赵海江

【摘要】为了确定橡胶沥青生产加工时的胶粉掺量、剪切温度、剪切时间等因素对其软化点的影响作用，采用不同剂量的橡胶粉与90#基质沥青在不同的剪切温度、剪切时间条件下制备橡胶沥青，分别进行软化点试验，确定基于软化点的橡胶沥青最佳胶粉掺量、剪切温度和剪切时间。结果表明，胶粉掺量为20%，剪切温度为190℃，剪切时间为60 min时橡胶沥青软化点达到最大值。

【关键词】道路工程；橡胶沥青；软化点；影响因素

0引言

橡胶沥青具有良好的高温稳定性、低温柔韧性、抗疲劳性能和抗水损坏性能，且以废旧轮胎作为生产加工的原材料，属于环保型路面材料。橡胶沥青生产时首先将废旧轮胎加工成橡胶粉，然后按照相应的级配比例进行组合，同时添加高聚合物改性剂，在高温条件下与基质沥青充分剪切熔胀，形成胶粉改性沥青胶结料。国内外相关研究表明，不同的生产加工条件对橡胶沥青性能影响较大，且相同的生产加工条件下采用不同的基质沥青生产出的橡胶沥青性能也存在较大差异。目前对于橡胶沥青生产时最佳的胶粉掺量、最优剪切温度、剪切时间等参数均无统一的标准，对于橡胶沥青的研究多集中于橡胶沥青混合料路用性能的分析，对于生产加工条件对橡胶沥青胶结料性能影响的研究相对较少。橡胶沥青使用前应对其针入度、软化点、延度等指标进行测定，本文以软化点为指标，通过改变胶粉掺量、剪切温度和剪切时间等参数，分析不同条件下橡胶沥青软化点变化规律，确定基于软化点指标的橡胶沥青最优加工参数。

1试验原材料

1.1 基质沥青

制备橡胶沥青的基质沥青各项性能指标应符合相关的国家技术标准，本文试验中选用的基质沥青为90#A级石油沥青，其技术性能指标如表1所示。

表1 90#A级石油沥青性能指标

试验检测项目 单 位 技术要求 测试结果

针人度25℃，100g，5s 0.1mm 80～100 87

延度15℃，5cm/min cm ≥100 115.4

软化点 ℃ ≥44 53

闪点 ℃ ≥245 255

溶解度 % ≥99.5 99.7

TFOT（或RTFOT）后残留物 质量损失 % ≤±0.8 0.6

针入度比 25℃ % ≥57 66

延度10℃，5cm/min cm ≥8 10.3

1.2 橡胶粉

橡膠粉由废旧轮胎加工而成，其表面形态、密度及自身成分对橡胶沥青性能有着显著影响。其物理化学性能指标应满足相关技术要求，本文试验中采用40目密度为1.12±0.05g/cm3的橡胶粉，其性能指标如表2所示。

表2 橡胶粉性能指标

检测项目 单 位 技术标准 测试结果

物理性能指标 筛余物 % ﹤10 8.5

相对密度 --- 1.10～1.30 1.17

水分 % ﹤1 0.6

金属含量 % ﹤0.05 0.03

纤维含量 % ﹤1 0.82

物理性能指标 灰分 % ≤8 4.1

丙酮抽出量 % ≤22 18

炭黑含量 % ≥28 35.7

橡胶烬含量 % ≥42 55.3

2试验结果分析

2.1 胶粉掺量对橡胶沥青软化点影响分析

为了分析胶粉掺量对橡胶沥青软化点的影响作用，分别选取0%、5%、10%、15%、18%、20%、22%、25%的橡胶粉制备橡胶沥青，剪切速度为8000r/min，剪切温度为190℃，剪切时间为60min，不同胶粉掺量的橡胶沥青软化点试验结果如图1所示。

图1 橡胶沥青软化点随橡胶粉掺量变化曲线

分析图1试验结果可以得出，剪切温度为190℃，剪切时间60min条件下，橡胶沥青胶结料的软化点随着橡胶粉掺量的增加呈现出总体增长的趋势。橡胶粉掺量为20﹪时橡胶沥青软化点达到最大值65.7℃，比基质沥青软化点提高了12.7℃，表明橡胶粉能够改善基质沥青的高温稳定性。

2.2 不同剪切温度对橡胶沥青软化点的影响

为了分析剪切温度对橡胶沥青软化点的影响作用，分别选取25℃、140℃、160℃、180℃、190℃、200℃、220℃的搅拌剪切温度，在橡胶粉剂量为20%，剪切速率为8000r/min，搅拌剪切时间为60min的条件下制备橡胶沥青，并对其软化点进行测试，试验结果如图2所示。

图2 橡胶沥青软化点随剪切温度变化曲线

分析图2试验结果可以得出，橡胶粉掺量为20%，搅拌剪切时间为60min时，橡胶沥青软化点随剪切温度的升高呈现先增大后减小的趋势。剪切温度为190℃时，橡胶沥青软化点达到最大值65.7℃。

剪切温度高于190℃后，随着剪切温度的升高，橡胶沥青软化点急剧下降，当剪切温度升高到220℃时，橡胶沥青软化点仅为49℃，低于基质沥青软化点。因此，在实际工程中应严格控制橡胶沥青加工时的剪切温度，防止橡胶沥青因温度过高而严重老化，影响其使用性能。

3 结语

（1）橡胶粉掺量为20%时橡胶沥青软化点达到最大值65.7℃，比基质沥青软化点提高12.7℃，掺加橡胶粉以后能够明显改善基质沥青的高温稳定性。

（2）剪切温度为190℃时，橡胶沥青软化点达到最大值65.7℃，剪切温度高于190℃后，随着剪切温度的升高，橡胶沥青软化点急剧下降，应严格控制橡胶沥青加工时的剪切温度，防止橡胶沥青因温度过高而严重老化，影响其使用性能。

（3）剪切时间为60min时橡胶沥青软化点达到最大值65.7℃，搅拌剪切时间大于60min后，随着剪切时间的延长，橡胶沥青软化点逐渐降低，在制备橡胶改性沥青时搅拌剪切时间应控制在60min左右，使其高温性能达到最优。

（4）对于本次试验采用的90#石油沥青，在剪切温度为190℃，剪切时间60min条件下橡胶粉剂量为20%时橡胶沥青高温性能最优。

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