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废胎胶粉改性沥青影响因素探讨

发布日期:2015-02-12 22:27:39
废胎胶粉改性沥青影响因素探讨和沥青
废胎胶粉改性沥青影响因素探讨,废胎胶粉来自于废轮胎,轮胎一般大致可分为两 大类:斜交胎轮胎和子午胎轮胎。从结构上来说,这两 种轮胎最主要的区别在于是否有丝存在(子午胎有, 斜交胎没有)。因此,用于加工废胎胶粉的轮胎按来源 可分为乘用车轮胎(子午胎)、轻型载货汽车轮胎、重型 载货汽车和公共汽车轮胎(斜交胎)等。
1.2基质沥青
基质沥青采用中海70#和韩国SK70#沥青,其基
表1基质沥青3大常规指标
试验参数基质沥青
中海70#SK70*
针人度(25 TC,100 g,5 s)/0.1 mm67.564.0
软化点/C49.049.8
5 *C延度(5 cm/min)/cm8.68.8
15 "C延度(5 cm/min)/cm>100>100
1.3废胎胶粉改性沥青的制备
废胎胶粉改性沥青的制备按如下步骤进行:
(1)容器中加入一定量的基质沥青,加热并不断mm通过率变化>13. 2 mm通过率变化。废胎胶粉改性沥青影响因素探讨,建议采用 沥青含量和4. 75 mm、9. 5 mm两个关键性筛孔对拌 和楼和现场摊铺沥青混合料进行质量控制和保证。
(4)建立了基于空隙率和沥青含量的密度预测模 型和基于4. 75 nmi、9. 5 mm两个关键性筛孔的密度 预测模型,用于进一步定量分析沥青路面非均匀性。
胶粉改性沥青性能影响因素
2.1搅拌温度对改性沥青性能的影响
不同搅拌温度下,废胎胶粉改性沥青常规性能试 验结果如表2所示。 
表2不同搅拌温度胶粉改性沥青常规性能试验结果
坜青种类搅拌温度/ X:针人度/0.1 15 QC 25 Vmm 30 VPI软化点/ V5 C延度
(5cm/min)/cm
14020.557.7100.8— 0.9052.810.5
胶粉改性16019.752.894.2-0. 7654.112.7
沥青18019.349.688.5-0.5755.714.2
20019.550.991.8一 0• 6855.013.8
中海70#基质沥青22.667.5119.5-1.1949.08.6
注:胶粉改性沥青为中海70*、斜交胎80目胶粉(掺量20%);搅拌时间1 h、搅拌速度7 000 r/min.
 
