影响橡胶粉改性沥青性能的因素分析
总第１３８期 公路 与 汽 运 Ｈｉｇｈｗａｙｓ＆Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ５７
影响橡胶粉改性沥青性能的因素分析
尹保华
（中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京 １０２６００）
摘 要：通过室内橡胶粉改性沥青的正交试验，分析了基质沥青种类、胶粉目数、胶粉掺量对 胶粉改性沥青性能的影响。结果表明胶粉掺量对橡胶粉改性沥青的性能影响最为显著，胶粉目数 和沥青种类对其也有显著影响，其中沥青种类的影响最小。
关键词：公路；橡胶粉；改性沥青；正交试验；影响因素 中图分类号：Ｕ４１６．２１７ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７１—２６６８（２０１０）０３－－００５７－－０３
有关统计资料显示：中国每年废弃的轮胎约
５ ０００万条、１４０万ｔ，而每年的处理量只有２Ｏ万ｔ。 如此大规模的废旧轮胎给社会带来巨大的环境压 力。废旧轮胎为工业有害固体废物，是恶化自然环
境、破坏植被生长、影响人类健康、危及地球生态环
境的最有害垃圾之一，被称为“黑色污染”，其回收和 处理技术是世界性问题。因此，发达国家自２０世纪 ６Ｏ年代起就进行橡胶粉改性沥青路面材料的研究。
研究表明橡胶粉沥青结合料可以改善抗车辙性能、 提高软化点和回弹模量，降低交通噪音、养护成本以
及节约能源和利用闲置废物等。因为具有这些优 点，国内外热拌沥青混合料路面对橡胶粉沥青的利
用一直持续增长。 该文利用正交试验测试基质沥青种类、胶粉目 数和胶粉掺量对沥青性能的影响，根据测得的各项 技术指标分析沥青种类、胶粉目数及掺量对这些技 术指标影响的显著程度。
１ 正交实验
１．１ 原材料 沥青：选用ａ、ｂ、Ｃ ３种ＡＨ一７Ｏ 基质沥青，其
主要性能指标如表１所示。
表１基质沥青的主要性能指标
橡胶粉；采用青岛某公司提供的常温轮胎胶粉，
胶粉目数为６Ｏ、８Ｏ和１２０。它们是以废旧轮胎为原 材料，在常温下经过粉碎、分离、除金属、筛选活化和
．脱硫等工序处理制成的黑色粉末状物质。
１．２试验设计 如果每个因素的每个水平都互相搭配进行全面
试验，必须做３。一２７次试验。根据正交试验原理，
考虑技术和经济原因，各因素拟定三个水平，采用
Ｌ。（３ ）正交表安排试验。为了消除人为误差的影 响，制定试验方案过程中，对各因素和水平采用抓阄
方式确定。正交试验设计如表２所示。
表２ 橡胶粉改性沥青试验方案正交设计表
１．３橡胶粉的掺量 要使胶粉在沥青中起作用，有一个最小掺量要
求；为了使沥青不致于太粘稠、影响现场使用，有一
个最大掺量要求。橡胶粉掺人量分别采用基质沥青
质量的１Ｏ 、１５％和２Ｏ 。
１．４改性沥青的制备
该试验采用湿法，首先将基质沥青预热到１６０
℃左右，然后按选定的橡胶粉剂量慢慢地倾入盛有 ５８ 公 路 与 汽 运 Ｈｉｇｈｗａｙｓ＆Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ 第３期 ２０１０年５月
热沥青的容器中，在１７７℃时搅拌（机械搅拌）１ ｈ
左右，制得不同种类橡胶粉改性沥青。
１．５性能测试
选用沥青的三大常规指标（软化点、针入度、延 度）及美国ＳＨＲＰ方法中的旋转粘度和弯曲梁蠕变
试验的劲度模量作为技术性能指标，分别按照 ＪＴＪ０５２—２０００｛公路工程沥青及沥青混合料试验规 程》和ＡＡＳＨＴＯ相关要求进行测试。
２测试结果分析
采用极差分析和方差分析两种方法对上述橡胶
粉改性沥青的试验结果进行分析。沥青的试验结果 及极差分析结果如表３所示，各指标方差分析结果
如表４所示。
表３橡胶粉改性沥青试验结果与极差分析
Ｉ ６４．７７０ ６５．５００ ５９．７３０ ６３．８７０ 由 Ⅱ， ６３．２３０ ６３．４７０ ６４．８３０ ６３．９００
