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标题	基于高温性能的轮胎橡胶粉沥青结合料适用性研究
范文	徐希娟++李晓娟+周新锋?? 摘要：为了研究橡胶沥青和橡胶粉改性沥青这两种材料的适用性，通过研究20目、30目、60目橡胶粉在不同添加量下的橡胶粉沥青结合料的软化点和粘度，进行了基于高温性能的相关适用性研究。结果表明：橡胶沥青的高温稳定性较橡胶粉改性沥青稍好，尤其是粘度较大，适用于对粘度要求较高的沥青混合料类型。 关键词：橡胶粉改性沥青；高温性能；粘度；适用性 中图分类号：U414.1文献标志码：B 0引言 中国已成为轮胎第一生产大国，废旧轮胎的产量居世界第一位，因此废旧轮胎的回收利用已成为人们关注的重大环保课题。 将废旧轮胎加工成橡胶粉应用于路面工程，已经成为废旧轮胎回收利用的一种有效措施[12]。 目前，将橡胶粉应用于沥青路面面层胶结料主要有两种形式，一种是橡胶沥青，另一种是橡胶粉改性沥青。依ASTM（美国材料与试验协会）的定义，所谓橡胶沥青（Asphalt Rubber），是由沥青和废轮胎橡胶粉（有时视需要另加添加剂）均匀拌和而成，用作铺筑路面的粘结料。此种粘结料中的橡胶粉应与高温的沥青充分接触拌和，使橡胶颗粒的体积膨胀后才能使用。橡胶粉改性沥青指的是橡胶粉、沥青和其他某种聚合物改性剂共同拌和得到的产物[3]。 研究表明，橡胶沥青和橡胶粉改性沥青在改善路面性能方面均表现出优良的使用性能，但未见这2种材料适用性研究的相关报道[46]。本文基于高温性能研究轮胎橡胶粉沥青结合料适用性，以期为建设单位及工程单位合理选择材料、正确设计材料配方及配合比设计提供理论及实践指导。 1试验用原材料 采用20目、30目、60目废胎胶粉进行沥青改性试验，基质沥青性能及橡胶粉级配的试验结果分别见表1～4。 2轮胎橡胶粉沥青结合料高温稳定性的适用性分析 研究资料表明：与橡胶沥青和橡胶粉改性沥青高温性能关联性最好的指标是180 ℃布氏旋转粘度和软化点。现将不同影响因素下橡胶沥青和橡胶粉改性沥青的180 ℃布氏旋转粘度和软化点列入表5，并绘制相应的柱形图，如图1、2所示。 从表5和图1可以看出，不管是对橡胶沥青还是对橡胶粉改性沥青而言，在胶粉掺量小于20%时，其软化点和粘度随着胶粉掺量的增加而增大，但 当胶粉掺量超过20%时，2个指标值则相应减小。因此，胶粉掺量为20%时橡胶沥青和橡胶粉改性沥青的高温性能最佳，其值为临界值。 另外，橡胶沥青的高温性能较橡胶粉改性沥青的高温性能稍优，其软化点比橡胶粉改性沥青高约45%，粘度比橡胶粉改性沥青高约336%。 从表5、图2可以看出，不管是对橡胶沥青还是对橡胶粉改性沥青而言，在胶粉为30目时，其软化点和粘度随着胶粉掺量的增加而增大，但当胶粉超过30目，相应的值又开始减小。因此，胶粉细度为30目时橡胶沥青和橡胶粉改性沥青的高温性能最好，其值为临界值。 另外，不管采用哪种胶粉，橡胶沥青的软化点和粘度均稍高于橡胶粉改性沥青。 总而言之，出于不同目的，胶粉粒径有不同的选择。如用于防水或封层时，出于经济上的考虑，通常选用较大粒径，因为此时胶粉主要起阻碍沥青流滑、变型及增稠吸油的作用，较大的粒径效果更佳。若橡胶沥青是用于不同类型的混合料，如 AC 系列，胶粉粒径就不宜过大，否则油膜会偏厚，高温时易变形产生车辙；若混合料结构为AR或SMA结构，胶粉粒径可以稍大，代替部分细集料用于填充空隙，同时胶粉对沥青的增稠作用可以增加混合料的高温抗车辙能力[710]。