2.1.1对改性沥青软化点的影响
由表2可以看出,掺入废胎胶粉后,沥青的软化点 提高,说明废胎改性沥青的高温稳定性较基质沥青有 所提高。而废胎胶粉剂量一定时,随着温度的升高,改 性浙青的软化点逐渐升高,直到180 X:时为最高,后又 开始下降。
改性沥青由粘弹态向粘流态转变所需的温度越 低,其软化点越低;当搅拌温度升高时,分子链段运动 更容易,但由于废胎胶粉中橡胶的抗拉强度降低,废胎 胶粉颗粒的髙弹性能就会降低,使改性沥青的软化点 降低,对沥青的改性失去意义。所以废胎胶粉改性沥 青的搅拌温度选定在180 °C左右较为适宜。
2.1.2对改性沥青延度的影响
由表2可以看出,掺人橡胶粉后,沥青的延度提 高,说明改性沥青的低温抗裂性较基质沥青有所改善。
从表2基质沥青与改性沥青延度变化趋势可以看 出,由于温度过低,沥青的粘性作用不利于搅拌,使胶 粉不能充分溶于沥青中,部分胶粉在沥青中形成积聚 小团,在宏观上表现为沥青表面粗糙;温度过高,虽然 降低沥青的粘度,但使沥青在过高的温度下氧化降解, 降低基质沥青的性能,反而使沥青的延度下降,达不到 改性效果,所以废胎胶粉改性沥青的搅拌温度选定在 180 C左右较为合适。
2.1.3对改性沥青针人度的影响
从表2可以看出:掺加橡胶粉后,沥青的针人度降 低,而且温度越高,针人度降低越明显。但当温度一定 时,针人度随胶粉掺量的增加而降低,当到达180 °C时 达到最低,继而逐渐升高,说明搅拌温度为180 °C时, 沥青的髙温稳定性较好,在夏季气温较高的地区采用 这种沥青,可避免车辙和波浪、推移等现象。
2.2废胎胶粉粒径对改性沥青性能的影响
采用2种胶粉、3种粒径的废胎胶粉对中海70# 基质沥青进行改性,胶粉掺量为20%,胶粉改性沥青 常规性能试验和SHRP性能试验测试结果见表3、4。 
表3废胎胶粉改性沥青常规性能指标试验结果
试验参数中海70* 基质沥青废胎胶粉改性沥青(掺量:20%)
斜交胎胶粉子午胎胶粉
20目40目80目20目40目80目
针人度(15 tMOO g,5 s)/0.01 mm22.6-1818.819.319,620.120.6
(25 "0,100 g,5 s)/0,01 mm67.546.148.549.650.453.755.6
(30 *0,100 g,5 s)/0,01 mm119,580.585.288.59395.8100.2
PI-1.19一 0.48-0.53-0.57-0. 70— 0.75一 0.82
续表3
rL2rc-11.5-12.2-12.4~12. 5-12.1-12.3~12‘ 3
Tm/v47.253.452.752.251.450.850.2
软化点/c49.058.256.455.754.353.252.8
5 X:延度/cm8.613.513.814.211.411.912.3
25 X;弹性恢复/%—878482807775
表4废胎胶粉改性沥青SHRP性能指标试验结果
温度域
验目
试项
废胎胶粉改性沥青(掺童=20%)
试验参数温^’斜交胎胶粉子午胎胶粉标准
20目 40目 80目 20目 40目 80目 
原样沥青705,129 74. 637 3
高温(G- /sinS)/762.813 12.497 9
kPa821. 693 61.490 2
动态剪
切流变RTFOT 后7010.434 99* 985
(DSR)高温(G*/sin^)/765. 603 35. 073 7
试验kPa822. 895 52.616 7
PAV后27一一
中温(G*sin^)/
kPa314 1133 975
弯曲梁PAV后—22110.2117.5
流变S/MPa—28182.4183.2
低温
(BBR)PAV-220.4120. 420
试验后w-280. 3280.330
PG等级82—2882-28
4,091 62.186 11, 924 21,712 6
2. 208 51. 526 51. 307 91.098 9^1.00
1. 369 50. 988 40.867 50,761 2
9.311 44. 729 14.529 84.143 5
4.813 42.671 12. 435 52.212 7>2.20
2. 565 91. 648 61. 397 51.244
4 2084 9914 8254 876<5 000
120,1140.7146.6151.9
18L7260.8254.2263.3<300
0.4190. 4210. 4190. 426
0.3270* 3310. 3350. 329>0,30
82-2876-2876-2876-28—
 
3 5 0 5 5 5 4
由表3、4可以看出,中海70*基质沥青加人废胎 胶粉改性以后,废胎胶粉改性沥青影响因素探讨,针人度减小、软化点和当量软化点K。。 升髙、抗车辙因子GVsiM增大,其高温性能得到改 善;低温延度增大、当量脆点乃.2减小、蠕变劲度S减 小、蠕变速率w增大,其低温性能得到改善;针人度指 数增大,沥青的温度敏感性降低、温度稳定性提 高;弹性恢复增大,抗疲劳因子减小,沥青的抗 疲劳性能得到改善。
同时,由表3也可以看出橡胶粉的粒径不同,对沥 青的改性结果有一定的差异。粒径大的胶粉对沥青的 软化点、弹性恢复的改善效果较好,而粒径小的胶粉对 浙青延度的提高更为明显,沥青针人度的降低也较小。
由表3可知,两种胶粉均对沥青表现出优良的改 性效果。软化点、5 C延度、弹性恢复均显著增加,针 入度下降。这表明经胶粉改性后,沥青的耐高低温性能 均得到了改善。相比较而言,斜交胎胶粉比子午胎胶粉
在低温延度(5 °C)和弹性恢复方面的改性效果好。
对比两种废胎胶粉改性沥青的软化点(图1)及抗 车辙因子CT /Sin5(图2)可知,对改性沥青高温性能的 改善效果,斜交胎胶粉优于子午胎胶粉。
图1胶粉改性沥青软化点
低温蠕变试验表明(图3),斜交胎胶粉改性沥青 的蠕变劲度S较小,显示了较好的低温柔性。
2.3废胎胶粉掺暈对改性沥青性能的影响
搅拌温度一定时,不同胶粉掺量对沥青改性的性 能影响试验结果如表5所示。
(1)废胎胶粉掺量对改性沥青软化点的影响 从表5可以看出,在一定的搅拌温度下,随着橡胶 粉剂量的增加,改性沥青的软化点基本上呈递增关系, 而且改性沥青的软化点都比基质沥青所增加,说明改 
表5不同胶粉掺量改性沥靑常规性能试验结果
. 试验参数中海70*斜交胎80目胶粉掺量
基质沥靑10%15%20%25%
针人度(25 t: ,100 g,5 s)/0.1 mm67.562.056.249.651.8
软化点/°c49.053.154.655.755.9
5 °C延度(5 cm/min)/cm8.610.812.814.213.4
 