Ⅲｊ ６３．８７０ ６２．９００ ６７．３００ ６４．１００ 点 极差 １．５４０ ２．６００ ７．５７０ ０．２３０
Ｉ』４６．２７０ ４６．８００ ４６．９００ ４５．４３０ 针 ｆｊ ４５．３３０ ４５．４３０ ４６．２００ ４５．７００
度ＡⅢ ４５．１００ ４４，４７０ ４３．６００ ４５，５７０
极差 １．１７０ ２．３３０ ３．３００ ０．２７０
』 １８．０７０ ２１．３３０ １７．０３０ １９．２００ 砸 Ⅱ』 ２０．８３０ １８．５３０ １７．９３０ １９．５００
度ＨＩ， １９．６３０ １８．６７０ ２３．５７０ ｌ９．８３０
极差 ２．７７０ ２．８００ ６．５４０ ０．６３０
Ｉ； ２．２７５ ２．４７５ １．５６４ ２．２３６
旋转ｌＩｊ ２．２５０ ２．２３１ ２．２１９ ２．２５０
粘度 Ⅲ』 ２．２０８ ２．０２８ ２．９５０ ２．２４７
极差０．０６７ ０．４４７ １．３８６ ０．０１４
Ｉ』１００．６３０ ９７．９３０ １３１．６７０ １０９，６３０
劲度 Ⅱ １０８．０３０ １０４．６３０ １１４．７３０ １０７．８７０ 模量 Ⅲ １１５．２００ １２１．３００ ７７．４７０ １０６．３６０
极差１４・５７０ ２３・３７０ ５４・２００ ３・２７０ 影响沥青软化点的主次顺序为Ｃ＞Ｂ＞Ａ＞误差； 最优方案为Ａ Ｂ Ｃ。
影响沥青针入度的主次顺序为Ｃ＞Ｂ＞Ａ＞误差； 最优方案为Ａ。 Ｃ。
影响沥青延度的主次顺序为Ｃ＞Ｂ＞Ａ＞误差； 最优方案为Ａ。Ｂ。Ｃ３
影响沥青粘度的主次顺序为Ｃ＞Ｂ＞Ａ＞误差
影响沥青劲度模量的主次顺序为Ｃ＞Ｂ＞Ａ＞误差； 最优方案为Ａ－Ｂ１Ｃ。
总第１３８期 公 路 与 汽 运 Ｈｉｇｈｗａｙｓ＆Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ５９
表４试验结果的方差分析
自由度均方Ｆ比显著性
注：Ｆｏ．ｏ１（２，２）一９９．０，Ｆｏ．ｏ５（２，２）一１９．０，Ｆｏ．１ｏ（２，２）一 ９．００；“☆☆☆”表示某因素对考核指标有非常显著的 影响，即在显著性水平０．０１下显著；“☆☆”表示某因 素对考核指标有显著的影响，即在显著性水平０．０５下 显著。
２．１极差分析
由表３可以看出：胶粉掺量Ｃ对所有指标的极
差都是最大的，说明它是影响最大的因素，除１３５℃ 旋转粘度指标外，其余指标都是以掺量２Ｏ 为最
好；对１３５℃旋转粘度来讲，胶粉掺量越大，改性沥
青的粘度最大，掺量为２Ｏ 时，粘度值＜３ Ｐａ・Ｓ，不 影响正常施工。综合考虑，胶粉掺量取２Ｏ 为最
好。胶粉目数Ｂ对三个指标的极差都不是最大的， 是次要的因素。对针人度、延度和劲度模量来讲，胶
粉目数取６０目最好；对１３５℃旋转粘度来讲，取６Ｏ
目时改性沥青的粘度最大，但其粘度值＜３ Ｐａ・Ｓ，
不影响正常施工；对软化点来讲，取１２０目最好，但 ６Ｏ目也不是太差，且６Ｏ目的生产成本较低。综合
考虑，胶粉目数取６Ｏ目。沥青种类Ａ对三种指标
的极差都是最小的，是影响最小的因素，故基质沥青 的选择应根据当地的气候条件而定。
２．２方差分析
由表４可以看出：显著性水平一０．０１时，胶粉 掺量对考察指标均有高度显著的影响；显著性水平
一０．０５时，沥青种类和胶粉目数对结合料的性能指 标有显著影响。
表４的方差计算结果与表３的极差分析结果一
致，显示Ａ（沥青种类）、Ｂ（胶粉目数）、Ｃ（胶粉掺量）
这三种因素对改性沥青的性能都有显著影响，对所 有指标来讲，胶粉掺量的影响最大，胶粉目数的影响
次之，沥青种类的影响最小。
３ 结 论
（１）掺入橡胶粉后，沥青的软化点和针人度指 标都得到明显改善，但延度指标降低较大。
（２）显著性水平为０．０１时，胶粉掺量对软化
点、２５℃针入度、１５℃延度、１３５℃旋转粘度和一１８ ℃低温劲度模量均有非常显著的影响，胶粉掺量取
２Ｏ 时综合性能较好。
（３）胶粉目数对改性沥青的技术指标也有显著 的影响，但不如胶粉掺量的影响明显，且并不是目数
