废胎胶粉改性沥青改性机理研究
胶粉改性沥青改性机理及针对存储稳定性的改善方案
胶粉改性沥青改性机理及针对存储稳定性的改善方案本文针对橡胶粉改性沥青储存稳定性不足问题在基质沥青、橡胶粉特性、试验条件等方面提出了一系列改善离析现象的措施。
通过改善措施可以增进橡胶粉改性沥青的相容性，有效改善橡胶粉改性沥青的储存稳定性。
标签：橡胶粉改性沥青；改性机理；存储稳定性。
一、研究背景及意义众所周知，我国的道路沥青主要采用石蜡基原油炼制，沥青的温度敏感性较大，修成的路面往往夏天泛油发软，冬天发脆开裂，早期破坏现象较严重。
据统计，全球每年报废轮胎约20 亿条，所以无害化、资源化地利用这些废轮胎将对我国经济的可持续发展、缓解环境和橡胶资源匮乏带来的压力起到较好的作用。
而将废轮胎加工制成的橡胶粉作为改性剂添加至沥青中，制成分散均匀的改性沥青不但可以提高沥青的路用性能，还可以回收利用大量的废旧轮胎制品，为环保做出贡献，因此其前景被人看好。
二、胶粉改性沥青简介（一）橡胶粉改性沥青定义胶粉改性沥青，顾名思义就是将粉碎的橡胶粉加入到沥青中去，通过添加特定的添加剂，经过系列的工艺加工得到的改性沥青，属于聚合物改性沥青中的橡胶类改性沥青的范畴。
（二）胶粉改性沥青的优越性废胶粉改性沥青混凝土路面在降低路面噪音，延缓反射裂缝，承载重交通量和抵抗不良气候方面都有明显的优势。
（三）胶粉改性沥青现存问题橡胶源青的优越性非常突出，但也有局限性，如比常规改性历青造价高、生产及施工工艺要求严格、有气味、不能长期存放等。
过去的研究主要集中橡胶改性历青及其路用性能室内评价方面，在橡胶粉改性历青路面施工工艺技术及质量控制，以及相关检测和验收指标等方面涉及比较少。
三、胶粉改性沥青的改性机理由于废胎胶粉与沥青之间的相互作用十分复杂，目前废胎胶粉与沥青之间的相互作用机理尚未研究清楚。
公认的改性机理有：物理共混机理、网络填充以及化学共混机理。
（一）化学共混机理是指在沥青中不仅有烷属烃、烯属烃和芳香烃，还含有极性和非极性化合物，存在着羟基、脂基等有机官能团，可以和许多物质发生化学反应，产生化学交联或化学加成，生成新的化学键。
废轮胎胶粉改性沥青对路面抗滑性能的改善研究
废轮胎胶粉改性沥青对路面抗滑性能的改善研究随着交通运输的快速发展，对道路安全和车辆行驶性能的要求也越来越高。
而路面的抗滑性能对于车辆的行车安全和稳定性起着重要的作用。
因此，寻找一种能够提高路面抗滑性能的方法对于道路工程的发展具有重要意义。
本文将探讨废轮胎胶粉改性沥青在提升路面抗滑性能方面的研究。
1. 引言废轮胎胶粉是由废弃轮胎经过一系列加工工艺获得的一种能够替代矿物粉料的材料。
沥青作为路面材料的重要组成部分，其抗滑性能对于提高路面的稳定性和安全性具有重要意义。
因此，探究如何利用废弃的轮胎胶粉改性沥青来改善路面的抗滑性能显得尤为重要。
2. 废轮胎胶粉改性沥青的制备方法废轮胎胶粉改性沥青的制备可以采用热力法、溶剂法、机械力法等多种方法。
其中，机械力法是一种利用高能机械设备将废轮胎加工成细小颗粒的方法，然后将其与石油沥青进行混合。
这种方法不仅可以高效地利用废弃资源，还可以将废轮胎的弹性等特性转移到沥青中，从而提高路面的抗滑性能。
3. 废轮胎胶粉改性沥青对路面抗滑性能的影响废轮胎胶粉改性沥青对路面的抗滑性能有着显著的改善作用。
首先，废轮胎胶粉中所含的橡胶颗粒可以增加沥青的粘结性和柔性，从而提高路面的抗滑性能。
其次，废轮胎胶粉中的纤维素和填充剂能够增加沥青的粘度和黏着力，使其更好地附着在路面上，提高路面的抗滑性能。
此外，废轮胎胶粉改性沥青还能够有效减少路面的噪音和振动，提升车辆行驶的舒适性和安全性。
4. 废轮胎胶粉改性沥青在路面工程中的应用废轮胎胶粉改性沥青在路面工程中具有广泛的应用前景。
