膠粉改性瀝青低溫性能研究

張立華

（吉林交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 吉林省長春市 130012）

0 前言

隨著道路建設(shè)的發(fā)展和交通量的增加，對路面性能的要求越來越高。改性瀝青可改善路面的早期破損，裂痕，車轍和防滑性能不足，提高瀝青的路面性能，從而延長瀝青路面的使用壽命。橡膠粉在改性瀝青中的應(yīng)用不僅具有環(huán)境保護的意義，而且其低廉的價格可以降低改性瀝青的成本，而又不影響改性瀝青的性能。橡膠瀝青路面每公里消耗多達4000個廢舊輪胎，這可以降低道路建設(shè)成本，改善路面性能，提高抗病能力并延長路面使用壽命。目前，熱拌瀝青主要用于瀝青路面的施工，但在攪拌，運輸和攤鋪過程中，熱拌瀝青存在熱老化，有害氣體排放，能耗過大等問題。熱拌瀝青的應(yīng)用可以大大減少廢氣的排放，減少對周圍環(huán)境和施工人員的傷害，減少能源消耗，減少瀝青的老化，提高道路性能。溫拌瀝青技術(shù)結(jié)合了溫拌技術(shù)和橡膠粉改性瀝青技術(shù)的優(yōu)勢，有利于“節(jié)能減排和循環(huán)經(jīng)濟”的可持續(xù)發(fā)展，形成了環(huán)保雙贏的局面，廢物利用和道路壽命的延長，具有廣闊的發(fā)展前景。

目前，SBS，LDPE，EVA和SBR是中國改性瀝青常用的改性劑。SBS改性瀝青通常用于高速公路的上層。近年來，越來越多的省份開始在中間層使用SBS改性瀝青。隨著環(huán)保意識的發(fā)展和循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展，用廢橡膠粉代替昂貴的SBS作為瀝青改性劑是一種經(jīng)濟，實用，簡單，有效的方法，不僅可以降低道路維修的成本，而且可以將廢料轉(zhuǎn)化為廢料。金和消除“黑色污染”。因此，橡膠粉改性瀝青在我國公路建設(shè)和養(yǎng)護中具有重要意義。

1 橡膠粉對改性瀝青砂漿高溫錐入的研究

為了研究改性劑用量對瀝青砂漿性能的影響，本文采用改進的針刺試驗機進行錐入度試驗，參照測量土壤抗剪強度的試驗方法研究瀝青砂漿的高溫性能。在相同的測試溫度下，錐體滲透率越小，瀝青砂漿的高溫穩(wěn)定性越好。用不同改性劑量的橡膠粉對改性瀝青進行了實驗，粉與橡膠的比例從0.4變?yōu)?.4，步長為0.4。在不同的橡膠粉比例下，橡膠粉改性瀝青的錐度隨粉體種類的變化而變化一個度，從圖中可以看出：在較小的粉/水泥比下，橡膠粉改性的瀝青和堿性到純的高溫穩(wěn)定性改性瀝青的高溫性能，以及隨著粉狀橡膠錐的增加，進入每個粉狀膠漿的度值變得非常接近，因此可以看出，在較低的粉膠比例下，膠漿的高溫穩(wěn)定性在改性瀝青中起著舉足輕重的作用。在比較高的粉膠比例下，膠漿的高溫穩(wěn)定性主要是礦粉在起主導(dǎo)作用用，每種改性瀝青漿料的高溫穩(wěn)定性為40至60目＞60到80目＞30到40目。

隨著橡膠粉細度的增加，膠的錐體尺寸是凹的，即先減小然后增大。這就表明了并非是?？梢钥闯?，采用40～60目橡膠粉的改性瀝青具有最佳的高溫性能。

2 低溫蠕變實驗

低溫蠕變試驗是在使用不同類型橡膠粉的改性瀝青砂漿上進行的。用螨測試儀在5C水中進行測試，以確定在指定時間內(nèi)砂漿小梁的蠕變變形。在試驗過程中，將瀝青砂漿梁建立在支架上，并采用簡支梁原理將瞬時荷載施加到試件的中部，以測量試件在載荷作用下的彎曲變形。在相同的試驗溫度和載荷下，瀝青砂漿梁的變形越大，則在低溫下砂漿的抗裂性越好。由于橡膠粉改性瀝青的高粘度，當粉末與橡膠的比例達到2.4時，很難形成小梁樣品。但是，當粉末與橡膠的比例為0.4時，幾種橡膠粉改性瀝青砂漿的蠕變達到250以上。