越大改性沥青的相关性能越好，对各个指标进行综 合考查，认为取６Ｏ目最佳。
（４）沥青的种类对胶粉改性沥青的性能也有显 著的影响，但与胶粉掺量、胶粉目数相比，它的影响 最小，且沥青的工作性能受气候条件的影响较大，故
基质沥青的选择应根据当地的气候条件而定。
参考文献： ［１３董诚春．废橡胶资源综合利用ＩＭ］．北京：化学工业出 版社，２００５． ［２］张小英，徐传杰，孔宪明，等．废橡胶粉改性沥青研究综 述（１）［Ｊ］．石油沥青，２００４，１８（４）． ［３］ 肖鹏，马爱群．废旧橡胶粉用于道路改性沥青的研究 ［Ｊ］．交通环保，２００５，２６（３）． ［４］高允彦．正交及回归试验设计方法［Ｍ］．北京：冶金工 业出版社，１９８８． ［５］石洪波，王洪国，廖克俭，等．废橡胶粉改性沥青配方与 工艺条件研究［Ｊ］．石化技术与应用，２００５，２３（４）． ［６］刘日鑫，孙可伟，林志伟，等．胶粉改性沥青性能的研究 Ｉ－Ｊ］．橡胶工业，２００７（７）． ［７］ＪＴＪ０５２—２０００，公路工程沥青及沥青混合料试验规程 ［Ｓ］．
收稿日期：２０１０一Ｏｌ－－２４
基于灰色系统理论的橡胶粉改性沥青制备工艺研究
第５卷第２期 ２００８年４月 现代交通技术 Ｍｏｄｅｒｎ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＶＯＩ．５ Ｎｏ．２ Ａｐｒ．２００８
基于灰色系统理论的橡胶粉改性沥青
制备工艺研究
孙 伟．肖 鹏
（扬州大学建筑科学与工程学院，江苏扬州２２５００９）
摘要：运用灰色系统理论，以橡胶粉改性沥青的针入度、软化点和延度等指标为系统目标，分析了在改性沥青
制备过程中，影响橡胶粉改性沥青性能的各主要因素问的主次关系，为橡胶粉改性沥青的制备工艺的优化提供
依据。 关键词：道路工程；橡胶粉；改性沥青；灰色理论；制备工艺
中图分类号：ＴＱ０７４ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７２—９８８９（２００８）０２—００１２—０３
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ０１１ ｔｈｅ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｏｆ Ｃｒｕｍｂ Ｒｕｂｂｅｒ Ｍｏｄｉｆｉｅｄ
Ａｓｐｈａｌｔ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｇｒｅｙ Ｔｈｅｏｒｙ
Ｓｕｎ Ｗｅｉ，Ｘｉａｏ Ｐｅｎｇ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｙａｎｇｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｇｚｈｏｕ ２２５００９，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｇｒｅｙ ｓｙｓｔｅｍ ｔｈｅｏｒｙ，ｔａｋｉｎｇ ｔｈｅ ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ，ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ ｐｏｉｎｔ ａｎｄ ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ＣＲＭ ａｓ ｔｈｅ ｓｙｅｔｅｍ
ｇｏａｌ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｐｒｉｍａｒｙ ａｎｄ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｒｅｌａｔｉｏｎｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｆａｃｔｏｒｓ ｗｈｉｃｈ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ
