脫硫橡膠瀝青改性機理及改性效果分析摘要：為了探究脫硫橡膠改性瀝青的機理及改性效果，本文通過相關(guān)試驗，對脫硫橡膠瀝青的機理及技術(shù)性能進行了分析，研究結(jié)果表明：脫硫橡膠顆粒與瀝青以兩相共混的形式保持膠體體系；采用40目的脫硫橡膠瀝青，摻量不超過9.1%，在175°C±5°C的溫度下剪切30-40min，然后置于165°C的環(huán)境箱中發(fā)育120min，期間并不斷的攪拌得到的改性瀝青技術(shù)性能最佳。關(guān)鍵詞：脫硫橡膠；改性瀝青；機理；改性效果1引言與我國汽車保有量的持續(xù)增長相伴隨的現(xiàn)象之一是廢舊橡膠輪胎的大量堆積，據(jù)不完全統(tǒng)計，我國現(xiàn)廢舊輪胎的存量以每年1500萬噸左右的速度遞增，這不僅造成了大量的土地浪費，并且形成了較大的消防隱患IL為此，國家相繼出臺了多項措施，加速廢舊輪胎的資源化消耗力度，其中將廢舊輪胎粉碎為細小的微顆粒應(yīng)用到瀝青的改性中去已經(jīng)成為了資源化處置中的一項重要途徑⑵。橡膠改性瀝青具有許多優(yōu)良的性質(zhì)，例如良好的高溫性能，出色的抗老化性能，以及其他改性瀝青所不能比擬的耐久性與彈性。但不可否認的是，橡膠改性瀝青也存在許多缺點，例如較大黏滯性造成了施工拌和不便性，較大的離析軟化點使得橡膠改性瀝青難以存儲及運輸，此外，橡膠顆粒在加工過程中難免會混入一些相對較大的橡膠顆粒，這些顆粒在與瀝青的混溶過程中難以消解為足夠小的顆粒，這對橡膠改性瀝青的高低溫性能均造成了一定的影響⑶。為了道路工作者們通過多種途徑探索橡膠改性瀝青的工藝，試圖破解其生產(chǎn)與應(yīng)用過程中的瓶頸，提升橡膠改性瀝青的技術(shù)性能及市場占有率。其中脫硫橡膠工藝的處理工藝引起了業(yè)界的的廣泛關(guān)注，當(dāng)對橡膠進行脫硫活化處理之后，橡膠顆粒與瀝青的反應(yīng)激烈程度顯著增加，反應(yīng)徹底程度從根本上得到了提升，這為橡膠瀝青的發(fā)展方向開辟了一條新的途徑婦］。本文正是在上述研究背景，對脫硫橡膠改性瀝青的改性機理展開了研究工作，并對脫硫橡膠瀝青的改性效果進行了試驗研究，研究成果為脫硫橡膠瀝青的應(yīng)用于推廣具有一定的理論指導(dǎo)意義。2改性機理分析與試驗設(shè)計脫硫橡膠粉與瀝青在高溫狀態(tài)下混合后，膠粉不斷的吸附瀝青中的飽和分和芳香分等輕質(zhì)組分，在達到一定的吸持量后，膠粉顆粒便脹裂為更小的顆粒，同時溶脹作用不斷繼續(xù)。在外界剪切作用的幫助下，這種吸附溶脹現(xiàn)象將更加迅速與激烈。在溶脹過程結(jié)束后，細小的膠粉顆粒將與瀝青中的其他成分繼續(xù)作用，進而形成了不同相（瀝青相-脫硫膠粉相）的共混膠體體系。由于脫硫橡膠粉相的存在，瀝青的性能將因此改變，特別是彈性的增加及黏度的增大。此外，由于脫硫膠粉的摻入，瀝青中的四組分平衡因此打破，造成了飽和分與芳香分比例減小，而瀝青質(zhì)以及膠質(zhì)的占比增大，這在一定程度上也造成了瀝青性能的改變。由于脫硫橡膠顆粒與普通橡膠顆粒相比，其與瀝青的吸附溶脹過程更加激烈、更加徹底，溶脹后的膠粉顆粒更小，越容易保持瀝青相與脫硫膠粉相的物相平衡狀態(tài)，因此其貯存穩(wěn)定性將大大的提升。脫硫橡膠工藝使得其與瀝青的共混合后得到體系的黏度不至于過大，很好地克服了常規(guī)橡膠改性瀝青黏度過大施工拌和不易的難題。本文選擇脫硫橡膠顆粒為原材料，其粒徑大小分別為40目、80目和200目，摻量均為8%，瀝青材料90#基質(zhì)瀝青。本文選擇了剪切溫度150°C、160°C、170°C、180°C、190°C等五種溫度為試驗溫度，剪切時間分別為20min、30min、40min、50min，然后發(fā)育時間統(tǒng)一為120min。根據(jù)上述條件設(shè)計了三因素三水平的正交試驗，以此來減小試驗工作量。根據(jù)上述試驗的結(jié)果選擇合理的生產(chǎn)工藝，通過調(diào)整脫硫橡膠的摻量，分析摻量對脫硫橡膠改性瀝青的影響。本文采用的橡膠瀝青的摻量有4%、8%、12%及16%。研究了脫硫橡膠改性瀝青的旋轉(zhuǎn)粘度、離析軟化點等技術(shù)指標(biāo)。