次氯酸鈉活化橡膠粉制備的橡膠瀝青路用性能研究

王 浩

(撫順市交通運(yùn)輸發(fā)展服務(wù)中心 撫順市 113006)

目前橡膠瀝青主要用于路面的封層施工，用以控制反射裂縫的發(fā)展以及橋面鋪裝中的防水層，但橡膠瀝青仍然無法達(dá)到SBS或SBR等改性瀝青的效果。改善橡膠粉的性能和狀態(tài)從而提高橡膠瀝青路用性能已成為一個(gè)全新的思路，采用次氯酸鈉活化橡膠粉，對活化前后的瀝青性能進(jìn)行了對比分析。

1 活化機(jī)理

廢胎膠粉材料表現(xiàn)為一種交聯(lián)結(jié)構(gòu)，具有惰性表面。膠粉活化就是切斷表層材料的一些高分子斷鏈以及交聯(lián)鍵，增強(qiáng)其極性和反應(yīng)性，使膠粉再一次塑化再生。在輪胎的生產(chǎn)過程中，會(huì)大量打開橡膠分子的雙鍵，妨礙了與瀝青的融合，活化會(huì)調(diào)整硫化體系，破壞膠粉中的硫交聯(lián)鍵，從而加深瀝青與膠粉的反應(yīng)，提高兩者的粘結(jié)性，且不影響兩者的物理性能。

采用次氯酸鈉溶液活化橡膠粉是利用氣體的強(qiáng)氧化性使膠粉改性。

2 試驗(yàn)概述

2.1 材料

(1)基質(zhì)瀝青

基質(zhì)瀝青采用遼寧盤錦中海油道路石油瀝青90號(hào)A級(jí)，瀝青指標(biāo)見表1。

表1 基質(zhì)瀝青主要性能指標(biāo)

(2)橡膠粉

橡膠粉采用山東某公司提供的粒徑20目的常溫輪胎膠粉，性能指標(biāo)見表2。

表2 橡膠粉主要性能指標(biāo)

(3)活化橡膠粉

按1∶1的比例取次氯酸鈉500ml和500ml去離子水混合，配制成次氯酸鈉溶液，將適量橡膠粉加入到溶液中，啟動(dòng)電動(dòng)攪拌裝置，保持1000r/min的轉(zhuǎn)速攪拌1h，若橡膠粉都沉入活化溶液中則停止攪拌，若仍有懸浮，則增加攪拌時(shí)間直至全部沉入。

將溶液放置于電熱保溫箱中，控制溫度保持在40℃，浸泡48h后過1.18mm篩，將篩出的膠粉用去離子水沖洗干凈，置于60℃恒溫干燥箱中不少于6h直至恒重，干燥冷卻后所得的橡膠粉即為次氯酸鈉活化膠粉。

2.2 橡膠瀝青的制備

活化橡膠粉在使用前應(yīng)始終置于干燥器內(nèi)，若受潮應(yīng)先置于干燥箱中以60℃干燥4h以上，然后人工敲散結(jié)塊部分，過1.18mm篩后用于試驗(yàn)。

將裝有瀝青試樣的盛樣器放入恒溫烘箱中，調(diào)節(jié)至135℃保溫2h，表面無氣泡后通過0.6mm篩過濾，不等冷卻置于165℃的烘箱中保溫30min，達(dá)到溫度后立即取出置于恒溫加熱臺(tái)上，設(shè)置加熱臺(tái)控制溫度為180℃，開啟攪拌裝置，觀察溫度計(jì)，待瀝青溫度升到180℃時(shí)立即加入準(zhǔn)備好的活化橡膠粉，保持?jǐn)嚢杵鬓D(zhuǎn)速為1000r/min，當(dāng)瀝青溫度升回至175℃時(shí)開始計(jì)時(shí)，拌和過程中每過10min要適當(dāng)移動(dòng)攪拌葉保證拌和的均勻性，整個(gè)過程拌和物的溫度始終控制在180℃±5℃，拌和反應(yīng)1h后停止攪拌得到活化橡膠瀝青，不等冷卻立即制備試樣開始各項(xiàng)指標(biāo)的試驗(yàn)。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