ｏｆ ｔｈｅ ＣＲＭ ｄｕｒｉｎｇ ｉｔｓ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｉｔ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ＣＲＭ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍａｄ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ＣＲＭ；ｍｏｄｉｆｉｅｄ ａｓｐｈａｌｔ；ｇｒｅｙ ｔｈｅｏｒｙ；ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ
橡胶粉的溶解度对改性沥青高温性质和储藏稳定性的影响
２０１１年８月 石油沥青ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ ＡＳＰＨＡＬＴ 第２５卷第４期
・试验与研究・
橡胶粉的溶解度对改性沥青高温性质和
储藏稳定性的影响
张小英 ，徐传杰 ，车金良
（１．重质油国家重点实验室，东营２５７０６１； ２．山东石大科技集团有限公司，东营２５７０６１）
摘要：通过不同条件下橡胶粉的溶解度对改性沥青软化点、６Ｏ℃粘度以及在储藏后离 析容器上部与底部的软化点差和粘度差影响，研究了橡胶粉的溶解度对改性沥青高温性质以 及储藏稳定性的影响，研究发现随着溶解度的增加，改性沥青的软化点降低，６Ｏ℃旋转粘 度降低、改性沥青的离析软化点差先增加后降低，６０℃粘度比先增加后降低。 关键词：橡胶粉改性沥青溶解度高温性质
用废轮胎胶粉对沥青进行改性一直是一个热 门课题ｎ－４］。橡胶粉改性沥青的不均一性是影响
橡胶粉改性沥青性质的重要因素，也是研究人员
长期试图解决的问题。大量石油沥青分析数据表
明：石油沥青在甲苯中的溶解度几乎为１００％，
而橡胶粉在甲苯中的溶解度，只有１０％左右 。
由此可以看出，橡胶粉与沥青在一定工艺条件下
形成的体系是热力学不稳定体系。从这个意义上
讲，可以说橡胶粉与沥青是不相容的。通过研究
发现，橡胶粉在甲苯中的溶解度随着工艺条件的
变化而变化，例如随着剪切温度和剪切时间的增 加橡胶粉在甲苯中的溶解度增加等 Ｊ。由于橡
胶粉加人到沥青中在一定工艺条件下发生溶胀、 降解等过程 ，造成在不同工艺下胶粉在沥
青中溶解度的变化以及交联网络的变化，使得橡
胶粉在改性沥青高温储藏条件下产生不同程度的
沉降，在沉降过程中改性沥青性质的不稳定，影 响了橡胶粉改性沥青的施工和使用性能，给道路
施工和设计带来很多麻烦。 目前从橡胶粉溶解度角度对改性沥青储藏稳
定性的研究比较少，一般认为，橡胶粉的溶解度
越高，改性沥青的储藏稳定性越好。到底橡胶粉 改性沥青溶解度与改性沥青的储藏稳定性的关系
如何，从这个角度研究改性沥青储藏稳定性随橡 胶粉溶解度的变化规律，为研究和施工提供参考。
剪切温度对橡胶粉-沥青体系热降解规律的影响
石油铼制与记工 、翻懒 爨囊豫～…ＰＥＴＲ、ＯＬＥＵＭ ＰＲＯＣＥＳＳＪＮ ＡＮＤ ＰＥ ＴＲＯＣＨ Ｅ：ＭＩＣＡ Ｌ＿Ｓ一一 霸 溪葫函 剪切温度对橡胶粉．沥青体系热降解规律的影响 张小英，徐传杰，张玉贞 （中国石油大学重质油国家重点实验室，东营２５７０６１） 摘要从橡胶粉．沥青体系的相对分子质量分布、溶解度、高温性质方面研究了剪切温度对橡 胶粉．沥青体系热降解规律的影响。结果表明，随剪切温度的升高，橡胶粉．沥青体系的相对分子 质量分布向小分子方向发展，溶解度增加，复合模量降低，相位角增加，粘度降低，软化点降低。可 以通过剪切温度和剪切时间的互补关系实现可控降解。 关键词：橡胶粉改性沥青热降解温度 １前言 我国是世界上第三大轮胎生产国¨】，每年轮 胎产量超过１亿条，仅次于美国和日本。每年生 成的废旧轮胎约达１ ４００ ｋｔ，而每年的处理量却 只有２００ ｋｔ。