廢胎膠粉橡膠瀝青運輸貯存期三大指標變化規律的研究

王 健 王海有 王曉豐 王壹帆

（1.河南中亞交建集團有限公司， 河南 平頂山 467000； 2.平頂山市公路事業發展中心 河南 平頂山 467000；3.鄭州市大道公路工程有限公司， 河南 平頂山 450000； 4.河南光大路建工程管理有限公司 河南 平頂山 467000）

當今，我國已經是輪胎生產大國，也是輪胎使用大國，每年的廢舊輪胎產生量一直不斷攀升。2022年，中國廢舊輪胎的產生量已經達到2200萬t，廢舊輪胎已造成嚴重的環境污染。

由廢舊輪胎加工而成的廢胎膠粉的主要化學成分是天然橡膠和合成橡膠，這些成分都是良好的瀝青改性劑，能夠改善瀝青的高低溫性能、抗老化性能、抗疲勞性能，起到減薄路面、延長路面使用壽命、延緩路面反射裂縫、降低噪聲等作用。廢胎膠粉（外摻法不小于17.5%）用于改性基質瀝青即為廢胎膠粉橡膠瀝青，它成本低，不但可改善路面質量，且對廢胎膠粉的使用量大，其研究和應用具有深遠的環保效益、經濟效益和社會效益[1-10]。

用廢胎膠粉對基質瀝青進行改性時，溫度要求控制在190 ℃～218 ℃之間（稱此溫度區間為高溫），在高溫下，廢胎膠粉橡膠瀝青的性能很不穩定，并且有時會遇到不可抗力，需要較長時間（超過24 h）運輸、貯存，導致廢胎膠粉橡膠瀝青質量不合格。因此，對廢胎膠粉橡膠瀝青運輸貯存期性能的變化進行深入細致的研究，對于保證工程質量十分必要。

1 廢胎膠粉橡膠瀝青長時間運輸貯存對三大指標的影響

無論是實驗室還是工程實踐中，保證廢胎膠粉橡膠瀝青產品質量穩定、可靠，意義重大。在運輸貯存中，對三大指標產生影響的因素較多，其中主要因素是時間和溫度。廢胎膠粉橡膠瀝青在高溫下運輸、貯存，由于廢胎膠粉的脫硫、活化劑的裂解作用，使瀝青中的廢胎膠粉分解出一些高沸點液體狀的橡膠烴類油，隨著廢胎膠粉橡膠瀝青的運輸、貯存時間的延長，橡膠烴類油會不斷增多，瀝青軟化點逐漸下降，延展度逐漸提高，針入度逐漸增大。與此同時，瀝青也在老化，產生相反的效果，即瀝青軟化點逐漸升高，延展度逐漸下降，針入度逐漸減小。這兩種變化誰大誰小，受許多因素影響，而且具有不可控性，呈現出隨機性。廢胎膠粉橡膠瀝青指標的變化如果較小，則不影響質量；如果指標變化過大，則導致廢胎膠粉橡膠瀝青不合格。實踐中，一般的做法是返廠再加工至合格，導致成本增加，延誤工期。最好的做法是不讓廢胎膠粉橡膠瀝青出現不合格問題，為此進行如下試驗研究。

1.1 試驗用材料

試驗使用某廠生產的70#瀝青、30目載重汽車斜交廢胎膠粉，基質瀝青中加入廢胎膠粉后不間斷地攪拌。基質瀝青的三大指標如表1所示。

表1 基質瀝青三大指標

1.2 24 h廢胎膠粉橡膠瀝青跟蹤試驗檢測--試驗一

這是一次室內試驗，試驗的目的是檢測廢胎膠粉橡膠瀝青生產后24 h內三大指標的變化情況以及適宜的應用時間。把基質瀝青加熱到200 ℃，加入25%（外摻法）廢胎膠粉，然后保持溫度不低于190 ℃的情況下，采用簡單攪拌法攪拌（即不使用膠體磨），攪拌1.5 h時取1#試樣，之后每隔2 h取一試樣，共取13個試樣。在跟蹤試驗檢測過程中持續攪拌。此試驗廢胎膠粉橡膠瀝青跟蹤檢測結果如表2所示。

表2 24小時廢胎膠粉橡膠瀝青跟蹤試驗檢測結果

由表2可以看出，廢胎膠粉橡膠瀝青在前12 h內呈現出明顯的規律性，針入度增大，軟化點降低，延展度變化不大，而12 h～24 h內沒有規律性。其原因是12 h內廢胎膠粉處于熔脹和裂解的過程，特別是裂解處于單向反應的過程，所以呈現出明顯的規律性；12 h以后，裂解反應發生了逆反應，而且裂解反應及其逆反應是不可控的，隨機發生，表現出沒有規律性，這種情況下就有可能導致廢胎膠粉橡膠瀝青的部分質量指標不合格。從總體上看，延展度呈現減小的趨勢，軟化點呈現降低幅度縮小的趨勢，這是瀝青老化所致。相關規范規定，廢胎膠粉橡膠瀝青生產后應在當天（24 h內）使用[11-12]，但是從試驗一的情況看，廢胎膠粉橡膠瀝青生產后應在12 h內使用為宜。

1.3 長時間廢胎膠粉橡膠瀝青跟蹤試驗檢測--試驗二

首先把基質瀝青加熱到200 ℃，加入25%（外摻法）廢胎膠粉，并保持溫度不低于190 ℃的情況下采用混合攪拌法攪拌（其中過三次膠體磨，使廢胎膠粉的分散均勻），攪拌1 h取1#試樣，然后每隔2 h取一試樣，直到取7#試樣；7#試樣取完后讓廢胎膠粉橡膠瀝青冷卻，6 h溫度下降到150 ℃，之后保持此溫度不再變化，在這個過程中每隔2 h取一試樣，直到取19#試樣；19#試樣取完后給廢胎膠粉橡膠瀝青加溫，6 h溫度達到190 ℃，此時取20#試樣，記錄升溫時間，并且保持此溫度不再變化，此后每隔2 h取一試樣，直到取22#試樣。在跟蹤試驗檢測過程中持續攪拌。此試驗廢胎膠粉橡膠瀝青跟蹤檢測結果如表3所示。

表3 長時間廢胎膠粉橡膠瀝青跟蹤試驗檢測結果

試驗二是某工程中出現的真實過程，由于不可抗力廢胎膠粉橡膠瀝青生產后當天沒有使用，試驗的目的是了解廢胎膠粉橡膠瀝青長時間運輸貯存三大指標的變化情況。從表3可以看出，在前12 h內呈現出與試驗一同樣的規律性，即針入度增大，軟化點降低，延展度變化不大。根據試驗一的檢測情況--12 h后廢胎膠粉橡膠瀝青會發生不可控的反應而有損其性能，所以，12 h后采取了降溫至150 ℃貯存，在使用前把溫度升至190 ℃。試驗二表明，在溫度不大于150 ℃的情況下，短時間內廢胎膠粉橡膠瀝青的三大指標的變化不大，基本保持穩定，重新升溫后應盡快使用。

2 結語

（1）廢胎膠粉橡膠瀝青生產后盡快使用，以12 h內使用為宜。

（2）廢胎膠粉橡膠瀝青的穩定性較差，在高溫的情況下長時間運輸、貯存會導致某些指標衰減而有損質量。如果廢胎膠粉橡膠瀝青生產后不能當天使用，應當把溫度降到不大于150 ℃保存，短時間內能夠保持廢胎膠粉橡膠瀝青的質量沒有較大的衰減，重新升溫后應盡快使用。