橡膠瀝青制備技術(shù)探討研究

王時根 （中鐵四局集團第一工程有限公司，安徽 合肥 230041）

1 引言

隨著高等級公路建設(shè)的發(fā)展，平整性好、行車舒適且噪聲低的瀝青路面已成為公路路面的主要形式。但是由于近幾年交通量迅速增長、超載嚴(yán)重、車輛渠道化等現(xiàn)象的日益明顯，使瀝青混凝土路面面臨嚴(yán)峻的考驗，正在運營的道路破壞嚴(yán)重。隨著國家日益注重環(huán)保，其中廢舊輪胎造成的嚴(yán)重的環(huán)境問題也亟需需要解決。因此研究使用廢舊輪胎加工配置橡膠瀝青既環(huán)保又能對瀝青路面起到抗車轍、開裂、延長路面使用壽命的作用。

本文結(jié)合西咸北環(huán)線高速公路第LM-2合同段橡膠瀝青上面層施工，針對項目環(huán)境特點、橡膠瀝青現(xiàn)場加工、質(zhì)量可控等要求，主要從原材料的選擇包括橡膠粉的種類和特性、橡膠瀝青配伍性試驗及加工工藝等方面進行探討研究。

2 原材料選擇

2.1 基質(zhì)瀝青原材料技術(shù)要求

本項目橡膠瀝青的基質(zhì)瀝青采用90#A級道路石油瀝青，基質(zhì)瀝青各項指標(biāo)均應(yīng)滿足表1要求。

2.2 橡膠粉種類確定

采用現(xiàn)場加工方式生產(chǎn)橡膠瀝青，所用的橡膠粉加工廠選取天然膠含量較高的90～120cm規(guī)格子午輪胎或斜交輪胎經(jīng)常溫粉碎加工，并剔除廢舊輪胎口圈部分原材料生產(chǎn)20、30、40目橡膠粉，經(jīng)過對3種規(guī)格膠粉進行試驗（結(jié)果見表2），最終選擇30目橡膠粉作為橡膠瀝青加工原材料。

90#A級道路石油瀝青技術(shù)要求 表1

橡膠粉檢測結(jié)果一覽 表2

3 橡膠瀝青配伍性試驗

3.1 橡膠粉摻量確定

以外摻18%、20%、21%、22%、24%五種橡膠粉摻量在試驗室內(nèi)制作小樣進行檢測，具體試驗結(jié)果如表3。

從表3不同橡膠粉摻量跟基質(zhì)瀝青摻配后橡膠瀝青的各項檢測指標(biāo)分析，并結(jié)合橡膠瀝青路面施工的和易性及經(jīng)濟性綜合考慮，選擇橡膠粉為21%摻量為最佳摻量。

橡膠粉各摻量檢測結(jié)果 表3

4 橡膠瀝青制備工藝

優(yōu)質(zhì)的改性瀝青除了與改性瀝青生產(chǎn)用的原材料（即改性劑與基質(zhì)瀝青）有直接相關(guān)的原因外，改性瀝青的生產(chǎn)工藝和設(shè)備也是至關(guān)重要。橡膠瀝青的加工工藝比傳統(tǒng)的SBS、PE等改性瀝青要復(fù)雜多，其影響因素也很多。因此，要在實際工程應(yīng)用中生產(chǎn)出指標(biāo)優(yōu)越、質(zhì)量穩(wěn)定的橡膠瀝青，優(yōu)良的加工設(shè)備和成熟的加工工藝十分關(guān)鍵。目前國內(nèi)外橡膠瀝青加工備方法主要有兩種，即干法和濕法。由于干法制成的改性瀝青對溫度的敏感性改進不大，且質(zhì)量不夠穩(wěn)定，而濕法采用膠體磨/剪切實現(xiàn)攪拌功能的同時在局部形成高速渦流，同時達(dá)到粉碎和均質(zhì)的效果。根據(jù)對兩種加工工藝進行對比，本項目采用濕法加工工藝進行橡膠瀝青現(xiàn)場加工制備工藝。

4.1 小樣室內(nèi)制作，確定攪拌時間和發(fā)育溫度

通過對不同的攪拌時間和發(fā)育溫度的正交平行試驗，檢測 180℃旋轉(zhuǎn)黏度（Pa·s）、180℃Haake 黏度（Pa·s）、軟化點（℃）、錐入度（25℃，150g）（0.1mm）、回彈恢復(fù)（25℃）（%）、針入度（25℃，100g，5s）、延度（5cm，min，5℃）、彈性恢復(fù) 25℃技術(shù)指標(biāo)，優(yōu)選出最佳橡膠瀝青加工的攪拌時間和發(fā)育溫度。

4.1.1 小樣的制備

取基質(zhì)瀝青（約2000g），分別加熱升溫至160、170、180、190、200℃，加入 21%橡膠粉，以加入橡膠粉的時間開始計算，在各溫度下熟化15min、30min、45 min、60 min不同時間下檢測，澆模，（整個制作過程不停攪拌）。

4.1.2 小樣的檢測

對橡膠瀝青所有指標(biāo)進行檢測，檢測結(jié)果如表4所示，指標(biāo)全部符合要求者為擬試生產(chǎn)改性瀝青配方和加工工藝。

根據(jù)試驗檢測結(jié)果確定最佳發(fā)育溫度為180℃，發(fā)育時間為45min。

橡膠瀝青小樣檢測結(jié)果 表4

4.2 制備工藝步驟

①按照規(guī)范及細(xì)則要求對基質(zhì)瀝青進行檢測，確認(rèn)基質(zhì)瀝青的品質(zhì)符合項目設(shè)計要求的標(biāo)準(zhǔn)。

②將基質(zhì)瀝青脫桶后分別存儲于現(xiàn)場2個200t基質(zhì)瀝青儲罐和拌和樓的基質(zhì)瀝青罐中。

③基質(zhì)瀝青(加熱到145℃時）通過快速升溫裝置升至180℃，經(jīng)過流量計打入橡膠設(shè)備配料罐中，加入瀝青的同時加入橡膠粉，通過加料系統(tǒng)進行計量，然后通過配料罐使橡膠粉和基質(zhì)瀝青能更好的溶和在一起。（加料時間為1min）溫度在180℃～190℃開始攪拌5min。

④然后加入存儲罐進行攪拌發(fā)育，發(fā)育時間為45～60min。

⑤取樣檢測各項性能指標(biāo)，以確認(rèn)達(dá)到項目要求的質(zhì)量后，將橡膠瀝青泵入拌和樓使用。

5 結(jié)語

本文結(jié)合西安咸陽北環(huán)線高速公路第LM-2合同段項目的橡膠瀝青技術(shù)要求，經(jīng)過大量的試驗研究，并對橡膠粉與基質(zhì)瀝青進行配伍性試驗，最終確定橡膠粉的規(guī)格（30目）和最佳橡膠粉摻量（21%）。并通過對不同的攪拌時間和發(fā)育溫度的正交平行試驗，確定出最佳橡膠瀝青加工的攪拌時間和發(fā)育溫度。

同時結(jié)合橡膠瀝青現(xiàn)場加工設(shè)備各項參數(shù)及試驗研究結(jié)果，最終確定橡膠瀝青現(xiàn)場加工的各項技術(shù)參數(shù)。