探究温度对橡胶沥青存储性能的影响[上海公路]

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1、 s一 一 温度对橡胶 沥青存储性能 的影响 纪淑 贞 黄 卫 东 王 翼 同济 大学道 路 与交通 工程 教育部 重点 实验 室 摘要 采用几 种不 同拌 和温度制备 的橡 胶沥青 测试其基本 性能指标及 离析情况 再将 剩余 橡胶 沥青静 置存放 在与其 拌 和 温度相 同的烘箱 中 2 0 h 然后测 定其 各项指标 结 果显示 随着拌 和温度的升 高 橡胶 沥青的针 入度 延度增加 离析 实验 软化点 差变犬 而软化点 黏度下 降 储存后橡 胶沥青 的针 入度 延 度有所 上升 而软 化点 黏度 会有 所下 降 且离 析加 剧 通 过对 实验 结果进行 分析 得出了高温存储 的适用情况

2、 及橡胶 沥青 的最佳 拌和 温度范 围为 1 8 l 9 o 同时也 验证 了橡胶 沥青 的溶 胀降 解 机 理 关键 词 橡胶 沥青 拌和温度 高温存储 离析 溶胀降解 0 引 言 由于我 国汽车 拥 有 量 的逐 年 增 多 且 超 重 载现 象 日益 突 出 给 沥青 路 面 带来 了车 辙 开裂 等 危 害 严 重 影响 了道路 的路用 性能及 使用 寿命 这就 对路 用 沥青 的性能提 出了更 高 的要求 废 旧橡胶 粉改性 沥 青 以下 简 称橡胶 沥青 作 为 一种 性 能 优 异 的新 型 环 保 改性 沥 青 越来 越被 人们重 视起来 但是 我 国对橡胶 沥青 的研究 起

3、 步较 晚 到 目前 还 没有 形成 有关 橡 胶 沥 青 的统 一 标 准 目前 橡 胶 沥 青 在实 际使 用时 通 常在 制 备 完 成 后要 经 历 一段 时间 的 存储 过程 橡胶 沥 青 在储 存 过 程 中 胶 粉 会在 沥 青 中 继续 溶胀 降解 从 而使 其 针 入度 延 度 有所 上 升 而 软 化点 黏度 会有 所 下 降 这样 的结 果 是 导致 橡 胶 沥 青 的低 温及 压实性 能 得 到显 著 改 善 而 高 温 性 能则 会 出 现一定 程度 的下 降 与此 同时 由于 橡胶 沥青 中胶 粉 掺量一 般较 大 经 过 制 备拌 和过 程 只 有一 部 分 胶

4、粉发 生 降解 另外 一部 分 胶 粉 仅 以溶 胀 的形式 存 在 于 沥 青 之 中 从 而形 成一 种 即使 在高 温条 件下 仍 有 固体 橡胶 颗粒与 液体 沥青 并 存 的 同液 两 相 体 系 因 此 橡 胶 沥 青 经过 长时 间的 高 温静 置 存 储 之后 原 本 分 散 均匀 的 胶 粉会 出现一 定 的 聚 团沉 析 现 象 影 响 了橡 胶 沥青 的 使用 性 能 目前 国内外对 橡胶 沥青存 储性 能 的研究 相 对较 少 于是 对 于 经 过 高 温存 储 后 橡 胶 沥 青 性 能 变 化 的研 究 就 具 有 很 重 要 的 现 实 意 义 有 关 研 究 发

5、 现 影 响 橡 胶 沥 青 存 储 性 能 的 因 素 主 要 有 沥 青 组 分 胶 粉 质 量 及 掺 量 拌 和 及 存 储 温 度 搅 拌 速 率 等u j 其 中温 度 的影 响 是最 为 主要 的 收稿 日期 2 0 1 0 1 1 一 7 6 2 上 么堍 N 1 2 0 1 1 因此 本文 主要 从 温 度 对 橡胶 沥 青 存 储 性 能 的 影 响 出发 在 其它 条件相 同的情况 下 研究 了不 同拌 和 及 存 储 温度下 橡胶 沥 青 的存 储 性 能变 化 以此 来 探 索拌 和温 度对橡 胶 沥青存 储性 能 的影 响 1试 验方 法与材 料 本 文 中所 用

