橡胶粉改性沥青的工艺研究

１ 胶粉改性沥青的生产工艺
在道路工程中橡胶粉改性沥青的生产方法多采用以 沥青为加热载体，将胶粉混入沥青材料中直接进行再生脱 硫，常用的生产方法有高温脱硫法、吹风氧化法、专用脱硫 机法和塑炼混炼法。其中以脱硫机法效果最好。该生产方 法综合了工业上生产橡胶的水油法的高压 （０．９８ＭＰａ）、快 速 脱 硫 法 的 高 温 （１８０℃）、机 械 处 理 法 的 的 高 速 剪 切 作 用 等功能，脱硫速度快、产品质量好，是理想的橡胶粉改性沥 青生产方法。
对胶粉合理加量的选择应从三个方面考虑：①路面的使 用性能；②加工、运输、摊铺性能；③成本。有关资料显示，一 般情况下低于 １０％的胶粉用量对沥青的改性作用不大。佘玉 成等人采用橡胶粉粒径 ８０ 目，胶粉加量在 １０％、１５％、２０％ 三个比例下改性沥青的性能及加工性能进行了试验。从改性 性能方面看，加量 １０％的胶粉对基质沥青改善幅度无明显变 化当加量 ２０％时，沥青的性能有较大提高，但粘度太大，不宜 加工。当胶粉的加量为 １５％时的沥青性能，加工性能都较好。 应该注意的是胶粉的加量 １５％不是对任何粒径的胶粉都合 适，随着胶粉粒径的变细，改性沥青的性能提高，粘度也随之 提高，需要根据试验来确定胶粉的添加量。 ２．２ 再生剂
４ 搅拌时间
在加工温度一定的情况下，搅拌时间越长，胶粉被剪切 的细度越细，改性沥青的延度和软化点明显上升，但长时间 加热对沥青性能影响也较大，因此，应结合不同的加工温度，
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Ｓｈｉｙａｎ ｙａｎｊｉｕ试验研究源自道路高性能混凝土配制技术的研究
彭 伟 湖南省株洲市茶陵县公路局 （４１２４００）
摘 要：对道路高性能混凝土的配制技术进行了试验研究，结果表明实现道路混凝土高性能化必须控制水胶比、胶凝材料总 用量、矿物掺合料掺量和砂率，为满足与施工相适应的和易性、强度和耐久性，建议水胶比为 ０．３０～０．３５，胶凝材料总量为 ３６０～ ４００ｋｇ／ ｍ３，矿物掺合料掺量为 ２０％～３０％、砂率以小于 ３５％为宜；道路的高性能混凝土掺入激发剂 Ａ，可为路面修补工程提供技 术支持。 关键词：道路高性能混凝土 水胶比 矿物掺合料 砂率
沥青性能，选择合理的加工时间，从经济角度出发一般选择 搅拌时间在 １ｈ￣１．５ｈ 左右。
橡胶粉改性沥青材料具有较好的高温稳定性、低温抗裂 性和水稳定性，不但适合高温、多雨地区使用，也适合于寒
冷、季节性冰冻地区使用。生产橡胶粉改性沥青时需要考虑 胶粉的细度、胶粉的加入量、再生剂的选择和用量，加工温 度、搅拌时间、生产方法等因素，然后确定合理的生产工艺。
表 １ 普通硅酸盐水泥的性能指标
强度 细度 体积 凝结时间／ｍｉｎ ３ｄ 强度／ＭＰａ ２８ｄ 强度／ＭＰａ 等级 ／％ 安定性 初凝 终凝 抗压 抗折 抗压 抗折
性能，高性能混凝土的水胶比不能太高。试验混凝土配合比 为：水泥和矿物掺合料的总量为 ４００ｋｇ／ｍ３，砂率为 ０．３５，减水 剂掺量为 ０．８％，设计表观密度为 ２４５０ｋｇ／ｍ３。通过对表 ３ 和 图 １ 试验结果分析可以看出：水胶比对混凝土性能具有重要 的影响，随着水胶比的增大，混凝土流动性增大，但强度显著 降低。水胶比为 ０．５０ 时，新拌混凝土出现离析和较严重的泌 水现象，水胶比为 ０．２５ 时，混凝土坍落度较小，成型较困难， 不能满足现场施工要求。水胶比为 ０．３０～０．４０ 时，混凝土工作 性较好，早期强度也较高，７ｄ 强度达到了道路开放交通的要 求，考虑到粉煤灰和矿渣在低水胶比条件下能更好地发挥其 “潜能”，选用 ０．３０ 作为基准水胶比。