废旧轮胎长期堆放会恶化自然环境， 是危及地球生态环境的最有害垃圾之一。国内 外大量研究显示，用废轮胎胶粉对沥青进行改性 可以提高路面的耐热、耐寒性，并且可以降低路 面噪音、防湿滑、碎冰雪（有弹性则冰易压碎）， 提高道路的安全系数。废胶粉的加入可增强韧 性，能有效地吸附沥青中的油蜡，从而降低游离 蜡含量，使沥青的感温性下降，粘结性提高。轮胎 胶粉的价格为２ ０００～２ ５００元／ｔ，与重交沥青的 价格相当。而目前ＳＢＳ等改性剂的价格超过１万 元／ｔ，如果橡胶粉改性沥青的性能与ＳＢＳ改性沥 青的性能相当，就会大大降低铺路费用。大多数 研究显示［２－４］当剪切温度在１６５～１８０℃时，橡 胶粉处于溶胀状态，改性效果较好，但同时也显 示这种改性沥青的缺点：体系的均一性差，在热 储藏条件下橡胶粉容易发生沉降；碾压温度下 粘度过高，而且在这些改性条件下，废轮胎橡胶 与沥青的相容性差，橡胶粉在多数情况下只是 充当了固体填充物的作用，未能充分发挥它作 为改性剂的作用。本课题通过研究橡胶粉 沥 青体系的热降解规律，使橡胶粉溶入到沥青中， 从而改善橡胶粉一沥青体系的均一性，更好地 发挥橡胶粉的改性剂作用，为橡胶粉．沥青体 系的再交联寻找条件。 ２实验 ２．１原料及设备 选用中间基原油生产的沥青为基质沥青，性 质见表１。轮胎橡胶粉来自东风轮胎胶厂，胶粉微 粒为６０～８０目。以下将橡胶粉改性沥青记为橡 胶粉．沥青体系。 ２．２改性沥青的制备及表征 ２．２．１ 改性沥青的制备将盛有一定量沥青的容器 进行加热，达到设定温度后加入一定量的橡胶粉， 为了尽量减少剪切过程中引入空气对体系的影响， 试验中通入氮气进行保护。在试验设定的剪切速 率下进行剪切，达到试验设定的时间后停止加热和 剪切，得到改性沥青。试验中所有的改性沥青样 品都是在相同剪切速率、不同剪切温度和时间下 以基质沥青为基准加入Ｉ８份橡胶粉获得的。 ２．２．２改性沥青的表征 （１）相对分子质量分布将溶于甲苯的物质 配成０．０１ ｇ样品的５ ｍＬ四氢呋喃溶液，将该四氢 呋喃溶液用０．４５ ｐ，ｍ的滤纸进行过滤，取过滤后的 溶液１００ 用样品进样器注入到凝胶渗透色谱仪 中，溶剂的流速为１ ｍＬ／ｍｉｎ，色谱柱为直径７．８ｍｍ、 长３０ ｃｍ，孔径分别为１ ０００，１００，１０ ｎｌＴｌ ｓｔｙｒａｇｅｌ的 三根柱子按顺序串联，视差折光８Ｘ，紫外吸收波长 为２５４ ｎ／Ｉ１。紫外检测器灵敏度为２．０ ＡＵＦＳ。高压 液相色谱仪型号为ｗａｔｅｒｓ．２４４ＡＬＣ／ＧＰＣ。 收稿日期：２００９—０６—０４；修改稿收到Ｅｌ期：２００９—０９—１０。 作者简介：张小英，硕士学位，主要从事沥青标准化以及沥青 科研与分析工作，参加起草了多项标准，发表论文ｉＯ余篇。 一
橡胶粉改性沥青性能研究
第４２卷第７期 ２０１４年４月 交通标准化
Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ Ｖｏ１．４２ Ｎｏ．７ Ａｐｒ．２０１４
橡胶粉改性沥青性能研究
花文娟，李影
（抚州赣东公路设计院，江西抚州３４４０００）
摘要：通过研究废旧轮胎橡胶粉与沥青的反应及对沥青性能的影响，对橡胶粉原材料的生产工艺提出合理的建 议。研究并论证废轮胎橡胶粉应用于沥青改性及沥青混合料的可行性和优势所在，探讨常规沥青性能指标和传 统试验方法是否适合于评价橡胶粉改性沥膏｝生能，可为橡胶粉改性沥青用于路面沥青混合料的设计提供参考。 关键词：橡胶粉；改性沥青；湿法；性能 中图分类号：Ｕ４１４ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００２—４７８６（２０１４）０７—０１５２—０５
Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ Ｒｕｂｂｅｒ Ｐｏｗｄｅｒ Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ａｓｐｈａｌｔ
