包启云 刘国涛

(云南省建设投资控股集团有限公司,云南 昆明 650501)

0 引言

目前橡胶沥青通常胶粉掺量为15%～18%，而高掺量橡胶沥青能达到20%～25%左右。当胶粉掺量增加时，增加了废旧轮胎利用率，同时增大了沥青黏度，较高的黏度提高了橡胶沥青高温性能和抗水损害性能，但黏度过大导致沥青储存稳定性差，同时降低施工和易性。如何合理提高胶粉掺量，加大废旧轮胎利用率，同时优化高掺量橡胶沥青制备工艺和配伍性，解决橡胶沥青存储稳定性差是急需解决的问题。

研究表明[1]，当胶粉磨细均匀分散在基质沥青中，改性沥青体系更加稳定，能够更好的提高橡胶沥青高温存储稳定性。但过细的胶粉容易导致胶粉过度脱硫降解，影响橡胶沥青性质。针对高掺量橡胶沥青配伍性和高存储稳定性研究，本文通过改性沥青离析指标以及PG分级试验，研究胶粉用量、化学添加剂等对橡胶沥青性能的影响，并通过水稳定性试验和高温车辙试验，评价高掺量橡胶沥青路用性能。

1 试验方案

为了将胶粉进一步磨细，本文采用高速剪切乳化机在橡胶沥青制备过程中对胶粉进一步细化，高速剪切乳化机的剪切速率为4 000 rpm。由于胶粉细度发生较大改变，胶粉的溶胀速率和程度与传统现场湿法橡胶沥青将有不同程度的差异，橡胶沥青的物化性能也将发生变化。因此，本文在最佳工艺条件下[2]，分析胶粉用量、化学添加剂等对橡胶沥青性能的影响。

本文选择采用基质沥青、胶粉等原材料进行性能评价和配伍性及工艺研究。其中基质沥青为SK-70号重交沥青[3]。胶粉选择30目货车轮胎胶粉。交联剂选择升华硫磺。活化剂选择橡胶活化剂420(烷基苯酚二硫化物等)通过选择17.5%，20.0%，22.5%，25.0%几种不同掺量胶粉，研究胶粉掺量对橡胶沥青性能的影响。高掺量橡胶沥青制备工艺为：不同掺量胶粉先在160 ℃的基质中浸泡45 min，使胶粉充分溶胀。然后采用剪切乳化机在180 ℃，转速为4 000 rpm条件下，剪切45 min，制备不同胶粉掺量橡胶沥青进行PG分级试验[4]。

2 配伍性分析

2.1 胶粉掺量

通过分析不同掺量胶粉橡胶沥青三大指标及离析值，研究不同掺量胶粉对橡胶沥青性能影响。试验结果如表1所示。

表1 胶粉掺量对橡胶沥青性能的影响

由表1试验结果可知，随着胶粉掺量的增加，粘度逐渐增大，限制了沥青体系流动性。同时随着针入度减小，延度降低。分析主要是由于随着橡胶颗粒增加，改性体系弹性逐渐增大。但由于胶粉颗粒在改性体系形成应力集中，造成橡胶沥青延度减小。而离析值随着胶粉掺量增大而减小，橡胶沥青稳定性变好。随胶粉掺量增大，体系粘度增加，根据Stoke沉降公式，体系粘度增大降低沉降速度，提高稳定性。但掺量过高时，粘度过大，造成橡胶沥青不宜施工。当胶粉掺量为25%时，各项指标综合性能较好。

2.2 PG等级分析

选择25%掺量胶粉，硫化剂0.5%(占胶粉含量)，活化剂0.3%，制备高掺量橡胶沥青。通过PG分级试验关键性能指标研究高掺量性能[5]，试验结果如表2所示。

表2 高掺量橡胶沥青PG等级测试

根据表2评价结果，高掺量橡胶沥青的各项指标均满足相关技术要求，且满足PG82-28指标要求，具有良好地高低温性能。综上，橡胶沥青的各项性能与加工温度、加工时间、胶粉类型与掺量、添加剂等因素息息相关，为获得储存性能良好的高掺量橡胶沥青，可根据物理细化胶粉颗粒和化学改性的原理，通过选择合理的加工工艺、合适的材料和材料用量等制备性能优良的高掺量橡胶沥青。

