化温度为-60℃,与SBS同族,二者差异为丁二烯含量不同。用维茨法测定的丁苯橡胶的不饱和度,并不超过理论的89%,这表明聚合物结构中含有支链,同时分子链还带有横键。与天然橡胶一样,丁苯橡胶也不能完全溶于溶液中,就是由于分子链中有支链存在的缘故。
2 微观结构研究手段及结果分析
目前对沥青及改性沥青微观结构的分析,国内外普遍采用红外光谱图或核磁共振技术分析沥青及改性沥青中的分子结构及官能团的变化;用电子或荧光显微镜研究改性剂在沥青中的分布情况。本研究中采用了红外光谱、荧光显微镜来研究基质沥青、橡胶粉、改性沥青的微观结构,并由此探求改性机理。
2.1 荧光显微镜试验观测及分析
聚合物改性沥青中的聚合物有一个特点:当聚合物溶胀在软沥青质中形成聚合物相后,其聚合物相在受到短波光波激发时可以发射出波长较长的光。而沥青相则不激发出任何光,因此在荧光显微镜下可以清楚地分辨出聚合物相(黄色)和沥青相(黑色)。由于是使用反射光场,因此不会破坏聚合物相在沥青中的形态,从而可以真切地观测到聚合物相在沥青中真实的相态结构。
利用荧光显微技术可以分析改性沥青的相态结构。改性沥青的相态结构是指聚合物在沥青中的分布形式,主要包括聚合物颗粒形状、大小、分布均匀程度以及沥青相与聚合物相的连续情况。改性沥青的相态结构在很大程度上决定了改性沥青热储存稳定性及其他性能。
为增强对比性,本文选取两种不同粒径的橡胶粉细碎胶粉和精细胶粉,改性同一种基质沥青,掺量都为15%,生产工艺为基质沥青加热到170℃以上,用快速剪切机高速搅拌,速率为13000r/min,边搅拌边加橡胶粉,搅拌时间为45min。制备两种改性沥青的荧光显微镜片,采集图像,如图1、2所示
。
从图像可以直观地看出胶粉在沥青中的分布和发育状况,胶粉表面绝大部分已被沥青中的轻组分所溶胀,少量轻质组分深入了胶粉内部。橡胶粉在与沥青高温充分混合状态下吸收沥青轻质组分而熔胀,同时在颗粒表面形成沥青质含量很高的凝胶膜。废胶粉改性沥青中橡胶粉掺量通常为15%～25%,熔胀后橡胶粉体积达到胶结料的30%～40%,橡胶粉颗粒通过凝胶膜连接,形成一个粘度很大的半固态连续相的体系。
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2期 废胎胶粉改性沥青改性机理研究