橡膠粉復合改性瀝青配方及加工工藝研究

周健楠

(遼寧省交通科學研究院有限責任公司 沈陽市 110015)

橡膠粉復合改性瀝青配方及加工工藝研究

周健楠

(遼寧省交通科學研究院有限責任公司 沈陽市 110015)

通過對SBS橡膠粉復合改性瀝青針入度、軟化點、5℃延度、175℃旋轉粘度、彈性恢復等指標的研究，確定了SBS橡膠粉復合改性瀝青的配方及加工工藝。

橡膠粉；SBS；復合改性瀝青；加工工藝

在SBS改性瀝青中加入橡膠粉，能夠充分發揮SBS和橡膠粉兩種改性劑各自的優勢，使各改性劑之間相互促進和補充，不但可以提高瀝青的彈性，改善瀝青的高、低溫性能，還可以擴大瀝青的使用溫度范圍。SBS橡膠粉復合改性瀝青混合料具有優良的高溫穩定性、低溫抗裂性、抗水損害能力，其抗老化性能和抗疲勞性能更優于單純的SBS、橡膠粉改性瀝青混合料。

本文以90號道路石油瀝青作為基質瀝青，將SBS、橡膠粉二者復合作為改性劑對基質瀝青進行改性，通過試驗研究了SBS與橡膠粉不同摻量組合、不同穩定劑和活化劑摻量、不同加工工藝對SBS橡膠粉復合改性瀝青性能指標的影響。

1 原材料

(1)SBS

本次試驗采用中國石化集團巴陵石化分公司生產的YH-791H SBS。

(2)廢橡膠粉

本次試驗采用遼寧瑞德公路科技有限公司生產的60目公路專用膠粉。

(3)添加劑

本次試驗采用的添加劑為穩定劑和活化劑。

(4)基質瀝青

瀝青采用A級90號道路石油瀝青。

2 橡膠粉復合改性瀝青配方研究

2.1 橡膠粉和SBS摻量的確定

SBS和橡膠粉的摻量如表1所示。制備時先將基質瀝青緩慢加熱至180℃，加入SBS，以5000r/min的轉速剪切20min后加入橡膠粉, 溫度調至185℃，以6000r/min的轉速高速剪切2h。制得的橡膠粉復合改性瀝青試驗結果見表2～表5。

表1 復合改性瀝青配制方案

表2 SBS摻量為1.5%時橡膠粉復合改性瀝青性能指標

上述配方試驗結果中，SBS摻量為1.5%時，橡膠粉摻量低時軟化點偏低，橡膠粉摻量高時復合改性瀝青粘度偏大；軟化點和粘度均較為合適的配方為SBS摻量2.0%、橡膠粉摻量18%、21%；SBS摻量2.5%、橡膠粉摻量15%、18%；SBS摻量3.0%、橡膠粉摻量12%、15%、18%。

表3 SBS摻量為2.0%時橡膠粉復合改性瀝青性能指標

表4 SBS摻量為2.5%時橡膠粉復合改性瀝青性能指標

表5 SBS摻量為3.0%時橡膠粉復合改性瀝青性能指標

考慮到生產、施工和經濟性推薦SBS橡膠粉復合改性瀝青中SBS摻量為2.0%，橡膠粉摻量為18%。2.2 外摻劑摻量的確定

(1)穩定劑摻量的確定

在實驗室內加工SBS橡膠粉復合改性瀝青，SBS摻量2.0%，60目橡膠粉摻量18%，分別摻加0%、0.2%、0.4%的穩定劑進行對比試驗，結果見表6。

表6 不同摻量穩定劑的橡膠粉復合改性瀝青性能指標

從表6可以看出，隨著穩定劑摻量的增加，SBS橡膠粉復合改性瀝青各項指標變化明顯，針入度、軟化點、5℃延度增大，175℃旋轉粘度、離析、軟化點差減小，彈性恢復變化不明顯。說明穩定劑在控制離析、軟化點差(℃)的指標上有很好的作用，基本上可以解決分散相(溶脹的橡膠粉和SBS)分散在分散介質(瀝青)中的穩定效果，同時對于降低復合改性瀝青粘度的作用也是很明顯的。因此為了提高復合改性瀝青的整體指標性能，建議在橡膠粉復合改性瀝青中摻加0.4%的穩定劑。

