廢膠粉改性瀝青工藝研究與應(yīng)用現(xiàn)狀

蔡斌

摘 要：課題組對(duì)現(xiàn)階段膠粉改性瀝青在全國(guó)的應(yīng)用與發(fā)展進(jìn)行了簡(jiǎn)單梳理，并且對(duì)20%膠粉改性瀝青的室內(nèi)生產(chǎn)工藝及各項(xiàng)影響因素進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：廢膠粉；改性瀝青；應(yīng)用

經(jīng)過多年的發(fā)展，我國(guó)在積極借鑒吸收國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備，堅(jiān)持獨(dú)立自主的原則基礎(chǔ)上，經(jīng)過自主研發(fā)和創(chuàng)新，并結(jié)合我國(guó)的具體國(guó)情，根據(jù)各地不同氣候環(huán)境、交通環(huán)境，逐步形成了適合我國(guó)各地區(qū)氣候交通環(huán)境下的廢舊膠粉改性瀝青混合料技術(shù)。

1 廢舊膠粉改性瀝青研究現(xiàn)狀

我國(guó)幾乎是與美國(guó)在同一時(shí)期開始了對(duì)廢舊膠粉改性瀝青混合料的研究工作，并且取得了一些成果，但是受當(dāng)時(shí)技術(shù)裝備水平、社會(huì)環(huán)境等因素的影響，鋪筑的一些實(shí)驗(yàn)路并沒有收到理想的效果。21世紀(jì)以后，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)，汽車工業(yè)迅速發(fā)展，大量廢舊輪胎的堆積問題，得到了我國(guó)政府有關(guān)部門的高度重視。

2001年，交通部公路科學(xué)研究院首次在橋面鋪裝工程中使用摻量為3%的廢舊膠粉改性瀝青，經(jīng)過十幾年的重載考驗(yàn)，該橋橋面至今各項(xiàng)性能均保持良好。

2009年，在對(duì)北京長(zhǎng)安街進(jìn)行大修中，技術(shù)人員使用了膠粉摻量為20%的溫拌型廢舊膠粉改性瀝青混合料作為路面鋪筑材料，對(duì)路面進(jìn)行了鋪筑，有效提高了原有瀝青材料的韌性、防寒、防曬等性能促進(jìn)了閱兵活動(dòng)的順利進(jìn)行。

2014年，針對(duì)傳統(tǒng)膠粉改性瀝青工藝制備的膠粉改性瀝青存在易離析、高粘度等缺點(diǎn)，黃衛(wèi)東課題組采用美國(guó)Terminal Blending無(wú)攪拌潤(rùn)濕工藝，制備了Terminal Blending膠粉改性瀝青，并從儲(chǔ)存穩(wěn)定性、軟化點(diǎn)、針入度、黏度、延度五個(gè)方面將其與普通橡膠瀝青進(jìn)行對(duì)比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：TB工藝能夠促進(jìn)膠粉完全溶于瀝青，使得TB瀝青整體更加均勻，48h軟化點(diǎn)之差和儲(chǔ)存前后針入度之差都小于普通瀝青的1/2，且黏度也小于普通膠粉改性瀝青（0.3-0.6 Pa·S，180℃），TB瀝青低溫性能良好而高溫性能一般。

2015年，在河北省全段都使用了廢舊膠粉改性瀝青混合料作為路面鋪筑材料的京港澳高速公路改擴(kuò)建工程，共利用廢舊輪胎351萬(wàn)條，實(shí)現(xiàn)了低能耗，低污染的目標(biāo)，減少了黑色污染。

2016年，針對(duì)河北省地區(qū)的氣候環(huán)境條件及交通特點(diǎn)，河北大學(xué)對(duì)適用于河北省區(qū)域的低能耗廢舊膠粉改性瀝青路面關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，其研究成果可有效降低河北省地區(qū)的環(huán)境污染。

2017年，河北省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院對(duì)摻量在30%以上的，高摻量廢舊膠粉改性瀝青進(jìn)行了研究，并提出通過一定方式加大膠粉摻量可以顯著提升改性瀝青的高、低溫性能。

