廢膠粉氯化后對改性道路瀝青性能的影響

呂麟華，王宏玉，趙 強

(甘肅工業職業技術學院 繼續教育學院，甘肅 天水 741025)

廢膠粉改性道路瀝青是一種既經濟實用又簡單有效的方法．既可以改善道路瀝青的性能，又可以緩解廢舊輪胎帶來的環境問題．國外較早地對膠粉改性道路瀝青進行了研究，并將改性劑轉向了經濟的“廢物”廢膠粉，將其應用到實際中，取得了很好的改性效果．我國對此的研究起步較晚，但近年來也開始將膠粉改性瀝青的改性劑轉向廢膠粉．目前聚合物改性瀝青的機理尚未確定，但是大多數人普遍認為在改性過程中膠粉在瀝青中吸收油分而溶脹，并且最終形成膠粉瀝青混合體系．由于膠粉和瀝青溶解度參數等性質的差異，兩者在混合時存在著相容性、分散性等問題，影響著改性的效果[1-3].本實驗采用了氯化處理廢膠粉的方法改變膠粉的某些性質，然后改變一些處理條件，與瀝青進行相混．相比較瀝青改性前后的三大指標，分析其改性效果．這為改性瀝青對于道路路面性能的改善提供理論基礎．

1 實驗原料與儀器

瀝青為中海油濱州煉油廠的，規格為AH-90;廢橡膠粉為河南濮陽橡膠粉廠的，規格為80目．PKA-2型自動環球法石油瀝青軟化點測試儀(德國PETROTEST公司)．DDA-3型自動石油瀝青延度測試儀(德國PETROTEST公司).PNR-10型自動瀝青針入度儀(德國PETROTEST公司)．

2 實驗過程

2.1 氯化廢膠粉改性瀝青

首先將不同氯化程度的80目的廢膠粉，與瀝青按30∶200混合，普通攪拌10min進行初步混合．然后,將上面得到的膠粉瀝青混合物在150℃下高速剪切20min，使兩者充分混合．最后,再將混合物普通攪拌30min，最終制得氯化廢膠粉改性瀝青．

2.2 性能測試

所有基質瀝青和改性瀝青的三大指標均按公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程JTJ 052-2000進行測試．

(1)軟化點．將試樣環置于試樣底板上，將瀝青試樣注入試樣環內至略高出環面為止，室溫冷卻30min后，用熱刮刀刮除環面上的試樣，務使其與環面齊平．將試樣環連同試樣底板置于(5±0.5)℃水的恒溫水槽中至少15min，同時將金屬支架、鋼球、鋼球定位環等置于相同水槽中．燒杯中注入5℃的水，水面略低于立桿上的深度標記．取出試樣環放置在支架中層板的圓孔中，套上定位環，然后將整個環架放入燒杯中，調整水面至深度標記．將盛有水和支架的燒杯移至儀器的加熱爐具上，然后將鋼球放在定位環中間的試樣中央，啟動程序使之加熱，升溫速率調為(5±0.5)℃·min-1．試樣受熱軟化逐漸下墜，至與下層地板表面接觸時，立即讀取溫度．

(2)針入度．將試樣在120～180℃下脫水，過濾后注入針入度儀盛樣皿內，在室溫冷卻30min后，放入25℃的恒溫水槽中1h．取出試樣，放置到儀器水槽中進行測試，試樣質量為100g，設置標準針自由穿入瀝青的時間為5s，以此測試針入度．

(3)延度．將甘油滑石粉隔離劑涂于試模底板和兩個側模的內側表面，并將試模在底板上裝好，將試樣注入模中，最后略高出試模，室溫下冷卻30min，置于延度儀(5±0.1)℃的恒溫水槽中30min后取出，用熱刮刀刮除高出試模的瀝青，使瀝青面與試模面相齊．將試模連同底板再放入(5±0.1)℃的恒溫水槽中1h．調節延度儀使其歸零，即滑板指針正對標尺零點．調節端模運行速率為5 cm·min-1，測試延度.

3 結果與討論

3.1 廢膠粉氯化度對改性瀝青的影響

不同氯化程度的廢膠粉改性瀝青的三大指標測試如表1所示.

表1 氯化膠粉改性瀝青

從表1可以看到，隨著氯化程度的增加，軟化點溫度先上升然后下降，但變化不大，和未氯化的廢膠粉改性瀝青的軟化點相比數值較為接近．由此可見，氯化膠粉對改性瀝青的高溫性能不是很明顯．氯化廢膠粉改性瀝青的針入度與未氯化膠粉改性瀝青的針入度(0%氯化度對應的針入度)相比，有明顯的下降(從56.8下降到40左右)．但是，針入度隨著氯化程度的增加變化不大．氯化廢膠粉改性瀝青的延度與未氯化廢膠粉改性瀝青的針入度(0%氯化度對應的延度)相比，有明顯的下降(從6.2下降到3.5左右)．這說明氯化廢膠粉的改性效果不是很好，遠出乎我們的意料．

3.2 氯化膠粉用量對改性瀝青的影響

(1)未氯化膠粉改性瀝青對三大指標的影響如圖1所示．從圖1可以看到，隨著未氯化廢膠粉用量的增加，改性瀝青的軟化點變化不是很大，均在55℃左右；針入度值卻是出乎意料的升高了，表明膠粉量的加入使得瀝青變稀了，改性效果不太好；另外隨著膠粉量的增加，瀝青的延度值變大了，說明膠粉改性有一定效果．膠粉加入量在15%～20%之間時，改性效果較好．

圖1 未氯化廢膠粉對三大指標的影響

(2) 0.6%氯化膠粉改性瀝青如表2所示，對三大指標的影響如圖2所示．

表2 0.6%氯化膠粉改性瀝青

圖2 0.6%氯化膠粉對三大指標的影響

(3) 3%氯化膠粉改性瀝青如表3所示，對三大指標的影響如圖3所示．

表3 3%氯化膠粉改性瀝青

圖3 3%氯化膠粉對三大指標的影響

(4) 4.14%氯化膠粉改性瀝青如表4所示，對三大指標的影響如圖4所示．

表4 4.14%氯化膠粉改性瀝青

圖4 4.14%氯化膠粉對三大指標的影響

從圖2、3、4可以看到，廢膠粉的氯化度隨著用量的增加，改性瀝青的三大指標都有近乎一致的變化．隨著氯化膠粉量的增加，改性瀝青的軟化點均有升高，瀝青的高溫性能變好；針入度值則都有所下降；延度值稍有增加，但變化不大．

4 結論

從上述實驗我們可以知道，氯化廢膠粉用量的增加對改性瀝青有一定的效果，且15%～20%的膠粉用量為宜，但是廢膠粉氯化度的增加對改性瀝青的方法還需改進．

參考文獻：

[1]郭朝陽,何兆益,等.廢胎膠粉改性瀝青改性機理研究[J].石油瀝青,2007,21(6):21-27.

[2]徐惠生.改性瀝青紅外光譜分析[J].安徽化工,2007,23(1):62-63.

[3]田衛群,周彬,楊軍,等.改性瀝青混合料高溫性能及其評價方法[J].建筑材料學報,2009,12(3):285-291.