一方面，利用废轮胎胶粉可以降低道路施工的成本，有效节约资源。
另一方面，废轮胎胶粉改性沥青在提高路面抗滑性能的同时，还能够减少路面的冰雪抗滑剂使用量，实现节能环保的目标。
因此，在今后的路面工程中，废轮胎胶粉改性沥青有望成为一种重要的路面材料。
5. 废轮胎胶粉改性沥青的挑战和未来展望废轮胎胶粉改性沥青虽然在提高路面抗滑性能方面具有诸多优势，但也面临一些挑战。
废胶粉改性沥青的离析机理研究
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［］邢 文训 ，谢金 星 ． ３ 现代 优 化计 算 方 法［ ． 京 ： Ｍ】北
清华 大学 出版社 ．１ ９ ． ９９
２ ０３ ３ ６ ． ７ ３ ６ ． Ｏ１５ ３ ４ ．Ｏ ０６ ５ Ｏ０ ０ ２７ ４３ ２ ９ ２ ７ ２ ７ ６２ ４ ３ ．０ ．５５４ ２ ０ ４ ０ ． ５ ４ｌ８ ２ ４ ５ ３ ４ ２ ．０ ３Ｏ７ ０４ ０６ ４０ ９ ５ ． ７ ２ ２ ５２ ７ ５ ． ５
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［］滕 绍 光 ，吴 凤平 ． １ 公共 交 通 的影 响 因素分 析 ［ ． Ｊ ］
废轮胎胶粉改性沥青的尺寸效应研究
废轮胎胶粉改性沥青的尺寸效应研究背景介绍：近年来，废轮胎的处理一直是环保领域的重要研究课题之一。
废轮胎胶粉具有很高的弹性、韧性和耐磨性，因此被广泛应用于改性沥青材料中，以提高沥青路面的性能。
然而，废轮胎胶粉的颗粒尺寸对改性沥青性能的影响仍然存在很多争议。
因此，本文旨在研究废轮胎胶粉的尺寸效应对改性沥青的影响。
1. 废轮胎胶粉的尺寸效应对改性沥青性能的影响改性沥青是指通过添加废轮胎胶粉等添加剂，改善沥青的性能，提高路面抗裂、耐久性和抗老化能力。
废轮胎胶粉的尺寸对改性沥青的性能影响具有重要意义。
1.1 形貌与颗粒表面积废轮胎胶粉颗粒的形状和表面积会影响其与沥青胶结的程度。
通过研究发现，颗粒形状较规则、表面积较大的废轮胎胶粉对改性沥青的胶结性能更好。
颗粒形状越规则，表面积越大，与沥青的接触面积就越大，利于胶粉与沥青的相互作用，提高改性沥青的性能。
1.2 颗粒尺寸分布废轮胎胶粉的颗粒尺寸分布对改性沥青的黏度和力学性能有重要影响。
研究表明，当废轮胎胶粉的颗粒尺寸较为均匀时，改性沥青的黏度较低，且具有较好的弹性和韧性。
而颗粒尺寸波动较大的废轮胎胶粉则容易导致改性沥青的性能发生不均匀性。
1.3 加入量与尺寸效应废轮胎胶粉的加入量对改性沥青的性能也存在尺寸效应。
合适的加入量能够提高改性沥青的性能，但如果加入量过大，尤其是对较大颗粒的废轮胎胶粉，可能会导致改性沥青的黏度过高、易开裂等问题。
因此，在实际应用中，需要针对不同尺寸的废轮胎胶粉确定合适的加入量，以充分发挥其改性效果。
2. 废轮胎胶粉尺寸效应的研究方法2.1 颗粒分组方法研究废轮胎胶粉的尺寸效应通常需要将胶粉进行分组处理。
常用的方法包括筛分、显微镜观察、颗粒计数仪等。
通过将不同尺寸组的废轮胎胶粉与沥青进行混合，并进行性能测试，可以研究不同尺寸组的胶粉对改性沥青性能的影响。
2.2 性能测试方法研究废轮胎胶粉尺寸效应的性能测试方法包括黏度测试、弹性模量测试、拉伸测试、动态剪切测试等。
李正中-废轮胎胶粉改性沥青应用技术综述(现代路面材料课程论文)
废轮胎胶粉改性沥青应用技术综述（现代路面材料课程论文）李正中200920166001土木工程学院道路与铁道工程专业2010年6月废轮胎胶粉改性沥青应用技术综述本报告关于轮胎胶粉改性沥青应用技术内容综述涉及改性机理定性分析、性能评价指标适应性分析、性能影响因素试验研究及室内制备工艺优化等方面，所述及内容来自天津市市政公路管理局2007年科研立项项目《废轮胎胶粉改性沥青及混合料成套技术研究》相关研究成果，该课题研究成果于2010年4月经天津市高新技术成果转化中心鉴定为国际先进水平。