6、沥青 为加 德士 7 0 重 交沥 青 其 基本 性 能 指标 如 表 1 所 示 胶 粉 为 浙 江金 华 产 4 0目废 旧 货 车子 午胎橡 胶粉 胶 粉掺量 为 内掺 l 8 表 1 加德 士 7 0 沥 青 常 规 指 标 检验项 目 检测结果 规范要求 试验方法 针 人 度 2 5 1 0 o g 5 s o 1 mm 6 3 6 0 8 0 T 0 6 0 4 软 化 点 R I j c 4 9 4 6 T 0 6 0 6 延 度 5 c m mi n 1 5 c m O 1 1 0 0 T0 6 0 5 延 度 5 c m mi n 1 0 c m 2 5 2 O 质 量 变化

7、 0 0 9 0 8 T 0 6 0 9 薄膜老化试验 针人度 比 6 8 6 l T 0 6 0 4 1 6 3 5 h 延 度 1 5 c m 2 4 1 5 T0 6 0 5 延 度 1 0 c m 6 6 橡胶沥 青 的常规 指标 规范 值如 表 2所示 表 2橡胶沥青的常规指标规范值 针 入度 指标 名称 软化点 黏度 1 7 7 P a s 25 1 0 0 g 5 s 指标要求 2 5 7 5 5 4 4 l 5 5 2结果 与讨 论 本文 中所 用衡 量 指 标 主要 有 针 人度 软 化 点 延 度 黏度及 离 析后 上 下 软 化 点 之差 橡 胶 沥 青 拌 和 完 后测

8、 定其 1 7 7 黏 度 针 入 度 软 化 点 5 延 度 等相 关指 标 并 浇好 离析 试样 放人 1 6 3 的烘 箱 静置 4 8 h 之后 将剩余 沥 青 放入 与 拌 和 温 度 相 同 的烘 箱 中静 置 存放 2 0 h后 再测 定其 相关 指标 2 1 针入 度 尽 管 由于 橡 胶 沥 青 中 有 废 胎 胶 粉 颗 粒 的 单 独 存 在 大 量试验 结果 也 表 明 橡 胶 沥青 的针 入 度 指标 离 散 性 较大 但考 虑 到针 人 度 指标 能够 直 观 地 反 映 出沥 青 的软硬 程 度 且操 作 简 单 因 此 当前橡 胶 沥 青指 标 体 系中仍采 用

9、针 入度 指标 来反 映沥青 的软硬 本文 中 针人 度 的测定 按照 公 路 T 程 沥 青 及 沥 青混 合 料 试 验 规 程 中 T 0 6 0 4 2 0 0 0的规定 进 行 储存 前 后针 人 度 测试 值 如表 3所示 针人 度 随拌 和 温度 变化 趋 势 如 图 1所示 表 3 储 存 前 后 针 入 度 值 拌 和 温 度 l 7 O l 8 O 1 9 0 2 O O 2 l 0 2 5 针入度 储存前 3 5 0 4 1 0 4 3 1 4 7 4 5 5 8 0 1 ram 储存后 3 7 3 4 3 4 5 1 1 5 4 4 6 3 3 7O 6 0 l 5 0

10、 9 4O 3 O 2O 1 0 0 F 瓣 l 兰 缱 壹 亟 l 70 l 8 o 1 9 1 2 00 2l O 拌和温度 图 1 储 存 前 后 针 入 度 随 温 度 变 化 趋 势 由 图 1可 知 储 存 前 和 储 存 后 的橡 胶 沥 青 的针 入度 都 随 拌 和 温 度 的 升 高 而 变 大 且 同一 拌 和 温 度 下储 存 后 针 人 度 比储 存 前 都 有 不 同 程 度 的 增 大 储 存 温度 越 高针 人 度 增 加 越 明显 由溶 胀 降解 说 l 1 可 以知道 橡 胶 沥 青 在 制 备 过 程 中 主 要 就 是 由 于 胶 粉 的溶 胀 与 脱

11、硫 降 解 使 得 橡 胶 沥 青 的 性 能 逐 渐 发 生 变化 最 终 形 成 相 对 稳 定 的 同 液 两 相 体 系 温 度 与 反应 时间 是 影 响 这 一 进 程 的 关 键 因 素 在 一 定 范 同 内 随 着温 度 升 高 反 应 时 间延 长 胶 粉 溶 胀 降 解 速 度显著提高 橡胶沥 青能更 快达 到相对稳 定 的同液 两相 体 系 从 而 导致 橡 胶 沥 青 变 软 针 入 度 下 降 但 一 般 来 说 若 温 度超 过 2 0 0 则 基 质 沥 青 会 出 现 冒 烟现 象 且 橡 胶 粉 易 发 生 严 重 脱 硫 因 此 加 工 温 度 一 一s

