膠粉目數(shù)對膠粉改性瀝青流變性能的影響研究

林銘彬

（1.福建聯(lián)合石油化工有限公司，福建泉州 362000；2.廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，福建廈門 361005）

隨著交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的迅猛發(fā)展，以及化工生產(chǎn)工藝的革新，改性瀝青正處在逐步取代基質(zhì)瀝青的探索和發(fā)展中。膠粉改性瀝青的出現(xiàn)在提高基質(zhì)瀝青流變性能[1-3]和路用性能的同時[4]，為廢舊輪胎的處理提供了回收再利用的空間，實現(xiàn)了資源的可持續(xù)循環(huán)利用[3，5-8]。

本文以膠粉改性瀝青為對象，通過摻入相同比例（20%）、不同細度的膠粉顆粒對基質(zhì)瀝青進行改性，得到 4 種膠粉改性瀝青（20 目改性、40 目改性、60 目改性和80 目改性）。在試驗室內(nèi)測試4 種改性瀝青的三大指標、黏彈性指標和路用性指標，分析并評價不同膠粉目數(shù)對膠粉改性瀝青流變性能的影響趨勢，指導(dǎo)膠粉改性瀝青的生產(chǎn)。通過上述研究，系統(tǒng)地探討了膠粉改性瀝青中膠粉目數(shù)的控制標準，為膠粉改性瀝青的應(yīng)用提供技術(shù)支持。

1 膠粉目數(shù)對三大指標的影響

1.1 膠粉目數(shù)對軟化點的影響

瀝青軟化點測試結(jié)果（見圖1）。

圖1 軟化點隨膠粉目數(shù)的變化

由圖1 可知：（1）膠粉改性瀝青的軟化點明顯大于基質(zhì)瀝青，瀝青的高溫性能和抗車轍能力得到顯著提高；（2）隨著膠粉目數(shù)的增大，膠粉改性瀝青的軟化點呈現(xiàn)先降低、后穩(wěn)定的趨勢；（3）4 種膠粉改性瀝青軟化點的關(guān)系為：20 目改性＞40 目改性＞80 目改性＞60 目改性。

1.2 膠粉目數(shù)對針入度的影響

瀝青針入度測試結(jié)果（見圖2）。

圖2 針入度隨膠粉目數(shù)的變化

由圖2 可知：（1）膠粉改性瀝青的針入度普遍低于基質(zhì)瀝青，瀝青的抗剪切能力得到顯著提高；（2）隨著膠粉目數(shù)的增大，膠粉改性瀝青的針入度不斷增大，即膠粉越粗膠粉改性瀝青的抗剪切能力越優(yōu)異；（3）4 種膠粉改性瀝青針入度的關(guān)系為：20 目改性＜40 目改性＜60 目改性＜80 目改性。

1.3 膠粉目數(shù)對延度（5℃）的影響

瀝青延度測試結(jié)果（見圖3）。

圖3 延度隨膠粉目數(shù)的變化

由圖3 可知：（1）膠粉改性瀝青的延度明顯大于基質(zhì)瀝青，瀝青的低溫性能得到顯著提升；（2）隨著膠粉目數(shù)的增大，膠粉改性瀝青的延度不斷增大，即膠粉顆粒越細膠粉改性瀝青的抗低溫性能越好；（3）4 種膠粉改性瀝青延度的關(guān)系為：20 目改性＜40 目改性＜60 目改性＜80 目改性。

2 膠粉目數(shù)對黏彈特性的影響

2.1 膠粉目數(shù)對彈性恢復(fù)的影響

瀝青彈性恢復(fù)測試結(jié)果（見圖4）。

圖4 彈性恢復(fù)隨膠粉目數(shù)的變化

由圖4 可知：（1）膠粉改性瀝青的彈性恢復(fù)明顯大于基質(zhì)瀝青，瀝青的自愈能力得到顯著提升。20 目膠粉改性瀝青的彈性恢復(fù)值最大（89%），約為基質(zhì)瀝青的5 倍；（2）隨著膠粉目數(shù)的增大，膠粉改性瀝青的彈性恢復(fù)緩慢降低，即膠粉顆粒越粗膠粉改性瀝青的自愈合能力越好；（3）4 種膠粉改性瀝青彈性恢復(fù)的關(guān)系為：20 目＞40 目＞60 目＞80 目。