經(jīng)過多年的發(fā)展，我國(guó)在積極借鑒吸收國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備，堅(jiān)持獨(dú)立自主的原則基礎(chǔ)上，經(jīng)過自主研發(fā)和創(chuàng)新，并結(jié)合我國(guó)的具體國(guó)情，根據(jù)各地不同氣候環(huán)境、交通環(huán)境，逐步形成了適合我國(guó)各地區(qū)氣候交通環(huán)境下的廢舊膠粉改性瀝青混合料技術(shù)。

2 制備工藝對(duì)廢舊膠粉改性瀝青性能的影響

2.1 制備工藝簡(jiǎn)介

20%膠粉改性瀝青實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)工藝：將裝有熔融狀態(tài)的70號(hào)瀝青小缸，放置在電加熱爐上加熱，并使用電動(dòng)攪拌器開始攪拌，當(dāng)瀝青加熱至140℃時(shí)，加入各種助劑，繼續(xù)升溫至185℃時(shí)，加入膠粉，加熱至190℃并保持溫度繼續(xù)攪拌40 min（膠粉溶脹），使用高剪切乳化實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)改性瀝青進(jìn)行高速剪切，剪切機(jī)最高轉(zhuǎn)速為7000 rpm，剪切時(shí)間為5 min（第一次剪切），剪切完畢后，加入交聯(lián)劑，并繼續(xù)攪拌5 min，最后進(jìn)行第二次剪切，剪切機(jī)最高轉(zhuǎn)速為7000 rpm，剪切時(shí)間為5 min（第二次剪切），剪切完畢后即得到20%膠粉改性瀝青成品。

2.2 攪拌溫度影響

廢舊膠粉改性瀝青制備過程中對(duì)攪拌溫度的控制，直接影響著所制備改性瀝青的性能。如果控制的攪拌溫度過高，雖然能夠獲得更好的改性效果，但是由子溫度的升高加快了脫硫反應(yīng)的速度，使瀝青的耐久性變差，加快其老化。相反如果控制的攪拌溫度過低，會(huì)阻礙膠粉的溶脹作用，影響廢舊膠粉對(duì)瀝青的改性效果。因此，選擇合適的攪拌溫度對(duì)獲得性能優(yōu)良的廢舊膠粉改性瀝青至關(guān)重要，課題組認(rèn)為20%膠粉改性瀝青的最佳攪拌溫度為180℃-190℃之間。

2.3 攪拌時(shí)間影響

攪拌時(shí)間過短，廢舊膠粉在瀝青中的溶脹反應(yīng)就無(wú)法充分進(jìn)行，進(jìn)而瀝青的改性效果就會(huì)受到影響。攪拌時(shí)間過長(zhǎng)，瀝青就會(huì)加快老化，同樣影響著廢舊膠粉改性瀝青的性能。

2.4 剪切速率影響

在攪拌的同時(shí)對(duì)廢舊膠粉進(jìn)行高速剪切，能夠進(jìn)一步將膠粉剪細(xì)，增大膠粉與瀝青的接觸面積，更好的發(fā)生溶脹反應(yīng)，因此，合適的剪切速率同樣影響著廢舊膠粉改性瀝青的性能，課題組認(rèn)為20%膠粉改性瀝青的最佳剪切速率為7000rpm。

3 結(jié)語(yǔ)

廢舊膠粉改性瀝青在國(guó)外應(yīng)用己經(jīng)很久了，課題組在總結(jié)國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出了20%膠粉改性瀝青室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的最佳生產(chǎn)工藝（攪拌溫度180℃-190℃，攪拌時(shí)間30min-40min，剪切速率7000rpm）。現(xiàn)階段膠粉改性瀝青的應(yīng)用研究還存在許多關(guān)鍵問題有待解決（如何降低膠粉改性瀝青在施工過程中的有害氣味、如何進(jìn)一步加大膠粉的摻量、如何進(jìn)一步降低膠粉改性瀝青生產(chǎn)能耗等關(guān)鍵技術(shù)等），因此，對(duì)于廢舊膠粉改性瀝青的研究，還需要有很多工作要做。