1 胶粉沥青改性机理定性分析本部分主要通过对废轮胎胶粉和普通沥青两种材料的化学成分及组成结构进行分析，基于界面理论和溶解度理论，采用四组分分析试验、扫描电镜试验及红外光谱试验等先进测试手段，深入研究废轮胎胶粉和普通沥青的混溶体系，对其改性作用机理进行定性分析和总结。
废轮胎胶粉和沥青都属于惰性较强的高分子材料，自身有较好的粘结结构，一般条件下特别稳定。
从微观结构来讲，胶粉是由被破坏的空间网络而形成的网络端所组成，其表面呈不规则的毛刺状且布满微观裂纹；基质沥青是由饱和分、芳香分、胶质和沥青质组成的溶胶型胶体结构，沥青质由胶质包裹悬浮于饱和分和芳香分中，相对较为稳定。
因此，要想把胶粉与沥青拌和均匀并形成性质稳定的整体并不容易，胶粉在沥青中存在形式的均匀性和稳定性将直接决定混溶体系的性质。
基于室内试验结果，可以对胶粉沥青的混溶体系得出如下定性结论：①废轮胎胶粉颗粒掺入基质沥青后，使沥青组分发生迁移，主要体现为轻组分含量相对减少，从而导致使沥青胶体结构向溶凝胶型结构发育；②废轮胎胶粉颗粒掺入基质沥青后，吸收沥青轻质组分而发生明显的熔胀作用并相互粘聚，同时在胶粉颗粒表面形成沥青质含量很高的凝胶膜，而且随着反应时间的增加，胶粉颗粒熔胀程度越大，粘聚越明显，表面越光滑；③废轮胎胶粉颗粒对基质沥青的改性过程中既有物理作用，也会发生一定的化学作用，但两者混溶以物理填充作用为主；④废轮胎胶粉颗粒在混溶体系中独立存在，需要通过高温下充分反应后形成相对的稳定状态，并不能形成类似于SBS高速剪切后的橡胶加劲网络结构。
废轮胎胶粉改性沥青与橡胶沥青的混合改性技术研究
废轮胎胶粉改性沥青与橡胶沥青的混合改性技术研究引言：随着现代社会的快速发展和工业化进程的加快，废轮胎的处理成为一个世界性的难题。
由于废轮胎的废弃问题对环境和人类健康都存在一定的威胁，研究废轮胎的再利用成为当今世界的热点问题之一。
废轮胎胶粉的改性沥青和橡胶沥青是目前广泛采用的废轮胎再利用方式之一，其在道路施工中具有的优异性能和环境效益受到了广泛关注。
本文将重点探讨废轮胎胶粉改性沥青与橡胶沥青的混合改性技术的研究与应用。
一、废轮胎胶粉改性沥青的特点及改性方法废轮胎胶粉改性沥青是将废轮胎胶粉与常规沥青进行混合，在一定的温度和条件下，通过物理或化学方法使其发生变化，以提高其性能和功能。
废轮胎胶粉改性沥青具有独特的特点，如高粘结性、耐老化性、抗裂性和耐疲劳性等。
常用的改性方法包括热改性、添加剂改性和胶粉改性等。
其中，热改性是通过将废轮胎胶粉与沥青共同加热，使其发生化学反应，进而提高沥青的性能；添加剂改性则是通过添加一定的改性剂，改善沥青的性能。
二、橡胶沥青的特点及改性方法橡胶沥青是一种将橡胶粉与沥青相结合的材料，其具有较高的弹性和延展性，能够有效降低路面噪音和提高抗滑性能。
橡胶沥青的改性方法主要包括热改性和胶粉改性两种。
热改性采用高温加热将橡胶粉与沥青进行混合，使其发生化学反应，从而提高橡胶沥青的性能；胶粉改性则是将橡胶粉与沥青进行机械混合或溶剂浸渍，使其充分融合，以增加橡胶沥青的粘接性和耐久性。
三、废轮胎胶粉改性沥青与橡胶沥青的混合改性技术研究废轮胎胶粉改性沥青与橡胶沥青的混合改性技术是将废轮胎胶粉改性沥青和橡胶沥青进行混合使用的一种新型改性方法。
通过将两种改性沥青进行混合，可以综合发挥它们各自的优点，提高道路材料的性能。
混合改性技术的研究内容主要包括混合比例的确定、混合工艺的优化以及改性效果的评价等方面。
混合比例的确定是混合改性技术中的关键一步。
合理确定废轮胎胶粉改性沥青和橡胶沥青的配比，可以最大限度地发挥两者的优点。
废胶粉改性沥青作用机理及性能研究