ＨＵＡ Ｗｅｎ－ｊｕａｎ．ＬＩ ｒｉｎｇ
（Ｆｕｚｈｏｕ Ｇａｎｄｏｎｇ Ｈｉｇｈｗａｙ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｆｕｚｈｏｕ ３４４０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｔｕｄｉｎｇ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｗａｓｔｅ ｔｉｒｅ ｒｕｂｂｅｒ ｐｏｗｄｅｒ ａｎｄ ａｓｐｈａｌｔ，ａｎｄ ｉｔｓ ｉｎｆｌｕ—
ｅｎｃｅ ｏｎ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ａｓｐｈａｌｔ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏ—
ｅｅｓｓ ｏｆ ｒｕｂｂｅｒ ｐｏｗｄｅｒ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｉｔ ｓｔｕｄｉｅｓ ａｎｄ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｓ ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ａｄｖａｎｔａｇｅ ｏｆ ｗａｓｔｅ ｔｉｒｅ ｒｕｂｂｅｒ ｐｏｗｄｅｒ ｕｓｅｄ ｉｎ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ａｓｐｈａｌｔ ａｎｄ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ，ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｗｈｅｔｈｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ａｓ—
橡胶粉细度对胶粉改性沥青性能的影响研究
科学之友 Ｆｒｉｅｎｄ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ａｍａｔｅｕｒｓ ２００８￣１０￣（３０）国
橡胶粉细度对胶粉改性沥青性能的影响研究
张成 ，陈兆坤
（１．江苏省连云港市恒远交通建设有限公司，江苏连云港２２２０２３；
２．江苏省连云港市金港湾投资有限公司，江苏连云港２２２０２３）
摘要：文章通过室内试验研究，在胶粉掺量一定的情况下，选择不同细度的橡胶粉对基质
沥青进行改性，分别分析对比３０目、４０目、６０目和８０目橡胶粉所得胶粉改性沥青的各项性
能，从而得出进行进一步研究用的胶粉改性沥青中的橡胶粉的最佳细度。
关键词：橡胶粉；胶粉改性沥青；细度
中图分类号：ＴＶ４４２＋．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００—８１３６（２００８）３０—００１５—０２
废胶粉加入到沥青中，可增强韧性，能有效地吸附沥青中的
油蜡，从而减少游离蜡的含量，使沥青的感温性下降，黏结性提
高。目前，我国的常温胶粉工业化生产技术已处于国际领先地
位，其６０目和８０目的废胶粉的价格远低于ＳＢＳ。用废胶粉改性
沥青，不仅价格便宜，改性后性能优于ＳＢＳ改性沥青。废胶粉改
性沥青路面比纯沥青路面减薄一半，其使用寿命却提高１倍，并
可减少噪声，且防湿滑与碎冰雪（有弹性则冰易压裂），尤其是价
格低廉。利用废旧轮胎经过冷冻粉碎，做成胶粉改性沥青，是一
条行之有效而且能为企业带来经济效益的工业化处理废旧轮胎
的解决方案，对环境对社会对投资者而言，都是一件非常有意义
的事情。既节约了资源，清洁了环境，又能改善沥青混凝土路面
的各项性能，可谓一举多得，意义很重要。本文主要通过室内试
验研究不同细度的橡胶粉对其改性沥青性能的影响，同时分析
胶粉改性沥青的改性机理。
１原材料试验