但仅靠橡胶沥青的贡献，抗车辙能力的提高幅度有限，因此，混合料抗车辙能力的改善仍主要依赖于集料间的嵌挤作用。 对于AC型沥青混合料，建议采用30～40目及以下目数的胶粉（可根据工程具体情况而定），而AR或SMA结构类型混合料可考虑采用不小于60目的胶粉。 从表5、图3可以看出，就软化点而言，不管采用何种基质沥青，橡胶沥青的软化点均稍高于橡胶粉改性沥青。不同基质沥青的橡胶沥青和橡胶粉改性沥青软化点高低排序为：SK90#最高，克拉玛依90#次之，壳牌90#最低。这也是几种沥青的高温稳定性的排序。 图3不同基质沥青橡胶沥青和橡胶粉改性沥青软化点和粘度对比 壳牌90#沥青的橡胶沥青和橡胶粉改性沥青粘度最高，SK90#沥青的橡胶沥青和橡胶粉改性沥青粘度次之，粘度最低的是克拉玛依90#沥青制备的橡胶沥青和橡胶粉改性沥青。但仅从粘度指标来考虑，几种基质沥青生产的橡胶沥青和橡胶粉改性沥青粘度差别不大。 3结语 （1）橡胶沥青的高温稳定性比橡胶粉改性沥青稍好，粘度较大，适用于对粘度要求较高的沥青混合料，如开级配和断级配沥青混合料；而橡胶粉改性沥青的高温稳定性稍逊或与橡胶沥青相当，但其粘度适中，利于施工，且适用的混合料类型相对宽泛，不仅适用于开级配、断级配，也适合密级配沥青混合料。 （2）通过调整橡胶粉掺量可以提高橡胶沥青和橡胶粉改性沥青的高温稳定性能，在对高温性能要求高的路段，可采用20%胶粉掺量，高温性能要求稍低路段考虑降低胶粉掺量，但当胶粉掺量超过20%，再通过增加其掺量的方法增强其高温性能是行不通的。 （3）对于AC型沥青混合料建议采用30～40目及以下的胶粉（可根据工程具体情况而定），而AR或 SMA结构类型混合料可考虑采用60目及以上的胶粉。同时，对高温性能要求高的路段，可优先考虑采用30目胶粉。 （4）不同基质沥青的橡胶沥青和橡胶粉改性沥青软化点高低排序为：SK90#基质沥青所制备的橡胶沥青和橡胶粉改性沥青最高，克拉玛依90#次之，壳牌90#最低。建议在以车辙为主要病害和交通量大的路段优先考虑采用SK90#基质沥青作为母体沥青。 参考文献： [1]李如林.我国再生胶市场需求与预测[J].中国橡胶，2002，18（5）：2025. [2]袁德明，刘冬，廖克俭.废旧胶粉改性沥青研究进展[J].合成橡胶工业，2007，30（2）：159162. [3]叶智刚，孔宪明，余剑英，等.橡胶粉改性沥青的研究[J].武汉理工大学学报，2003，25（1）：1114. [4]黄彭，吕伟民，张福清，等.橡胶粉改性沥青混合料性能与工艺技术研究[J].中国公路学报，2001，11（S）：47. [5]黄文元，张隐西.道路路面用橡胶沥青的性能特点与指标体系[J].中南公路工程，2007，32（1）：111114. [6]王笑风，曹荣吉.橡胶沥青的改性机理[J].长安大学学报：自然科学版，2011，31（2）：611. [7]李想.废旧轮胎橡胶粉双复合改性沥青及混合料性能研究[D].长沙：长沙理工大学，2001. [8]曹贵昌.废橡胶粉改性沥青性能及其影响因素的研究[D].北京：北京化工大学，2008. [9]赵静.胶粉与胶粉复合改性沥青的性能研究[D].长沙：长沙理工大学，2008. [10]伊继明.活化废胶粉改性沥青存储稳定性及抗老化性能研究[D].扬州：扬州大学，2008. [责任编辑：杜卫华]
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