2.2 膠粉目數(shù)對黏度的影響

瀝青175℃黏度的測試結(jié)果（見圖5）。

圖5 175℃黏度隨膠粉目數(shù)的變化

由圖5 可知：（1）隨著膠粉目數(shù)的增大，膠粉改性瀝青的175℃黏度呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，60 目膠粉改性瀝青的 175℃黏度最大（1.06 Pa·s），20 目膠粉改性瀝青的 175℃黏度最小（0.75 Pa·s）；（2）60 目膠粉改性瀝青的流動性及和易性最為優(yōu)異；（3）4 種膠粉改性瀝青 175℃黏度的關(guān)系為：60 目＞40 目＞80 目＞20 目。

2.3 膠粉目數(shù)對韌性的影響

瀝青黏韌性的測試結(jié)果（見圖6）。

圖6 黏韌性和韌性隨膠粉目數(shù)的變化

由圖6 可知：（1）膠粉改性瀝青的黏韌性和韌性對膠粉目數(shù)不敏感，其中韌性幾乎不隨膠粉目數(shù)的改變而變化；（2）膠粉改性瀝青黏韌性范圍為：10.5 N·m～12.5 N·m；（3） 膠粉改性瀝青韌性范圍為：2.3 N·m～2.5 N·m。

3 膠粉目數(shù)對路用性能的影響

3.1 膠粉目數(shù)對60℃黏度的影響

瀝青60℃黏度的測試結(jié)果（見圖7）。

圖7 60℃動力黏度隨膠粉目數(shù)的變化

由圖7 可知：（1）隨著膠粉目數(shù)的增大，膠粉改性瀝青的60℃黏度呈現(xiàn)先增大后減小再增大的趨勢。膠粉目數(shù)對60℃黏度的影響趨勢欠清晰；（2）4 種膠粉改性瀝青 60℃動力黏度的關(guān)系為：40 目＞80 目＞20目＞60 目。

3.2 膠粉目數(shù)對離析的影響

瀝青離析軟化點差的測試結(jié)果（見圖8）。由圖8可知：（1）膠粉改性瀝青的軟化點差普遍低于基質(zhì)瀝青，瀝青的貯存穩(wěn)定性受到不同程度的削弱；（2）隨著膠粉目數(shù)的增大，膠粉改性瀝青的軟化點均小于零，呈現(xiàn)先降低再升高的趨勢；（3）80目膠粉改性瀝青的貯存穩(wěn)定性最為優(yōu)異，說明膠粉細度越大膠粉改性瀝青的貯存穩(wěn)定性越好；（4）4 種膠粉改性瀝青軟化點差的關(guān)系為：80 目＞60 目＞20 目＞40目。

圖8 軟化點差隨膠粉目數(shù)的變化

4 結(jié)論

本文系統(tǒng)的研究了4 種同比例摻量（20%）膠粉改性瀝青的流變性能，通過分析試驗結(jié)果得到如下結(jié)論：（1）膠粉改性瀝青的高溫性能、低溫性能、抗剪切性能、自愈性能等普遍好于基質(zhì)瀝青；（2）膠粉改性瀝青的貯存穩(wěn)定性低于基質(zhì)瀝青；（3）膠粉數(shù)目對改性瀝青60℃黏度、175℃黏度、黏韌性和韌性的影響欠規(guī)律。本文的研究可用于指導(dǎo)膠粉改性瀝青的生產(chǎn)及應(yīng)用推廣。