隨著膠粉的增加，比60～80目粉體改性瀝青的蠕變性能逐漸出現(xiàn)，當粉水泥比為0.8時，各種膠粉改性瀝青砂漿的蠕變值非常接近，幾乎沒有瀝青性能好或不好，當粉/水泥比為1.2時，60～80目橡膠粉改性瀝青的蠕變效果相對于其他種類的在改性瀝青方面的蠕動效果更加明顯，由于加入的粉膠量逐漸增大，在這方面的差距也體現(xiàn)出更大的差距逐，而其余的則效果并不是很明顯。這意味著60～80目粉末改性瀝青的低溫抗裂性能優(yōu)于其他細度，換言之，因此推斷出橡膠粉改性瀝青時，60～80目的粉末改性瀝青相比于其他細度的改性瀝青來說是可以是一種突變，并且對于橡膠粉對于改性瀝青低溫性能方面對于細度有一個很嚴格的要求。

3 銀紋機理

我們可以采用銀紋機理的方法開進行研究分析橡膠粉對于改性瀝青方面的低溫性能效果。開裂是一種塑性變形，通常在低于其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的條件下出現(xiàn)在熱塑性材料中，對于聚合物改性的瀝青，由于聚合物的分散相和瀝青基質(zhì)的模量相差，在作用下的外載荷會在顆粒周圍出現(xiàn)應(yīng)力集中，并引起大量細紋痕跡（稱為銀線），其性能是無效的，銀紋的發(fā)展將終止于另一種聚合物顆粒中并被阻塞，銀紋和銀紋相遇同時，可以使銀紋發(fā)生變化，這些吸收能量，這就是為什么在添加聚合物顆粒時脆性瀝青會表現(xiàn)出一定程度的韌性，并且要是沒有這些方面的影響，那么它就會失去其主要的功能。

銀線有一定條件，該條件之一是分散相與基體相模量比為0.3，為確保分散相周圍有足夠的應(yīng)力集中，實際上橡膠改性劑在瀝青的低溫模量條件下很小，因此用銀線來說明橡膠改性瀝青的增韌機理是成功的，除了模量比條件高，聚合物顆粒的大小對于形成裂紋也起著重要作用，太小的顆粒將失去觸發(fā)裂紋的能力。從橡膠粉改性瀝青的試驗結(jié)果可以證實，隨著粉體細度的增加，改性瀝青的性能有所提高，但是在提高到一定程度以后，雖然細度也在提高，但是其對于改性瀝青的效果卻沒有發(fā)生變化，所以，我們可以知道橡膠粉的最佳改性瀝青效果的尺寸為粉體科顆粒，以前認為是那種粉末，事實證明缺乏更好的改性效果是眾所周知的。所以說并非橡膠粉的細度越高對于其改性瀝青的效果就好，相反由于橡膠粉的細度過高，就會導(dǎo)致其成本會呈現(xiàn)出線性增加，不僅難以將這種方法進行普及，而且也增加了生產(chǎn)商的負擔。

4 結(jié)語

綜上所述，我們可以了解到橡膠粉關(guān)于對改性瀝青方面有一定的作用，尤其是當橡膠粉的細度為40目以上，濕法改性瀝青可以滿足美國橡膠瀝青規(guī)范的要求在溫度范圍內(nèi)用于改性瀝青。但是，除此之外，對于橡膠粉的改性瀝青方面的一些要求還必須符合我國外聚合物改性瀝青SBS（I）中的一些要求，來證明濕法加工的橡膠改性瀝青的高溫和低溫性能。

對于橡膠粉改性瀝青的低溫性能，存在較好的細度范圍，使橡膠粉改性瀝青獲得最佳的低溫性能。通過對橡膠粉改性瀝青的性能指標和細度的分析，進一步驗證了聚合物銀粒機理的存在，銀粒是改善橡膠粉低溫性能的主要原因。