１ 原材料
①水泥（Ｃ）：韶峰 ４２．５ 级普通硅酸盐水泥、３２．５ 级普通 硅酸盐水泥，实测的强度值见表 １；②细骨料（Ｓ）：湘江产河 砂，中砂，级配合格，Ⅱ区，细度模数为 ２．８１；③粗骨料（Ｇ）： 碎石，符合 ５～２０ｍｍ 连续级配，压碎指标：８．６％～９．５％，含泥 量 ０．５％；④高效减水剂：以 ＦＤＮ 为主，减水率约为 ２０％～ ２５％，为了对比还有潭建、ＴＱＮ；⑤超细粉煤灰（ＵＦＡ）：性能见 表 ２。
顾名思义是使胶粉再生的物质，通过再生剂的加入，把 硫化橡胶高分子弹性体的弹性转变为塑性恢复其粘性，并使 之具有再生硫化的能力。借助渗透作用，再生剂被吸附在橡 胶分子上，缩短再生时间，增加产量，改善再生橡胶的性能．使 硫化胶粉中的三维交联网状分子结构松弛和展开，产生溶胀 或部分溶胀，以利于同沥青的共混。再生剂的掺量一般为胶 粉重量的 １％￣２％。
橡胶粉改性沥青材料具有高温稳定性好、水稳定性强、 低温抗裂性明显改善等优点，可以延长道路的使用寿命，减 少路面行驶噪音，防止打滑，提高了安全系数，尤其价格低 廉。橡胶粉改性沥青材料可以用来拌制沥青混合料，铺筑沥 青路面上面层，也可以用单层表处的施工方法铺在路面上基 层与下面层之间，或上面层与中面层之间，作为一种应力吸 收层，以抑制路面基层裂缝向上的反射。
Ｓｈｉｙａｎ ｙａｎｊｉｕ
试验研究
橡胶粉改性沥青的工艺研究
马献忠 安阳市政建设维护管理处（４５５０００）
摘 要：对废旧轮胎胶粉的材料选择、胶粉的添加量、再生剂的用量、加热温度、搅拌时间、生产方法等详细论述。 关键词：橡胶粉 改性沥青 工艺
随着我国汽车工业的迅速发展，每年的轮胎产量超过 １ 亿条，仅次于美国和日本，每年生成的废旧轮胎达到 ５０００ 多 万条，约合重量 １４００ｋＴ，而每年的处理量只有 ２００ｋＴ，大量 的废旧轮胎未得到充分的再生利用。近几年我国在北京、上 海、江西、浙江、广东等部分省市引用橡胶粉改性沥青技术， 铺筑了上千公里的高速路面，取得了良好的应用效果，用橡 胶粉改性沥青铺筑路面既节省了资源，又减少了环境污染， 具有非常重要的意义，也有光明的前景。
４２．５ ６．４
１５０ ３３０ ３１．２ ５．４ ５８．７ ８．７
合格
３２．５ ５．６
１６５ ３６０ ２４．５ ４．２ ４８．１ ７．６
表 ２ 超细粉煤灰的性能指标 化学成分／％ ＳｉＯ２ Ａｌ２Ｏ３ ＣａＯ ＭｇＯ ＳＯ３ Ｆｅ２Ｏ３ 烧失量
ＵＦＡ ５０．１５ ３０．５１ ７．５０ ０．１０ ０．６５ ６．７８ １．６９
３ 加工温度
加工温度严重影响橡胶粉改性沥青的性能，加工温度一 般为 １６０℃￣１８０℃。胶粉的品种不同，加工的温度略有区别。 当温度低于 １６０℃时，胶粉颗粒不能充分溶胀和脱硫，当温 度高于 ２００℃时，易导致胶粉炭化，随着分解温度和时间的增 长可导致胶粉完全破坏而生成低沸点的烃类，在这种情况 下，胶粉中的碳黑和无机组分起着沥青填充剂的作用，而胶 粉分解的低分子产物则起着对沥青的稀释作用，从而造成沥 青性能的恶化，沥青的三大指标的变化也说明了这一点，随 着温度的升高，沥青的延度、针入度呈现上升趋势，软化点则 是先上升而后下降。
