废胶粉改性沥青及其工艺流程浅析

废胶粉改性沥青及其工艺流程浅析

随着我国人民生活水平的提高和经济建设的发展，汽车工业飞速发展，汽车保有量逐年迅速增加，我国将面临目前国外发达国家早已遇到的大量废旧轮胎的处理问题。据统计，我国的废旧轮胎到2010年将达到2亿条，大量的废旧轮胎将会带来严峻的环保问题。将废旧轮胎加工成橡胶粉是国际上通用的废旧轮胎再生处理方法，其中废轮胎胶粉应用在公路行业中即采用废橡胶粉生产改性沥青是废旧轮胎处理的主要途径之一。

一、废橡胶粉改性沥青的研究意义：

1、环保效应

如果将废旧轮胎胶粉用于沥青进行改性，如按15%的添加量的话，则每年可消耗胶粉30~45万吨，也就是说可以处理废汽车轮胎（每条轮胎8lg）5400~8100万吨（废旧轮胎出粉率约70%），这对黑色污染极其有利。

2、经济效益

目前我国修建高速公路广泛采用SBS改性沥青，SBS价格昂贵，随着石油价格的飞涨，SBS的价格高达20000元/吨以上。然而废旧轮胎胶粉价格低廉，而且各项指标均达到标准。经推算，废旧轮胎改性沥青的成本比SBS改性沥青的成本低约30%左右，如果我国每年修筑公路用100万吨胶粉改性沥青替代SBS改性沥青即可降低成本7亿元，同时可耗费废旧轮胎胶粉15万吨，相当于2250万条轿车废轮胎，这对我国的修筑公路及维修公路采用改性沥青的意义是重大的。

3、良好的使用性能

a、提高沥青的黏度：

黏性是沥青高温稳定性的重要指标，黏性高的沥青不仅抗变形能力增强，而且加强了沥青与碎石的黏结力，具有更好的封水性能。有资料显示，20%胶粉含量的橡胶沥青，在190℃时的动力黏度与4%SBS含量在135℃时的动力黏度值相当，约3pa..s；橡胶沥青的软化点较基质沥青提高约10℃，>55℃。如果在每吨橡胶改性沥青中添加0.2%-0.5%的SBS改性剂，软化点可达到70℃以上。

b、改善沥青的低温性能：

沥青的低温性能是指低温的脆性和抗裂性。据南非某公司试验比较，橡胶沥青的弗拉氏脆点与4%SBS改性沥青比较，降低约9℃，达-17℃—19℃。橡胶沥青良好的低温性能，在寒冷地区将会明显减少路面开裂，延长路面使用寿命。

c、抗老化、抗疲劳性能明显提高：

大量废轮胎胶粉的加入，不仅为沥青增加了抗老化、抗氧化和热稳定性，而且由于轮胎橡胶优异的弹性也在较大的温度区间为沥青路面提供了柔性以及耐疲劳和抗裂纹能力，从而延长路面的使用寿命。有资料显示，橡胶沥青路面可提高路面使用寿命1~3倍。

d、提高行车的舒适性和安全性：

由于橡胶路面的柔性，将缓冲路面局部不平整引起车辆的震动，改善轮胎与地面的附着性能，缩短制动距离，从而使车辆的舒适性和安全性都得到改善。

e、降低行车噪音低：

随着公路建设和汽车工业的发展，道路噪音已成为城市居民的一大公害，因此降低道路噪音成了人们关心的重要社会问题。根据一些学者分析，橡胶沥青的弹性加上配混合料和平整的路面可有效地降低车轮在路面上行驶的噪音。于是橡胶沥青的应用为城市道路建设点燃了一大亮点，被誉为“消音沥青”，它已列入一些城市的市政建设规划。有资料显示，橡胶沥青路面车速在50—100公里/小时，噪音将降低3—8分贝。

二、橡胶粉改性沥青技术质量指标

三、橡胶改性沥青的生产工艺：

1、湿法：

先将废旧胶粉（CRM）在特定温度的热沥青中拌和45min使胶粉充分溶胀，再经过高速剪切所得的混合物称为胶粉改性沥青。如果橡胶粉剂量太大，改性沥青的粘度太大，泵送有困难，所以从技术、经济的角度出发，橡胶粉的用量不能超过沥青质量的20%。当改性沥青用于应力吸收膜时，胶粉的用量可高达25%—35%。湿法制备改性沥青的工艺比较简单，不过改性效果与胶粉的细度关系很大，粒度越细，越易拌和均匀，且不发生离析、沉淀现象，有利于管道输送或泵送。据有关资料，如果将橡胶粉先经少许重油浸泡融涨，再与沥青混融，将有利于胶粉在沥青中的分散，提高改性沥青的效果。湿法制改性沥青常用到高速剪切乳化机，这是生产胶粉改性沥青的关键技术，其工艺流程见附图一、附图二。

2、干法：

将剂量为沥青混合料总量的2%—3%的胶粉喷入正在搅拌的热沥青拌和锅中，搅拌约20min即成为胶粉改性沥青混合料。重庆某研究所曾用此法制成的改性沥青铺设了一段试验路面。上海某交通轮胎翻修厂将废橡胶粉经活化处理制成活化胶粉，掺入沥青中，使之与沥青结合更为紧密，效果更好，但价格偏高，末在工程中使用。

四、橡胶沥青湿法加工工艺比较

目前，橡胶沥青湿法加工工艺主要分为高温溶解拌合反应法和先膈胀后剪切亚高温拌合反应法二种。虽然说前者是美式工艺流程，应用的历史相对较长，但笔者并不苟同。众所周知，温度是橡胶沥青制作过程控制的重要参数之一，温度对橡胶沥青反应时间有较大的影响，因此，反应温度不能太低。实验表明，胶粉改性沥青反应温度较制作SBS改性沥青提高10℃—30℃，达190℃—210℃。如果温度过高，沥青的性能指标不稳定，沥青易老化或结焦，而且随着温度的升高，延度、针入度呈现上升趋势，软化点则是先上升后下降，以190℃左右最佳。而高温溶解法的加工温度高达230℃以上肯定是不可取的，它同时带来严重的环境污染和生产安全问题。

其次橡胶沥青的反应时间还与橡胶粉颗粒大小有关，一般胶粉颗粒越细，越容易在沥青中混合分散，反应时间缩短。但过细的胶粉在沥青中容易被“消化”或“油化”，使橡胶沥青过早失去弹性，因此，胶粉的料度以20—40目为宜，胶粉的质量应符合标准，其天然胶碳氢化合物含量应大于30%。虽然高温溶解法也加入40目以下的胶粉，但存在如下问题：a)胶粉颗粒大，在沥青中很难溶涨分散，不能很好地发挥胶粉对沥青的改性作用；b)大颗粒的胶粉极易与沥青发生离析；c)用这样的胶粉配制的混合料，在铺路中难以压实。只有通过高速剪切机对橡胶沥青半成品料进行高速剪切碾磨后才能解决这个问题。因此橡胶沥青制作需要有一个剪切过程，逐渐为国内外同仁所认同，剪切分高速剪切和低速剪切，所谓低速剪切实际就是在融胀罐中进行一定时间的搅拌作用，在搅拌器的作用下可加速胶粉在沥青中分散、