了广泛 重视 。一 方 面是 迫 于 环保 的压 力 ， 弃 的橡 废
胶材料 数量 巨大 ， 但 占据 大 量 空 间 ， 且 难 以分 不 而
构变 为溶 一凝胶 型 ， 改善 沥青 的温度稳 定性 和弹性 ，
保 留或增 加原 沥青 的粘结 性 、 塑性 和 流动性 等特点 。
解 ， 环境造 成威胁 ； 一方 面 ， 试验研 究 ， 胶粉 对 另 经 废 改性 沥青 具有 更 高 的性 价 比 ， 改善 沥 青 路 面使 用 可 品质 、 长使用 寿命 、 延 降低 工程 造价 。
人 民交 通 出版 社 ， ９ ８ １ ９．
［ ］ 张学锋 ， 松 ， ７ 刘 张厚记 ， ． 等 沥青路 面压实度控制 ［］ 石 Ｊ．
油 沥 青 ，０ ３ １ （１ ． ２ ０ ，７ ｚ ）
Ｅ］ 李运恒 ， ８ 马金海 ． 影响沥青路面功能和耐久性 的关键 因
素 分 析 ［］ 公 路 与 汽 运 ，０ ２２ ． Ｊ． ２ ０ （） ［］ 铁 忠 ， 玲 ． 青 路 面施 工 质 量控 制 方 法 探 讨 ［ ］公 路 ９ 尹 沥 Ｊ．
搅 拌 速 度 和 时 间之 间的 依 赖 性 ； 讨 了橡 胶 沥青 的 改性 机 理 。 探
关 键 词 ： 路 ； 橡胶 粉 ；改性 沥青 ；橡胶 沥 青胶 结 料 ；改性 机 理 公 废 中 图 分 类 号 ： １ ． １ Ｕ４ ６ ２７ 文献标志码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ １ ６８ ２ １ ）５ ０ ８ ４ １７ —２ ６ （００ ０ —０ ８ —０
与 汽 运 ，０ ４ ３． ２ ０ （）
总之 ， 高压 实度 标 准后 ， 但 减 小 了空 隙 率 ， 提 不
预防 了水 害 ， 还提 高 了沥 青砼 的弹 性模量 ， 增加 了强
废轮胎胶粉改性沥青的耐久性能研究
废轮胎胶粉改性沥青的耐久性能研究随着全球汽车保有量的增加，废轮胎的处理问题愈发严重。
废轮胎的垃圾填埋和焚烧对环境产生了严重的污染，而废轮胎胶粉的再利用则成为了一种重要的解决方案。
废轮胎胶粉可以通过改性技术应用于道路建设领域，其中嵌入改性沥青的应用已经得到了广泛关注。
通过将废轮胎胶粉与沥青混合，可以明显提高改性沥青的性能，使其具有更好的耐久性。
改性沥青的研究旨在探索不同混合比例、不同胶粉颗粒大小和不同改性剂对沥青性能的影响。
首先，改性沥青相较于传统沥青具有更好的抗老化能力。
研究表明，废轮胎胶粉的添加可以延长沥青的使用寿命。
通过使用不同比例的胶粉掺入沥青中，可以有效控制沥青的软化点和粘度，从而实现更长久的路面使用寿命。
其次，改性沥青具有更好的耐水性和抗湿滑性能。
轮胎胶粉的改性添加可提高沥青的耐水性，减少因雨水侵蚀而引起的路面损坏。
此外，改性沥青通过提高路面抗滑性，减少路面湿滑事故的发生，大大提高了道路安全性。
此外，改性沥青还具有更好的耐温性能。
以废轮胎胶粉为改性剂的沥青可以有效降低路面温度，减轻热胀冷缩对道路的影响。
尤其在高温地区，改性沥青能够有效提高路面的耐久性，减少沥青的龟裂和变形。
除了上述性能提升之外，改性沥青还可以改善道路的环保性能。
废轮胎胶粉的再利用不仅减少了废弃物的排放，还能减少对天然资源的需求。
此外，通过使用改性沥青，可以减少沥青施工过程中产生的挥发性有机物的排放，对空气质量起到积极的影响。
值得注意的是，废轮胎胶粉改性沥青的应用仍然面临一些挑战。
首先是胶粉的质量问题。
由于废轮胎的品质参差不齐，其中所得到的胶粉的性能差异也较大。
因此，在实际应用中需要对废轮胎进行细致的筛选和处理，以确保所得到的胶粉质量稳定可靠。
其次是改性沥青的施工和养护问题。
相较于传统沥青，改性沥青在施工和养护方面存在一定的技术难度。
