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。

（二）物理共混机理
物理共混机理，是指废胎胶粉加入到沥青中后，废胎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。

四、胶粉改性沥青的国内外研究及规范
（一）国外研究
美国联邦公路总署（FHWA）曾于1991 年针对添加废轮胎橡胶的沥青产品，根据生产工艺的差异加以分类，并将不同生产工艺的技术名词予以标准化；英国早在1843 年就将橡胶粉改性沥青申请了专利；
2001 年，美国通过了联邦地表协调联运效率法案（ISTEA）1038条款（要求在路面工程中逐步增加回收橡胶粉的用量）。

极大地促进了废旧轮胎在道路工程中的应用。

截止到1993年，有27个州研究了橡胶粉/颗粒改性沥青及沥青混合料，38个州在沥青混合料中使用过回收橡胶粉/颗粒。

同样还是ISTEA，启动了耗资5000万美元的SHRP沥青研究计划和长期使用性能研究计划。

在这两股力量的共同推动下，国际上橡胶粉在道路工程中的应用及其研究，进入了一个由环保理念和新技术驱动的时代。

（二）国内研究
相比于国外，国内的研究起步不晚。

早在上世纪70 年代末80 年代初，出于改善我国性能不佳的国产沥青的目的，同济大学研究了橡胶粉与沥青共熔反应的粘度变化规律及橡胶粉对沥青混合料路用性能的影响，并分别于1980 年和1981 年在江西省的铅山县和贵溪县铺筑了橡胶沥青试验路。

2011年李延刚，李金钟等人通过电镜扫描，对橡胶粉沥青的改性机理进行了研究。

试验结果表明胶粉加入到沥青中，即发生了物理反应，又发生了化学反应。

高温环境中胶粉颗粒吸收沥青中的饱和芬和芳香芬而产生溶胀，使得胶粉颗粒体积增大，同时胶粉颗粒由凝胶粉体与沥青连接。

因此必须看到，国际上废胎胶粉的加工技术、生产工艺都已经非常成熟。

而在中国，废胎胶粉橡胶沥青应用的具体方案、技术开发等还都处于原创性研究、探索之中。

橡胶沥青混凝土如何适应中国的重载交通条件，如何在中国的水泥路面、乡村和低交通道路或气候剧烈变化的地区道路上罩面，以及橡胶沥青在桥面
铺装、路面应力吸收层、城市低噪音道路及冰冻地区融雪路面等工程领域的应用，都是废胎胶粉橡胶沥青在中国应用的前沿课题。

五、胶粉改性沥青的储存稳定性问题
（一）存储温度性问题
实践证明，用胶粉改性的沥青铺设的公路可以减少路面龟裂和软化，路面不易结冰和打滑，可提高车辆行驶的安全性。

此外，还可以提高路面使用寿命，比一般沥青路面的使用寿命至少可以提高一倍以上，优点十分明显。

但是胶粉改性的优点并不能掩盖存在的一些缺点，主要是在弹性恢复、热储存稳定性及热储存过程中的离析指标上，废胶粉改性沥青相比于SBS 等其他改性沥青来说，还有一定的差距。

尤其是储稳定性的问题，目前国内外都是研究热点。

（二）评价稳定性实验方法
1、离析试验法
2、显微镜观察法
3、探测聚合物结构法
六、存储稳定性改善措施
（一）胶粉掺量
随着胶粉掺量的持续增大胶粉在沥青中的含量逐渐增高，此时沥青与废胶粉之间反应和降解逐渐形成相对稳定的部分网络结构，直到掺量达到15%左右时胶粉和沥青最终形成了稳定的空间网络結构橡胶沥青离析程度就变小。

（二）存储时间
橡胶沥青的最佳存储时间在初始阶段（0～6h），这也是橡胶沥青的最佳施工阶段，超过这个阶段橡胶沥青开始分层离析，即便在特殊情况下也要求橡胶沥青存储不得超过12h。

（三）改性剂
添加稳定剂或偶联剂也是改善废胶粉改性沥青存储稳定性的常用手段，添加稳定剂可以对聚合物颗粒表面进行改性，使聚合物表面与沥青通过化学吸附或反应形成覆盖层，从而增强改性沥青的稳定性，目前针对聚合物改性沥青此类产品比较多见。

七、结论
在中国道路建设急速发展的当代，如何有效的改善橡胶改性沥青的存储稳定性成为当今的一大热门课题，应根据橡胶粉改性沥青优势与特点充分发挥其优良的性能，通过多种措施共同改善橡胶改性沥青存储稳定性，使橡胶改性沥青更加符合规范要求更好的应用于国家高等级路面之中。

参考文献：
[1]废胎胶粉橡胶沥青应用技术研究_郭朝阳（何兆益、王旭东）-2010
[2]胶粉改性沥青储存稳定性研究_徐幸（程健）-2009。