(2)活化劑摻量的確定

在實驗室內加工SBS橡膠粉復合改性瀝青，SBS摻量2.0%，60目橡膠粉摻量18%，分別摻加0%、0.03%、0.06%的活化劑進行對比試驗，結果見表7。

表7 不同活化劑摻量的橡膠粉復合改性瀝青性能指標

由表7可以看出隨著活化劑摻量的增加，橡膠粉復合改性瀝青的針入度、175℃旋轉粘度減小，軟化點、5℃延度、彈性恢復呈現先增大后減小的趨勢，離析、軟化點差呈現先減小后增大的趨勢。綜合比較各項性能指標，建議活化劑的摻量為0.03%。

3 橡膠粉復合改性瀝青加工工藝研究

為了研究橡膠粉復合改性瀝青的加工工藝，在實驗室內加工SBS橡膠粉復合改性瀝青，SBS摻量2.0%，60目橡膠粉摻量18%，摻加0.03%的活化劑、0.4%的穩定劑，在實驗室內設計了三種加工工藝，如下：

(1)基質瀝青升溫至180℃，加入廢橡膠粉以5000r/min的速度高速剪切20min后，加入活化劑、SBS、穩定劑，然后升溫至 185℃，以6000r/min的速度高速剪切2h。

(2)基質瀝青升溫至180℃，在5000r/min的轉速下，加入SBS、廢橡膠粉、活化劑、穩定劑，然后升溫至185℃，以6000r/min的速度高速剪切2.5h。

(3)基質瀝青升溫至180℃，加入SBS以5000r/min的速度高速剪切20min后，升溫至185℃，加入活化劑、廢橡膠粉、穩定劑，然后以6000r/min的速度高速剪切2h。

三種不同加工工藝的橡膠粉復合改性瀝青性能指標見表8。

表8 不同加工工藝的橡膠粉復合改性瀝青性能指標

綜合表8檢測指標來看，幾種添加方式對復合改性瀝青的指標沒有明顯的影響，但從實際制備過程中的工藝：

(1)工藝一：因先加膠粉經溶脹后，瀝青混合物的粘度增大，體積膨脹明顯導致磨頭旋轉不充分，使SBS的加入變得些許困難，同時也影響研磨效果。

(2)工藝二：SBS和膠粉同時加入時，開始階段會導致兩者的攪拌不夠充分，因此SBS的作用效果不夠明顯，導致針入度相對大一些。

(3)工藝三：先加摻量少的SBS充分研磨發育后可以在瀝青中吸收輕組分膨脹而互相之間形成網格交聯的結構；再摻加的膠粉對瀝青多余輕質組分進行吸附膨脹，增加瀝青的稠度，可穩定地控制質量指標。因此，橡膠粉復合改性瀝青的加工工藝按工藝三控制。

4 結語

結合室內實驗數據，從制備難易和控制混合物質量的角度考慮確定了SBS橡膠粉復合改性瀝青的制備工藝為：先摻加少量的SBS充分研磨發育后，再摻加橡膠粉對瀝青多余輕質組分進行吸附膨脹，增加瀝青的稠度，可穩定地控制質量指標；根據不同摻量的SBS膠粉復合改性瀝青針入度、軟化點、粘度、延度、彈性恢復指標，考慮到生產、施工和經濟性建議SBS橡膠粉復合改性瀝青中SBS摻量為2.0%、橡膠粉摻量為18%。從控制復合改性瀝青的離析和降粘方面考慮本文建議摻加0.4%的穩定劑和0.03%的活化劑。

[1] 中華人民共和國交通部.JTJ 052-2000公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程[S].北京：人民交通出版社，2000.

[2] 中華人民共和國交通部.JTG F40-2004公路瀝青路面施工技術規范[S]. 北京：人民交通出版社，2004.

[3] 宋家楠，黃治冶，徐向輝.膠粉/SBS復合改性瀝青與SBS改性瀝青、橡膠瀝青的基本性能比較研究[J].北方交通，2012(7)：3-5.

[4] 趙明宇，姜友生，陳光新，等.改性瀝青彈性恢復性能評價方法研究[J].石油瀝青， 2012，26(2)：41-46.

Research on Formula and Processing Technology of Composite Modified Asphalt of Rubber Powder

ZHOUJian-nan

(Liaoning Transportation Research Institute Co.,Ltd.,Shenyang 110015,China)

Through the research on indexes like needle penetration of composite modified asphalt of SBS rubber powder, softening point, 5℃ ductility, 175℃ rotary viscosity, elastic recovery and so on, the formula and processing technology of composite modified asphalt of SBS rubber powder are determined.

Rubber powder; SBS; Composite modified asphalt; Processing technology

1673-6052(2016)11-0036-03

10.15996/j.cnki.bfjt.2016.11.010

U414.7+5

B

遼寧省交通廳科技項目(201508)