如何控制胶粉的加入量、保证充分的混合均匀度以及适时进行养护维护，对于改性沥青的工程应用起到至关重要的作用。
废轮胎胶粉改性沥青的微观结构与性能关系研究
废轮胎胶粉改性沥青的微观结构与性能关系研究背景介绍：随着交通运输行业的发展，废轮胎的处理成为一个严峻的环境问题。
废轮胎中含有大量的橡胶，且橡胶在自然环境下分解速度缓慢，对环境造成了严重的污染。
为了解决这一问题，研究人员将废轮胎胶粉作为一种资源进行开发利用，其中，废轮胎胶粉改性沥青的研究引起了广泛关注。
通过将废轮胎胶粉与沥青进行混合，不仅能够实现对废轮胎胶粉的资源化利用，还能够改善沥青的性能，提高道路的耐久性。
研究目的：本文的主要目的是研究废轮胎胶粉改性沥青的微观结构与性能之间的关系。
通过对废轮胎胶粉和沥青混合体的微观结构进行表征和分析，探索废轮胎胶粉改性沥青的性能提升机制，并寻找合适的改性方法，以进一步提高废轮胎胶粉改性沥青的应用性能。
研究方法：1. 原料准备：采集一定比例的废轮胎胶粉和常规的道路用沥青作为实验材料。
2. 混合试验：通过将废轮胎胶粉与沥青进行机械混合，得到废轮胎胶粉改性沥青。
3. 微观结构表征：利用扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对废轮胎胶粉改性沥青的微观结构进行观察和分析。
通过SEM可以观察胶粉和沥青的表面形貌和分布情况，而TEM可以进一步观察胶粉和沥青的结构组成。
4. 性能测试：通过常规的实验方法对废轮胎胶粉改性沥青的物理力学性能、变形能力和抗老化性能进行测试，如黏度测试、抗拉强度测试和软化点测试等。
5. 数据分析：将实验得到的数据进行统计分析，并与纯沥青进行对比，找出废轮胎胶粉改性沥青的性能提升。
研究结果：1. 微观结构表征结果显示，在废轮胎胶粉改性沥青中，胶粉颗粒可以与沥青中的胶质相互结合，形成一种复合微观结构。
胶粉的添加增加了胶质相连的网络结构，提高了沥青的胶结性能。
2. 性能测试结果表明，废轮胎胶粉改性沥青相较于纯沥青具有更高的抗拉强度和变形能力。
这是由于废轮胎胶粉的添加增加了胶粉与沥青的相互作用，并提高了沥青的柔性和可延展性。
3. 废轮胎胶粉改性沥青的软化点略有增加，但仍符合道路使用的要求。
废轮胎胶粉改性沥青与传统沥青的比较研究
废轮胎胶粉改性沥青与传统沥青的比较研究引言沥青是道路建设中常用的材料之一，用于铺设和维护道路表面。
然而，传统的沥青材料存在一些问题，如易损耗、易龟裂和环境影响等。
为了解决这些问题，废轮胎胶粉改性沥青作为一种新型材料被引入并广泛应用。
本文旨在通过对废轮胎胶粉改性沥青与传统沥青的比较研究，探讨其在道路建设上的优势和应用前景。
一、材料成分1. 传统沥青的成分传统沥青（也称矿物沥青）是一种薄而黑的石油产品，主要成分是沥青质、树脂和渣油。
它具有粘性和黏性，可在适当的温度下形成稳定的结构。
2. 废轮胎胶粉改性沥青的成分废轮胎胶粉改性沥青是将废旧轮胎经过一系列生产工艺处理后得到的材料。
它的主要成分是胶粉、沥青质和填料。
胶粉通常来自废弃轮胎的橡胶部分，通过机械粉碎和筛分等步骤获得。
二、性能比较1. 抗剪强度废轮胎胶粉改性沥青相较于传统沥青具有更高的抗剪强度。
研究表明，废胶粉的添加可以增强沥青的力学性能，提高道路的承载能力和耐久性。
2. 耐龟裂性废轮胎胶粉改性沥青在耐龟裂性方面也表现出优越的性能。
废胶粉的添加改善了沥青的柔韧性和延展性，减少了龟裂的出现，提高了道路的抗剥离性能。
3. 耐老化性传统沥青容易受到太阳紫外线辐射以及氧化等因素的影响，从而导致老化。
而废轮胎胶粉改性沥青相对耐老化性更好，其胶粉成分能够提供额外的阻隔层，减少沥青老化的可能性。
4. 环境友好性废轮胎胶粉改性沥青的生产过程中充分利用了废弃轮胎资源，减少了对环境的负面影响。