路面混凝土工程中，大量使用的是 Ｃ２０、Ｃ３０、Ｃ４０ 强度 等级的普通混凝土。如何使这些混凝土获得高性能、高耐久 性，提高使用寿命，对节省资源、能源和资金均有重大意义， 同时也可以减少由于混凝土过早毁坏而带来的环境污染和 维修费用。实现混凝土高性能化的主要技术途径是：采用较 小的水胶比，适当粒径的优质骨料，较高强度等级的优质水 泥，适当细度的矿物掺合料以及具有控制坍落度损失功能的 超塑化剂。鉴于此，试验拟采用普通硅酸盐水泥＋高效减水 剂＋活性矿物掺合料＋骨料的技术路线实现普通道路混凝土 的高性能化。
脱 硫 机 法 所 用 的 设 备 是 由 沥 青 熔 融 釜 、齿 轮 泵 、喷 射 分散器、搅拌器和加热系统组成。在生产时先将熔融沥青 用齿轮泵注入脱硫机的熔融釜内，加入胶粉和再生剂，开 动 搅 拌 器 使 混 合 物 在 搅 拌 器 的 作 用 下 ，分 散 均 匀 ，再 开 动 齿轮泵循环系统，通过喷射分散器和齿轮泵进行再生循 环，胶粉和沥青在脱硫机内由于机械作用和流体力学作 用 ，高 温 高 压 的 作 用 ，胶 粉 吸 收 了 沥 青 中 的 油 份 而 溶 胀 和 溶 解 ，经 过 齿 轮 泵 和 喷 射 分 散 器 的 剪 切 作 用 ，加 快 胶 粉 的 脱 硫 速 度 ，缩 短 了 脱 硫 时 间 ，提 高 胶 粉 与 沥 青 的 混 合 均 匀 性，胶粉的溶解度和添加量，形成均匀、细腻而又具有柔性 的再生橡胶粉改性沥青。
２ 混凝土配合比参数的优选
２．１ 水胶比 普通混凝土的水胶比通常在 ０．４ 以上，为改善混凝土的
图 １ 水胶比对混凝土强度的影响 ２．２ 胶凝材料用量
普通道路混凝土胶凝材料用量相对较少，水灰比较大且 砂率较小，新拌混凝土往往粘聚性差，易于泌水离析，抹面性 差，硬化混凝土表面常常出现麻面、蜂窝等现象，混凝土强度 不高，耐久性较差。低水胶比条件下胶凝材料用量对道路混
表 ３ 水胶比优选试验结果
Ｃ
坍落度
水胶比 砂率
／（ｋｇ／ｍ３）
／ｍｍ
抗压强度 ／ＭＰａ ３ｄ ７ｄ ２８ｄ
抗折强度 ／ＭＰａ ３ｄ ７ｄ ２８ｄ
４００ ０．２５ ０．３５ １０ ３２．１ ４０．２ ５５．６ ４．１２ ６．２３ ６．７７ ４００ ０．３０ ０．３５ ３０ ２９．２ ３５．９ ４８．２ ３．６８ ５．８７ ６．５０ ４００ ０．４０ ０．３５ ６０ ２４．４ ３１．９ ４４．４ ３．４１ ５．４１ ６．２４ ４００ ０．５０ ０．３５ １０５ １９．１ ２５．７ ３９．５ ２．８４ ３．７６ ４．８３
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２ 材料的选择
２．１ 橡胶粉 ２．１．１ 橡胶粉粒径
橡胶粉又称硫化橡胶粉（ＶＲＰ），它是由硫化橡胶制品经
过粉碎加工而成的弹性粉状物，常用的有废旧轮胎、橡胶鞋 等。按照胶粉的粒度大小不同可分为粗胶粉、细胶粉、微细胶 粉和超微细胶粉。道路工程中，从应用和经济角度综合考虑， 采用微细胶粉中橡胶粉粒径为 ６０、８０ 和 １００ 目为宜。 ２．１．２ 胶粉的加量