3 稳定性分析

高掺量橡胶沥青具有良好的存储稳定性，为进一步评价高掺量橡胶沥青的存储稳定性，本文分别通过室内和现场试验测试一定温度下不同存储时间的高掺量橡胶沥青177 ℃黏度[6]。

室内试验是将高掺量橡胶沥青置于177 ℃烘箱中存放、取样测试。现场试验是对存储罐常用存储温度165 ℃的高掺量橡胶沥青分别取样测试[7]。不同存储时间的高掺量橡胶沥青177 ℃运动黏度试验结果见图1。其中，橡胶沥青分别在177 ℃烘箱和165 ℃储存罐中进行长期加热保温。

由图1试验结果可知：存储温度越高，177 ℃黏度下降幅度越大。在高温存储条件下，高掺量橡胶沥青在存储早期(24 h内)的177 ℃黏度有一定程度的下降，存储中后期(24 h后)高掺量橡胶沥青的177 ℃黏度变化较小，可忽略不计。主要是由于早期胶粉与沥青在高温环境下仍持续发生溶胀和脱硫降解反应，沥青的性能指标发生一定的变化。反应一定时间后，高掺量橡胶沥青中反应趋于平衡，沥青胶结料性能趋于稳定。

不论高掺量橡胶沥青的存储温度多少，在经过存储早期的黏度衰减之后，高掺量橡胶沥青的性能趋于稳定，且衰减前后的高掺量橡胶沥青177 ℃黏度均满足1.0 Pa·s～4.0 Pa·s的技术要求。说明高掺量橡胶沥青具有良好的存储稳定性。考虑到高掺量橡胶沥青的存储特点，在高掺量橡胶沥青实际使用过程中，应重点关注早期(24 h内)高掺量橡胶沥青的性能变化。当高掺量橡胶沥青需要存储时，应在保证和易性的同时，降低存储温度以减少高掺量橡胶沥青性能的衰减，同时也可减少一定的能源消耗，节约成本。

4 路用性能分析

根据PG分级试验结果，选择25%掺量胶粉制备具有高存储稳定性的高掺量橡胶沥青。根据AC-20C目标配合比的试验结果[8]，选择油石比4.5%为最佳油石比，研究高掺量橡胶沥青混合料路用性能。

4.1 水稳定性分析

采用生产配合比成型混合料试件，分析高掺量橡胶沥青混合料的水稳定性[9]。混合料的水稳定性测试结果如表3所示。

表3 浸水马歇尔试验结果

根据表3试验结果可知，25%掺量橡胶沥青混合料生产配合比水稳定均满足规范要求，具有良好的水稳定性。

4.2 高温性能分析

为了研究高掺量橡胶沥青AC-20混合料高温性能，本节通过车辙试验动稳定度评价混合料高温性能[10]。试验条件为(60±1) ℃，(0.7±0.05) MPa。车辙试验动稳定度试验结果见图2。

根据图2试验结果可知，高掺量橡胶沥青AC—车辙试验动稳定度平均值4 500次/mm，远大于技术要求(≥2 800次/mm)，具有优异的高温性能。结合配合比中混合料的体积性质可知，高掺量橡胶沥青与AC级配具有良好的适用性，可用于中、下面层用混合料，具有良好的路用性能和经济性。

5 结语

1)当胶粉掺量为25%时，各项指标综合性能较好。高掺量橡胶沥青的各项指标均满足相关技术要求，且满足PG82-28指标要求，具有良好的高、低温性能。

2)高掺量橡胶沥青在存储早期(24 h内)的177 ℃黏度有一定程度的下降，存储中后期(24 h后)177 ℃黏度趋于稳定，具有良好的储存稳定性。

3)高掺量橡胶沥青AC-20混合料具有优异的高温稳定性和水稳定性。各项指标均满足技术要求。