此外，废胶粉的添加还能降低道路施工过程中产生的噪音和振动。
三、应用前景1. 道路建设废轮胎胶粉改性沥青在道路建设中具有广泛的应用前景。
它可以用于新建道路、道路改造和道路维护等工程中。
其优良的抗剪强度和耐龟裂性能可以提高道路的承载能力和耐久性，延长道路使用寿命。
2. 环保重点领域废轮胎胶粉改性沥青在环保领域具有重要应用价值。
通过将废轮胎转化为有用的道路材料，可以减少废轮胎的堆放和焚烧，降低对环境造成的污染。
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文章编号:1671-2579(2008)02-0172-05废胎胶粉改性沥青改性机理研究郭朝阳,何兆益,曹 阳(重庆交通大学,重庆市 400074) 摘 要:借助荧光显微镜、红外光谱等微观结构试验的分析方法,研究废胎胶粉在沥青中的改性机理。
高温条件下,胶粉在沥青中吸收轻组分,并溶胀、脱硫和降解,同时胶粉中的活性物质进入沥青胶体体系中,达到改善沥青温度敏感性、老化性能的效果;常温及低温条件下,废胶粉改性沥青中未溶解的胶粉颗粒起到增强沥青的弹性性能和提高其抗裂性能的作用。
了解废胎胶粉改性沥青的改性机理,为合理应用废胶粉改性沥青提供理论支持和技术保障。
关键词:改性沥青;改性机理;微观结构收稿日期:2007-08-01作者简介:郭朝阳,男,硕士研究生.E -mail :zhaoyang226@ 废胶粉改性沥青是以沥青作为橡胶粉的分散剂,将高剂量的硫化橡胶粉与沥青在高温条件下混溶制成的一种改性沥青。
橡胶粉的掺入改善了沥青的高低温性能、弹性性能及抗老化性能,提高了沥青的路用性能指标。
另一方面,橡胶粉大量用于公路工程中,可以有效解决大规模废旧轮胎带来的固体废弃物污染问题,且废胶粉改性沥青相对其他改性沥青成本低廉,可降低筑路成本,具有显著的环保效益和社会经济效益。
弄清橡胶粉在沥青中的作用机理,可以为合理应用废胶粉改性沥青提供理论支持和技术保障。
橡胶粉与沥青之间的相互作用十分复杂,目前橡胶粉与沥青之间的相互作用机理尚未研究清楚,综合国内外的研究成果,主要有下述几种观点。
(1)物理共混说。
橡胶粉加入到沥青中后,橡胶粉的分子受到沥青组分中芳香烃、饱和烃的作用发生溶胀和溶解,而均匀分散在沥青中形成共混体系。
在物理共混中没有发生化学作用,仅仅是物理作用。
(2)网络填充说。
橡胶粉加入到沥青中后,橡胶粉分子受到沥青中油分和芳香分的作用而被分开,发生溶胀和部分溶解过程,然后是扩散和溶胀胶团粒的分散过程,使橡胶粉以微粒或丝状随机分布在沥青基体中。
(3)化学共混说。
沥青中不仅有烷属烃、烯属烃和芳香烃,还含有极性和非极性化合物,存在着羟基、脂基等有机官能团,可以和许多物质发生化学反应,产生化学交联或化学加成,生成新的化学键的结合,在废胶粉改性沥青中加入硫化剂使橡胶发生硫化反应,可以形成硫化的大分子网络结构。
(4)溶胀降解说。
在较低的温度下橡胶粉在沥青中溶胀,在较高温度下,橡胶分子间的交联网络被打破,发生脱硫、降解反应。
这些学说所论及的橡胶粉与沥青的相互作用,在其共混过程中都有可能存在,只是程度不同。
这与橡胶粉的成分、沥青的品质、添加剂的种类以及加工方式等因素有较密切的关系。
本文将结合微观结构分析试验及废胶粉改性沥青性能试验的结果,分析探讨废胶粉改性沥青的改性机理。
1 沥青及胶粉的组成和结构1.1 沥青的组成及结构沥青是一种有机分子的复杂混合物,其化学成分和分子量是多变的。
由于沥青是从原油提炼出来的,根据其来源不同其成分具有很大变化。
然而尽管沥青很复杂,已经确定了的分析技术将其分为4个主要组分:沥青质、胶质、芳香分、饱和分。
根据沥青各个组分的数量及胶体芳香化的程度,决定了胶体的结构类型。
