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    稳定型胶粉与SBS复合改性沥青及沥青混合料性能研究
    2022-10-02    阅读量:10745    新闻来源:沥青网 sinoasphalt.com  |  投稿

    摘 要

    为了提高传统橡胶改性沥青的施工和易性与热贮存稳定性,并进一步增强稳定型橡胶粉改性沥青的高温稳定性与低温延展性,将稳定型胶粉与SBS改性剂进行复配,并研究了不同稳定型胶粉与SBS复合改性沥青的针入度指标性能和混合料路用性能与疲劳特性。结果表明,2.5%、3.0%SBS改性剂与16%、20%稳定型胶粉复合改性沥青的针入度介于45~60(0.1mm)、软化点接近80℃、弹性恢复率大于85%,相较于5%SBS改性沥青,稳定型胶粉与SBS复合改性沥青有更优的高低温性能和抗老化性能;推荐适宜的SBS改性剂掺量为3%、稳定型胶粉掺量为16%~20%;3%SBS与16%稳定型胶粉复合改性沥青混合料、3%SBS与20%稳定型胶粉复合改性沥青混合料的动稳定度达到了7720、8656次/mm,-10℃低温最大弯曲应变达到了6415.6、6656.5με,低温断裂应变能达到了0.784、0.823kJ/㎡,浸水马歇尔残留稳定度比和冻融劈裂强度比均大于95%,稳定型胶粉与SBS复合改性沥青混合料比5%SBS改性沥青混合料有更优异的高低温性能和水稳定性;SBS改性剂的掺入可以显著改善稳定型胶粉改性沥青混合料的疲劳寿命,加入稳定型胶粉与SBS复合改性剂后,沥青混合料具有优异的抗疲劳性能。


    关键词 道路工程 | 稳定型胶粉改性沥青 | 稳定型胶粉与SBS复合改性沥青 | 路用性能


    引言

    目前我国已成为世界上最大的橡胶资源消耗大国和废旧轮胎产生大国,在当前环保政策许可下如何有效处理每年产生的大量废旧轮胎是我们亟需解决的问题沥青网sinoasphalt.com。将废轮胎胶粉应用于道路材料中,不仅能够提高沥青的品质和路用性能,而且可实现废轮胎的循环利用,是废轮胎资源化和无害化利用的有效途径,解决“黑色污染”这一世界性环保难题,废旧橡胶粉用于改性沥青也符合我国“绿色交通”与“绿色公路建设”的建设理念要求,具有显著的社会效益。大量研究和工程实践表明,橡胶沥青具有高粘、高弹、温度敏感性低的特性,废轮胎胶粉可以有效提高沥青混合料的高、低温路用性能,抗疲劳性能、抗车辙、抗水损害,改善沥青路面的长期服役性能,延长使用寿命,橡胶沥青路面美观、噪声低、维护费用低,有利于节约资源,采用橡胶沥青是有效解决沥青路面早期病害发生的主要途径,也能够降低建设养护成本。


    废旧轮胎橡胶粉改性沥青高粘高弹、环保性能能突出,是最有前途替代SBS改性剂的材料,然而传统橡胶沥青的应用仍有较多技术难题:①橡胶粉改性沥青的橡胶粉掺量不大;②橡胶粉改性沥青的加工技术落后,导致橡胶改性沥青性能不高,尤其是高温性能较难适应极端高温和重载道路使用性能要求;③橡胶粉改性沥青的制备工艺复杂,只能现改性现用,设备周转不便;④橡胶粉改性沥青贮存稳定性差、黏度高,导致其无法工厂化生产和施工难度大,并且施工过程中有大量异味。已对橡胶沥青和橡胶沥青混合料进行了较多研究,但对于废旧橡胶怎样复合改性的技术研究却很少,针对上述问题,本文采用特定生产工艺将废旧胶粉与SBS改性剂进行复配,通过高温、长时间剪切作用使橡胶粉充分脱硫、降解,以提高橡胶改性沥青的施工和易性与热贮存稳定性,通过加入SBS改性剂来弥补稳定型橡胶粉改性沥青的高温稳定性与低温延展性,为了避免稳定性橡胶改性沥青在制备过程中排放大量刺鼻的有害气体,在基质沥青中掺加橡胶粉的同时,也掺加了沥青质量0.1%的沥青除臭剂,与此同时,在复合改性沥青制备过程中采用蓄热式直燃炉处理+导热油换热器+(多管+布袋)干式除尘器进行有害气体处理。研究成果可为稳定型胶粉与SBS复合改性沥青路面的推广应用提供借鉴。