3試驗結(jié)果分析通過本文設(shè)計的正交試驗發(fā)現(xiàn)，隨著脫硫橡膠顆粒的不斷減小，脫硫橡膠改性瀝青的針入度有所降低，同時黏滯性和軟化點不斷增大、延度顯著增大。說明脫硫橡膠顆粒越小，瀝青的黏滯性越大、低溫性能越好。試驗中還發(fā)現(xiàn)，無論脫硫橡膠顆粒粒徑大小，脫硫橡膠瀝青的最大旋轉(zhuǎn)粘度僅為2.451Pas，小于規(guī)范規(guī)定的不大于3Pas的規(guī)定，這表明其施工和易性良好。試驗結(jié)果還顯示，剪切時間溫度并未越高越好，當(dāng)剪切溫度超過180°C以后，瀝青的各項技術(shù)指標(biāo)不再出現(xiàn)明顯的變化，但溫度過高在試驗過程中出現(xiàn)了大量瀝青煙，表明瀝青的老化相對嚴重，所以本文建議脫硫橡膠瀝青在制備過程中其剪切溫度不易超過180C，保持在175C±5C為宜。關(guān)于剪切時間，試驗結(jié)果提示，當(dāng)剪切時間在30-40min時，脫硫橡膠瀝青的各項技術(shù)性能均達到較大值，剪切時間的繼續(xù)提升并不能使得技術(shù)性能進一步的提高，從制備過程中的低碳角度考慮，本文推薦脫硫橡膠瀝青的剪切時間為35±5min。由此，本文推薦脫硫橡膠瀝青的最佳生產(chǎn)工藝為，采用40目的脫硫橡膠瀝青，在175C±5C的溫度下剪切30-40min，然后置于165C的環(huán)境箱中發(fā)育120min，期間并不斷的攪拌。根據(jù)上述脫硫橡膠瀝青的制備工藝，分別制備了脫硫橡顆粒摻量為4%、8%、12%及16%的改性瀝青，并測試其旋轉(zhuǎn)粘度、離析軟化點等技術(shù)指標(biāo)。試驗結(jié)果顯示，隨著脫硫橡膠顆粒摻量的不斷增大，改性瀝青的黏滯性不斷增加，特別是當(dāng)摻量達到12%時，脫硫橡膠顆粒的135C旋轉(zhuǎn)粘度迫近3Pas，當(dāng)摻量達到16%時，135C旋轉(zhuǎn)粘度更是達到了3.4Pas，這已經(jīng)遠遠超過了規(guī)范規(guī)定的極限值，對于施工和易性不利，所以基于上述實驗數(shù)據(jù)，本文推薦脫硫橡膠顆粒的最大摻量不宜超過12%。當(dāng)橡膠顆粒不斷增大時，脫硫橡膠改性瀝青的軟化點不斷增加，且均滿足相關(guān)規(guī)范的最小值，針入度也均在規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi)，但延度指標(biāo)缺有所降低，當(dāng)脫硫橡膠顆粒的摻量達到12%時，其延度已經(jīng)小于30cm，已經(jīng)低于規(guī)范的最小值，所以鑒于低溫指標(biāo)的限制及本文試驗結(jié)果表現(xiàn)出的規(guī)律，建議橡膠顆粒的摻量不大于10%。在48h離析軟化點試驗中，隨著摻量的不斷增大，脫硫橡膠顆粒48h離析軟化點差不斷增大，當(dāng)摻量為12時，軟化點差為3.5C，這已經(jīng)大于了規(guī)范規(guī)定的最大值2.5C。根據(jù)試驗規(guī)律擬合的脫硫橡膠顆粒的最大摻量為9.1%，這表明離析問題仍然是擺在脫硫橡膠應(yīng)用面前的一項障礙，建議施工單位在使用過程中，盡可能的采用生產(chǎn)受立即使用、且運輸過程中不斷攪拌等方式降低離析造成的影響。3結(jié)語本文通過相關(guān)試驗，對脫硫橡膠瀝青的機理及技術(shù)性能進行了分析，得到的主要結(jié)論如下：脫硫橡膠顆粒與瀝青以兩相共混的形式保持膠體體系；采用40目的脫硫橡膠瀝青，摻量不超過9.1%，在175°C±5°C的溫度下剪切30-40min,然后置于165C的環(huán)境箱中發(fā)育120min，期間并不斷的攪拌得到的改性瀝青技術(shù)性能最佳。參考文獻：譚繼宗，劉靖，徐升，等.級配對橡膠瀝青混合料高溫性能影響研究[J].中外公路，2021,41(2):301-306.張洪剛，譚華，劉文昌，等.基質(zhì)瀝青化學(xué)組分對橡膠瀝青性能影響的灰關(guān)聯(lián)分析[J].公路，2021,66(04):274-281.武金博.橡膠瀝青混合料拌和溫度優(yōu)化研究[J