271 中 外 公 路第28卷 第2期2008年4月当油分(饱和分+芳香分)和胶质足够多时,沥青质形成的胶团全部分散,胶团能在分散介质的粘度许可范围内自由运动,这种沥青称为溶胶型沥青。
其特点是胶体结构中的沥青质较少,芳香分较多,因此,具有良好的粘结性,但温度敏感性较强。
当油分(饱和分+芳香分)与胶质很少时,由沥青质形成的胶团浓度相对增加,相互之间靠较近,胶团会形成不规则的骨架结构,胶团移动比较困难。
这种沥青称为凝胶型沥青.其特点是弹性好,温度稳定性好。
介于这两者之间的沥青就称为溶凝胶型沥青。
这种沥青比溶胶型沥青稳定,粘结性和感温性都较好。
1.2 废旧轮胎橡胶粉的组成及结构胶粉按其粒径的大小可分为粗胶粉:0.425mm 以上(40目);细胶粉:0.425～0.180mm(40～80目);微细胶粉:0.180～0.075mm(80～200目)。
改性道路沥青主要用精细胶粉。
精细胶粉主要是由废旧斜交胎破碎而制得,成分主要为天然胶(NR)和丁苯胶〔SBR)等。
其橡胶烃含量在55%左右。
天然橡胶是植物的产品,在含胶的器官中生成的,即生成于乳管和含胶细胞中。
具有类似于异戊二烯(C5H8)的实验式,并被看作是异戊二烯的某种多聚体(C5H8)n。
也有人认为,天然橡胶是由异戊二烯基或者具有橡胶性质的异戊烯基聚合而成。
丁苯橡胶是丁二烯和苯乙烯的共聚物,其玻璃化温度为-60℃,与SBS同族,二者差异为丁二烯含量不同。
用维茨法测定的丁苯橡胶的不饱和度,并不超过理论的89%,这表明聚合物结构中含有支链,同时分子链还带有横键。
与天然橡胶一样,丁苯橡胶也不能完全溶于溶液中,就是由于分子链中有支链存在的缘故。
2 微观结构研究手段及结果分析目前对沥青及改性沥青微观结构的分析,国内外普遍采用红外光谱图或核磁共振技术分析沥青及改性沥青中的分子结构及官能团的变化;用电子或荧光显微镜研究改性剂在沥青中的分布情况。
本研究中采用了红外光谱、荧光显微镜来研究基质沥青、橡胶粉、改性沥青的微观结构,并由此探求改性机理。
2.1 荧光显微镜试验观测及分析聚合物改性沥青中的聚合物有一个特点:当聚合物溶胀在软沥青质中形成聚合物相后,其聚合物相在受到短波光波激发时可以发射出波长较长的光。
而沥青相则不激发出任何光,因此在荧光显微镜下可以清楚地分辨出聚合物相(黄色)和沥青相(黑色)。
由于是使用反射光场,因此不会破坏聚合物相在沥青中的形态,从而可以真切地观测到聚合物相在沥青中真实的相态结构。
利用荧光显微技术可以分析改性沥青的相态结构。
改性沥青的相态结构是指聚合物在沥青中的分布形式,主要包括聚合物颗粒形状、大小、分布均匀程度以及沥青相与聚合物相的连续情况。
改性沥青的相态结构在很大程度上决定了改性沥青热储存稳定性及其他性能。
为增强对比性,本文选取两种不同粒径的橡胶粉细碎胶粉和精细胶粉,改性同一种基质沥青,掺量都为15%,生产工艺为基质沥青加热到170℃以上,用快速剪切机高速搅拌,速率为13000r/min,边搅拌边加橡胶粉,搅拌时间为45min。
制备两种改性沥青的荧光显微镜片,采集图像,如图1、2所示。
从图像可以直观地看出胶粉在沥青中的分布和发育状况,胶粉表面绝大部分已被沥青中的轻组分所溶胀,少量轻质组分深入了胶粉内部。
橡胶粉在与沥青高温充分混合状态下吸收沥青轻质组分而熔胀,同时在颗粒表面形成沥青质含量很高的凝胶膜。
废胶粉改性沥青中橡胶粉掺量通常为15%～25%,熔胀后橡胶粉体积达到胶结料的30%～40%,橡胶粉颗粒通过凝胶膜连接,形成一个粘度很大的半固态连续相的体系。
371 2期 废胎胶粉改性沥青改性机理研究 图2中精细胶粉改性沥青中的胶粉颗粒比图1中细碎胶粉改性沥青的分布更加均匀,胶粉颗粒与沥青的交界边缘带更加宽广,说明胶粉粒径越小,比表面积越大,胶粉在沥青中溶胀越充分,从而与沥青混溶越均匀,改性效果越好。