    原材料与试验方案


    原材料


    基质沥青为辽河石化生产的AH-70重交通道路石油沥青,主要技术指标见表1。苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)由北京燕山石化生产,星型SBS改性剂型号为YH-802(SBS4402),嵌段比S∶B=4∶6,主要技术参数见如下:相对密度0.94g/cm3,拉伸强度23.6MPa,伸长率680%,灰分量<0.5%,回弹率47%。采用市售深度脱硫活化的60目子午轮胎胶粉,其性能如下:细度60目,相对密度0.297g/cm3,金属含量0.02%,灰分3.4%,丙酮抽取物2.5%,炭黑含量32.6%,橡胶烃含量53.2%。

    由表8可见,4种改性沥青混合料在相同应变水平下的疲劳寿命排序为:3%SBS与20%稳定型胶粉复合改性沥青混合料(B)>3%SBS与16%稳定型胶粉复合改性沥青混合料(A)>5%SBS改性沥青混合料>20%稳定型胶粉改性沥青混合料,SBS改性剂的掺入可以显著改善稳定型胶粉改性沥青混合料的疲劳寿命,加入稳定型胶粉与SBS复合改性剂后沥青混合料具有优异的抗疲劳性能。在800με应变水平下,3%SBS与20%稳定型胶粉复合改性沥青混合料(B)、3%SBS与16%稳定型胶粉复合改性沥青混合料的疲劳寿命比5%SBS改性沥青混合料提高了26.9%、53.2%,在1000με应变水平下,2种复合改性沥青混合料疲劳寿命比5%SBS改性沥青混合料提高了63.9%、68.9%。


    结论

    a.掺加2.5%、3.0%、3.5%SBS与12%、16%、20%、24%稳定型橡胶粉,稳定型胶粉与SBS复合改性沥青具有优异的高低温性能,其中25℃针入度为47~72(0.1mm),5℃延度为28~53cm,软化点大于63℃、最大软化点达到了85℃,25℃弹性恢复率为76.6%~92.8%,将低剂量SBS改性剂与稳定型橡胶粉复配后,稳定型胶粉与SBS复合改性沥青的针入度指标性能可以满足JTGF40-2004聚合物改性沥青SBS(I-C)、SBS(I-D)的技术要求。


    b.推荐适宜的SBS改性剂掺量为3%、稳定型胶粉掺量为16%~20%,3%SBS+16%稳定型胶粉、3%SBS+20%稳定型胶粉2种稳定型胶粉与SBS复合改性沥青比5%SBS改性沥青有更优异的高低温性能和抗老化性能优势。


    c.3%SBS与16%稳定型胶粉复合改性沥青混合料、3%SBS与20%稳定型胶粉复合改性沥青混合料的动稳定度达到了7720、8656次/mm,-10℃低温最大弯曲应变达到了6415.6、6656.5με,低温断裂应变能达到了0.784、0.823kJ/㎡,浸水马歇尔残留稳定度比和冻融劈裂强度比均大于95%,稳定型胶粉与SBS复合改性沥青混合料比5%SBS改性沥青混合料有更优异的高低温性能和水稳定性。


    d.SBS改性剂的掺入可以显著改善稳定型胶粉改性沥青混合料的疲劳寿命,加入稳定型胶粉与SBS复合改性剂后沥青混合料具有优异的抗疲劳性能。


    标签:综合论文技术中心改性沥青
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