本次試驗(yàn)選用了20目單一粒徑的橡膠粉，分別采用20%、25%、30%不同的摻量測定了所制的橡膠瀝青的軟化點(diǎn)、針入度、180℃旋轉(zhuǎn)粘度、5℃延度、25℃彈性恢復(fù)等指標(biāo)，同時(shí)測定了相同摻量下未經(jīng)活化處理的橡膠瀝青各項(xiàng)指標(biāo)，試驗(yàn)結(jié)果如下。

3.1 試驗(yàn)結(jié)果

在相同膠粉粒徑下，研究不同摻量的活化膠粉和普通膠粉制備的橡膠瀝青性能見表3和表4，性能對比見表5。

表3 次氯酸鈉活化橡膠瀝青性能指標(biāo)

表4 未活化橡膠瀝青性能指標(biāo)

表5 膠粉經(jīng)活化后橡膠瀝青性能對比

3.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

從表3和表4可以看出，膠粉的加入提高了瀝青的高溫穩(wěn)定性，導(dǎo)致針入度減小，軟化點(diǎn)變大，粘度變大；由于廢胎膠粉的加入，使瀝青具有了橡膠的彈性，改善了瀝青的低溫脆硬性。由表5對比可知：

(1)軟化點(diǎn)

從試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出普通膠粉改性和活化膠粉改性都大大提高了瀝青的軟化點(diǎn)，且在相同粒徑下，活化膠粉的改性效果優(yōu)于普通膠粉，且摻量越高越為明顯，表現(xiàn)為曲線斜率隨著摻量提高而增大，但提高的幅度有限，在20%的摻量下僅能提高2.57%，而在30%的摻量下可以提高6.88%。

(2)針入度

普通膠粉改性和活化膠粉改性橡膠瀝青隨著膠粉摻量的增加，針入度逐漸降低，瀝青的高溫穩(wěn)定性逐漸變大，且在相同粒徑下，活化膠粉的改性效果優(yōu)于普通膠粉。

(3)旋轉(zhuǎn)黏度

普通膠粉改性和活化膠粉改性橡膠瀝青隨著膠粉摻量的增加，黏度逐漸增大，且黏度增加的幅度隨著膠粉摻量的增加而加大，黏度曲線的斜率隨摻量增加而變大，尤其是摻量達(dá)到25%后尤其明顯。

同普通膠粉相比，活化膠粉的摻量在未達(dá)到25%時(shí)，兩者黏度的增加都不大，差異較小，活化膠粉的改性效果隨著摻量的增加而逐漸凸顯，在摻量達(dá)到30%時(shí)，降低幅度可以達(dá)到79.88%，由此可見，在膠粉采用高摻量時(shí)，活化處理可以有效改善橡膠瀝青的施工和易性。

(4)5℃延度

普通膠粉改性和活化膠粉改性都能有效地提高橡膠瀝青的低溫延性，且活化膠粉的改性效果優(yōu)于普通膠粉，低溫延度越大，抗裂性能越好，橡膠瀝青材料的抗變形能力越強(qiáng)。

(5)25℃彈性恢復(fù)

膠粉活化后橡膠瀝青的彈性恢復(fù)性能明顯提高，由圖5可知，隨著摻量的增加，曲線逐漸平緩，橡膠瀝青的彈性恢復(fù)性能提高幅度逐漸變小，膠粉經(jīng)過活化處理，表面具有較強(qiáng)的活性，在與瀝青的結(jié)合過程中，對輕質(zhì)組分的吸收也會(huì)相應(yīng)變大，彈性恢復(fù)性能就越好，進(jìn)而減小了路面在荷載作用下的殘余變形，降低路面破壞。

4 結(jié)語

(1)活化橡膠粉與普通橡膠粉改性對瀝青性能的影響具有相似的規(guī)律：提高瀝青的高溫性能，表現(xiàn)為軟化點(diǎn)的提高、針入度的降低；增大瀝青的黏度；提高瀝青的低溫性能，表現(xiàn)為低溫延度的提高、彈性恢復(fù)性能的提高。

(2)與未活化處理的膠粉比較，活化處理進(jìn)一步提高了橡膠瀝青的路用性能，在高溫性能和低溫性能上都有較明顯的提高。

(3)摻量越高，活化膠粉的改性效果越為顯著，尤其在摻量達(dá)到30%后，黏度有較大的改善，這為實(shí)現(xiàn)高摻量的橡膠瀝青提供了基礎(chǔ)。