后文对改性沥青的性能指标测定也证实:胶粉粒径越小,所制得的改性沥青性能越好,如针入度指数变大,当量软化点、软化点升高,当量脆点降低,但延度降低。
很多学者认为延度指标降低的原因是延度试验方法不适合废胶粉改性沥青,延度试件在受拉时,基体沥青比胶粉颗粒模量低,在拉伸方向产生较大的应变,于是在胶粉颗粒和基体沥青界面处将产生应力集中,导致试件提前拉断。
2.2 红外光谱试验及分析本次红外光谱分析试验采用压片法。
将样品与一定量的K Br粉同时研磨成μm级的细粉,采用专用的压片设备,压制成透明度好的薄片,进行分析。
K Br选用分析纯试剂,在150～200℃烘箱中烘干数小时,以除去K Br吸附的水分,然后在干燥器内冷却,并放在密闭的瓶内备用。
此外,试验应在干燥环境中进行。
仪器分辨率为4cm-1,扫描次数32次,测试范围4000～400cm-1。
图3～5分别为基质沥青、橡胶粉、废胶粉改性沥青的红外光谱图像。
对这些红外光谱图像分析如下:图3为基质沥青的红外光谱图,在波数3000～图5 废胶粉改性沥青红外光谱图像3500cm-1处,沥青的红外光谱出现了极强的吸收峰,其中波数3415.83cm-1处吸收峰是-O H伸缩振动的结果;波数2800～3000cm-1处的吸收峰是环烷烃和烷烃的C-H振动的结果,其中波数2925.5cm-1的吸收峰是-C H2-伸缩振动的结果;波数1625.39 cm-1的吸收峰一部分是由共轭双键C=C(苯环骨架振动)引起的,另一部分是由C=O引起的;波数1398.17cm-1的吸收峰由-C H2-中C-H在面内伸缩振动引起;指纹区波数范围为650～910cm-1,在这个区域内出现的峰都是苯环上C-H在面外摇摆振动的结果。
根据基质沥青的红外光谱图的解析,基质沥青中主要由烷烃、环烷烃、芳香族以及杂原子衍生物等构成。
由于沥青的组成十分复杂,一些官能团的特征吸收峰会被其他吸收峰所掩盖和影响,所以仅靠红外光谱难以得到有关沥青组成和结构的全部信息,因此对基质沥青进行红外光谱分析只是为了与改性沥青的红外光谱作对比。
图4为废胶粉的红外光谱图,在波数3400cm-1左右胶粉的红外光谱出现了极强的吸收峰,该吸收峰是-O H伸缩振动的结果;波数1625.39cm-1的吸收峰一部分是由共扼双键C=C(苯环骨架振动)引起的,另一部分是由C=O的吸收引起的;波数1398.17 cm-1处的吸收峰由-C H2-中的C-H在面内伸缩振动引起。
指纹区波数范围为650～910cm-1,在这个区域内出现的峰都是苯环上C-H在面外摇摆振动的结果。
图5为废胶粉改性沥青的红外光谱图,对比图3和图4可以分析胶粉掺入前后沥青的分子结构及官能团的变化:如果在基质沥青与废胶粉之间没有发生化学反应,则废胶粉改性沥青的红外光谱图中的吸收峰应该为基质沥青与废胶粉吸收峰的叠加,吸收峰的位置一致,强度略有变化。
仔细观察图5,可以发现在波数600～1300cm-1471 中 外 公 路 28卷 的指纹区域内,619.73cm-1处的吸收峰较基质沥青在该波数处的峰明显加强,这是添加了橡胶粉的缘故。
另外,基质沥青在波数2925.5cm-1处的吸收峰在图5中消失了,而橡胶粉在该处没有吸收峰,由此推测橡胶粉与沥青发生了某种化学反应,基质沥青在波数2925.5cm-1处的官能团与胶粉中的活性物质发生反应。
至于是否发生化学反应,是否有新的官能团生成,生成的新官能团是什么,以及胶粉中的哪类活性物质与沥青中的哪一官能团反应,反应如何进行,对胶粉改性沥青性能有何影响等问题,还有待进一步深入研究。
3 废胎胶粉改性沥青改性机理废胶粉改性沥青性能指标试验结果见表1,废胶粉改性沥青采用斜交胎常温粉碎工艺80目橡胶粉,基质沥青采用中海A H-90#,橡胶粉掺加剂量为10%、15%、20%。