PJ--^
1+50A
式中:A为针入度温度敏感性系数。
(2)
性沥青的高温性能有所改善。当橡胶粉掺量为20% 时,软化点就不出现明显的改变。
当废胎胶粉掺量增加到一定值时,胶粉与浙青的 结合达到了相应的饱和程度,这样,随着废胎胶粉掺量 的增加,改性效应趋势减弱,改性沥青软化点也就不再 明显变化。因此废胎胶粉掺量在20%左右较为适宜。
(2)废胎胶粉掺量对改性沥青延度的影响
从表5可以看出,随着废胎胶粉掺量的增加,改性 沥青的低温延度基本上也呈递增关系,说明改性沥青 的低温性能有所改善。当废胎胶粉掺量为20%时,延 度就不出现明显的改变。
当废胎胶粉掺量很大时,有部分胶粉就会在沥青 中形成胶粉小团,废胎胶粉改性沥青影响因素探讨,不仅对软化点没有提高作用,还会对 沥青的延度产生负面影响。因此,橡胶粉掺量为20%
左右较为适宜。
(3)废胎胶粉掺量对改性沥青针人度的影响 废胎胶粉改性沥青的感温性能指标可采用针人度 温度敏感性系数A和针人度指数PJ。A和的计 算方法,如式(1)和式(2)所示,废胎胶粉掺量为10%、 15%、20%、25%时,A和尸J计算结果如表6所示。
A= (lg800 _ IgP (25 X:,ioo g,5 »>)/ (TRS-B — 25)⑴ 式中:XM。。g,s为25 X:下改性浙青的针人度;TR&B 为改性沥青的软化点。
针入度指数的计算公式如下:
30 
表6不同胶粉掺置改性沥青的
性能指标•废胎胶粉改性沥青基质沥青
10%15%20%25%
A0.0470,0450.0370.0430. 048
PI一 0• 66—0.62—0• 57-0. 59一 1.19
表6数据表明,当搅拌温度为180 °C时,随着废胎胶粉掺量的不同改性沥青的A值、值也在变化,但 
橡胶粉掺量为20%时的改性沥青的A值、PJ值最佳。 2.4不同基质沥青类型试验结果
采用斜交胎80目胶粉分别改性中海70#沥青和 SK70#沥青,测得常规性能指标如表7所示。
从表7可以看出,两种沥青经过废胎胶粉改性后,
性能均得到较好改善。从高温性能、感温性能及弹性 性能指标来看,中海70*改性效果不如SK70*沥青, 但其低温指标略好。总体上,两种改性沥青性能差别 较小。 
表7不同基质沥青类型胶粉改性沥青常规指标试验结果
试验参数中海TO* 基质沥青SK70* 基质沥青中海70* + 斜交胎80目 胶粉改性沥青SK70* + 斜交胎80目 胶粉改性沥青
针人度(15 X:,100 g,5 s)/0.1 mm22.622.019.318.7
(25 *C,100 g,5 s)/0.1 mm67.564,049,648,2
(30 *C *100 g,5 s)/0.1 mm119.5111.788.585.1
PI-1.19-1.04— 0.57—0• 55
WC-11.5-11.9-12.5-12.3
丁咖/°C47.248.352.252.7
软化点/t49.049.855.756.4
5 "C延度(5 cm/min)/cm8.68.814,414.2
25 1C弹性恢复/%——7476
 
3 结论
废胎胶粉改性沥青性能影响因素很多,概括起来 有两大类:一类为加工工艺因素(搅拌温度、搅拌时 间另一类为材料因素(胶粉种类、粒径、掺量以及基 质沥青),通过以上试验研究得出以下结论:
(1)在胶粉掺量、胶粉种类、粒径(斜交胎80目) —定的情况下:搅拌温度为180 X:对基质沥青(中海 70#)的性能影响最佳。
(2)采用两种胶粉、3种粒径的Jt'胎胶粉对中海 70#基质沥青进行改性,废胎胶粉改性沥青影响因素探讨,试验结果表明:粒径大的胶粉 对沥青软化点、弹性恢复的改善效果最好,而粒径小的 胶粉对沥青的延度提髙更为明显,沥青针人度的降低 也较小。
(3)斜交胎比子午胎在低温延度(5 X:)、弹性恢 复、蠕变劲度等方面有更佳的改性效果。
(4)在搅拌温度、胶粉种类、基质沥青一定的情况 下,胶粉掺量为20%时对沥青改性效果最佳。
(5)采用斜交胎80目胶粉分别改性中海70#沥 青和SK70#沥青,试验结果表明:从高温性能、感温性能及弹性性能指标来看,中海70#改性效果不如SK70#沥青,但其低温指标略好。总体上,两种改性沥青性能差别较小。
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