12、应 控 制在 一 定 范 围 内 在 高 温 存 储 过 程 中胶 粉 得 以 继 续 反应 相 当于 延 长 了反 应 时 间 因此 提 高 搅 拌 温 度 或经 过 高 温存 储 都 将 有 助 于 加 快 橡 胶 沥 青 的溶 胀 降解 反 应 2 2 软化 点 与针人 度 一样 尽 管 软 化点 指 标 用 于 评价 橡 胶 沥 青 存 在争议 但 为 了便 于 与其他 沥青 进行 比较 仍将 其 作 为橡 胶沥 青 的辅 助指 标 L 4 软化 点 的测 定按 照 公 路 工程 沥青 及 沥青 混 合 料 试 验 规程 中 T 0 6 0 6 2 0 0 0 的规定 进行 储 存 前

13、后 软化 点 数 据 如 表 4所 示 软 化 点 随拌 和温 度变化 趋 势如 图 2所 示 表 4储 存 前 后 软 化 点 值 拌和温度 c l 7 O l 8 O 1 9 0 2 0 0 2 1 0 储存前 6 7 7 6 9 6 6 8 1 6 4 6 6 3 9 软 化 点 c 储存后 6 7 8 6 8 7 6 4 5 6 2 2 5 9 6 72 70 68 6 6 6 4 6 2 6 0 S 8 5 6 5 4 1 70 1 8 0 l 9O 2o o 21 O 拌和温度 气 r I 壹 蜃 l 图 2软 化 点 随拌 和温 度 变 化趋 势 由图 2知 随拌 和温 度 的

14、升 高储 存 前 后 软化 点 大 体 呈下 降趋 势 在 1 8 0 出现 一峰 值 而储存 后软 化点 比储 存前 都有 所下 降 温度越 高 软化点 下 降 明显 1 7 O 1 8 0 间软 化 点 随 温度 的升 高 呈 上 升趋 势 主要 是 由于在此 温度 区域 胶粉 的溶 胀 占主导地 位 温度 升 高 胶粉 溶 胀作 用 增 强 体 积增 大 同时 胶 粉 的溶 胀 要 吸 收 沥青 中的轻 质 油 分 两 者 共 同 导致 橡 胶 沥 青 的软 化点 出现 一定 程度 的升 高 同一拌 和 温度下 储存 之 后 比储 存前 软化 点 变小 且 随拌 和 温 度 的 升 高差

15、 值 有 变 大趋 势 这 与 针 人 度 的 变 化 机 理 是 相 同 的 在 此 不 再 赘述 2 3 延 度 延度 的测定 按 照 公 路 工 程 沥 青及 沥 青 混 合 料试 验规 程 中 T 0 6 0 5 1 9 9 3的规 定进 行 5 延 度储 存 前后 测试 值如 表 5所 示 随拌 和 温 度 变 化 趋 势 如 图 3 所 示 N O 1 2 0 1 1上冯 咯 6 3 s一 一s 表 5 5 延度 数 据 拌和温度 C 7 o 1 8 O 1 9 o 2 o o 2 1 o 储存前 6 6 8 4 8 6 o 6 l 5 5 延 度 c m 储存后 7 1 8 8

16、9 6 1 1 2 1 1 7 l 4 1 2 l O 呈 8 6 4 2 O l 70 l 80 1 9 0 2 00 2l 0 拌 和温度 一储存前 一 一 储存后 图 3 5 C延 度 随拌 和 温 度 变 化 趋 势 由图 3可 以得 出 5 延 度 随拌 和 温 度 的 升 高 而 明显上升 且 储存 后 也 有 一 定程 度 的增 加 但 各拌 和 温 度下 5 延度 值都 明显偏 小 这主要 是 因为 橡 胶 沥 青 的延度 拉伸 破坏 形 式 与 一般 沥 青 不 同 由于 胶粉 颗 粒 的存 在 形 成应 力 集 中 拉 断 的断 口粗 糙 而 宽 测 得 的橡 胶沥 青延度 普 遍 偏 低 结 果 已不 能 反 映 橡胶 沥 青 的真 实性 能 所 以 延 度 已不 再适 用 于评 价 橡 胶 沥 青 的低 温性 能 但 是 通过延 度仍 能反 映 f J 橡 胶 沥青 随 温度及 储存 时 间的变 化规律 2 4 黏度 橡 胶沥青 的高 黏度 是具 有优 良的 高温稳 定性 的关 键 可黏 度过 高会 影响 使用性 能 因此 黏度 指标 在 评 价橡胶 沥青 的性