１．１基质沥青
本研究采用的基质沥青为山东滨州产Ａ级７０ 沥青，按照
《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（Ｊ ｒＪ０５２—２０ｏＯ）的要求
对基质沥青进行了技术性质试验，试验结果见表１。试验结果表
生产因素对橡胶沥青性能影响的研究
２０１３年４月 石油沥青ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ ＡＳＰＨＡＬＴ 第２７卷第２期
生产因素对橡胶沥青性能影响的研究
张苛，李志宏，罗要飞
（长安大学公路学院，西安７１００６４）
摘要：为了完善橡胶沥青的生产工艺，促进橡胶沥青大规模的推广应用，分别从搅拌方 式、搅拌温度、胶粉规格、基质沥青种类、加工时间和胶粉掺量六个方面采用针入度、延 度、软化点、弹性恢复和布氏旋转黏度等指标研究生产因素对橡胶沥青性能的影响。研究表 明，在搅拌温度为１８０—１９０ ｏＣ，４０～６０目的胶粉掺量为１８％一２０％时，高速搅拌ｌ ｈ生产 的橡胶沥青综合性能较佳；基质沥青对橡胶沥青的性能有重要影响，与埃索９０号基质沥青 相比，ｓＫ７０号基质沥青使橡胶沥青具有较好的高温性能，但低温性能略差。 关键词：橡胶沥青性能生产因素基质沥青
近年来，随着我国公路交通网络和汽车工业 的快速发展，汽车保有量迅猛增长，由废旧轮胎
形成的“黑色污染”日益严峻…，在北京和上
海等大城市的市郊结合处都能见到像小山一样的
废旧轮胎堆积点。废轮胎是一种工业有害固体废
弃物，是一种难以降解的高分子化工材料，无论
采用的填埋、堆放或焚烧都会给环境带来灾难性
的污染，是恶化环境、破坏植被生长、影响人类
健康及生存发展的最有害的垃圾之一。
将废旧轮胎加工成废胎胶粉用于公路工程，
不仅可以达到废弃物无害化处理和利用，而且废
旧轮胎橡胶粉主要的化学成分是天然橡胶、合成
橡胶（如丁苯橡胶、顺丁橡胶）以及碳黑、氧
化硅、氧化铁等添加剂成分，这些成分都是良好 的沥青改性剂 ．３ Ｊ，可以达到改善沥青性能的效
果：将橡胶和沥青加工成橡胶沥青用于混凝土。
对于新建路面可以起到减薄路面、提高沥青路面
的使用寿命，用于旧沥青路面改建或罩面，能够
起到减缓原路面反射裂缝、减轻行车噪声等作 用 Ｊ，进一步改善公路工程质量，解决社会的
环保等问题。
但是，目前国内对橡胶沥青的认识还不够深
废橡胶粉／SBR复合改性沥青性能研究
科菝赘谂 废橡胶粉／ｓＢ嗡改性沥青性能研究 李一珩’姜黎 甘健宾 １．黑龙江省Ｇ”１线加格达奇至嫩江段工程建设指挥部 ２．哈尔滨理工大学建筑工程学院 ［ｔｉｌｌ 耍ｌ通过将废胶粉与ｓＢＲ同时掺入沥青中进行沥青改性试验， 改变废胶粉与ｓＢＲ的掺加量，采用常规试验方法，研究了复掺废胶粉与ｓＢＲ 对沥青软化点、针入度及延度的影响规律，推荐适宜的掺量范围，为废橡 胶粉／ｓＢＲ复合改性沥青的制备提供试验参考依据，以便更好地推广胶粉 改性沥青的应用。 【关键词】废胶粉；ＳＢｇ；复合出陆沥青；性能 沥青经过改性其性能会大大提高，常用的改性剂有ＳＢＳ、ＳＢＲ、 ＡＰＰ等。但由于有些原料国内还不能完全自给，并且产量低，价格昂贵， 提高了工程成本。目前，国外改性沥青研究的新趋势是聚合物复合改性 沥青。聚合物复合改性沥青主要是指应用两种或两种以上聚合物同时 加入沥青中对沥青进行改性。一方面可以充分发挥聚合物之间的相互 协同作用，达到改性沥青质量要求。另一方面，通过改进加工工艺和添 加价格低廉的聚合物来降低成本【ｌ】。 通过将废胶粉与ｓＢＲ同时掺入沥青中进行沥青改性试验，改变废 胶粉与ＳＢＲ的添加量，采用常规试验方法，研究了复掺废胶粉与ＳＢＲ对 沥青软化点、针入度及延度的影响规律，推荐适宜的掺量范围，为废橡 胶粉／ｓＢＲ复合改性沥青的制备提供试验参考依据，以便更好地推广胶 粉改眭沥青的应用。 １．试验准备 １．１原材料选择 （１）橡胶粉 橡胶粉选用北京泛阳伟业科技公司生产的废旧轮胎橡胶粉，经严 格筛分后，取６０－８０￣粉料。 （２）ＳＢＲ改性剂 ＳＢＲ为齐鲁石化的ＳＢＲ，牌号为ＳＢＲ－１５０２。 （３）基质沥青 基质沥青选用盘锦北方沥青股份有限公司生产的重交通沥青ＡＨ一 ９Ｏ。满足ＪＴＪ ０５２－－２０００《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》的技 术要求。 （４）助剂 芳烃油选用盘锦辽河油田石化总厂生产的１６０号芳烃油。橡胶粉 ／ＳＢＲ共混物与沥青混合后，粘度增大，易发生离析现象，加入芳烃油 是为了增加芳香分含量，起到稳定剂作用，有利于提高沥青与橡胶粉／ ＳＢＲ共混物的相容性。经查阅相关文献，本文选择加入８％芳烃油进行 试验。 稳定剂采用浙江绍兴永泰化学有限公司生产的ＳＤ］一Ｃ１型相容稳 定剂，粒度０．１－０．５ｍｍ，有效含量大干９８％，外观为浅黄色粉末【２１。 增溶剂采用马来酸酐。 采用外掺法计量，橡胶粉与ＳＢＲ按沥青和芳烃油总重量百分比加 入，掺量见表１。 表１废旧轮胎橡胶粉＋ＳＢＲ￣改性沥青配方 改性剂 ｌ ￣－（Ｏ／ｏ） 废旧轮胎橡胶粉ｌ ｌ５ Ｉ ２０ ｌ ２５ ＳＢＲ Ｉ ２ ｌ ４ Ｉ ６ Ｉ．２复合改性沥青试样制备 本试验中采用盘锦ＡＨ一９０重交沥青作为基质沥青进行橡胶微粉 改性沥青的制备，橡胶微粉改性沥青采用机械搅拌混合的方式，按照 改性沥青的制作工艺，采用高剪切乳化机加速橡胶微粉在沥青中的溶 胀速度。先把基质沥青与芳烃油混合，缓慢加热至１８０＂Ｃ，低速剪切１０ ｒａｉｎ，加入改性￣］ＳＢＲ、废胶粉、稳定剂、增溶剂，继续搅拌３０－５０ｍｉｎ 后，在１６０－１８０Ｘ２、４５００转／ｍｉｎ条件下混合分散６０ｍｉｎ，将剪切得到的 改性沥青密封静置２４ｈ，使ＳＢＲ、废胶粉在稳定剂的作用下与沥青充分 反应，得到改性沥青样品。 １．３测试仪器与测试方法 主要测试仪器：电脑双速低温延伸度仪ＬＹＳ—ＺＡ，软化点测定仪 ＬＲＨ一２，针入度测定仪乙ＺＲ－２。 测试方法依据：Ｔ ０６０４－－２０００《沥青针入度试验》，Ｔ ０６Ｏ６— ２０００《沥青软化点试验（环球法）》，Ｔ ０６０５－－１９９３《沥青延度试验》， ＪＴＧＦ ４０－－２００４《公路沥青路面施工技术规范》。 ２．结果与讨论 对于改性沥青来说，表征沥青对温度的敏感性指标主要有针入度、 延度和软化点这三个方面。 ２．１废橡胶粉／ｓＢＲ的掺量对改性沥青高温性能的影响 不同配比的复合改性沥青的软化点见图１。
橡胶沥青性能影响因素的试验研究
・１１０・ 路基工程 Ｓｕｂｇｒａｄｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ２０１１年第３期（总第１５６期）
橡胶沥青性能影响因素的试验研究
许 云
（青海交通职业技术学院交通土木工程系，西宁８１０００３）
摘 要：为了正确控制橡胶沥青工艺，采用不同胶粉种类、胶粉细度、拌和温度、基质沥青类型 等制备橡胶沥青，进行针入度、软化点、弹性恢复以及ＳＨＲＰ等试验，分别测试橡胶沥青的高温性 能、低温性能、抗老化性能等，研究各因素对橡胶沥青性能的影响，得出２０目橡胶粉掺量以１６％～ １８％较为合适的结果。
关键词：橡胶沥青；性能试验；橡胶粉；掺量
中图分类号：Ｕ４１６．２１７ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００３—８８２５（２０１１）ｏ３—０１１０—０４
０引言 橡胶沥青的技术性能与其生产工艺、胶粉类型、 基质沥青类型、胶粉掺量等关系密切 ，通过室内 试验研究了这些因素对橡胶沥青高温性能、低温性 能、抗老化性能等的影响，对于橡胶沥青应用中的工 艺控制和原材料选择具有参考意义。
１原材料 （１）橡胶粉。橡胶粉细度为２０目，密度为１．１５ ｇ／ｃｎｌ ，含水率为０．６％，满足技术要求。 （２）基质沥青。采用ＡＨ一７０基质沥青，其指标 满足技术要求。
２影响橡胶沥青性能的因素 ２．１橡胶粉种类及细度 为分析胶粉种类及细度对橡胶沥青改性效果的影 响，分别采用两种不同种类、三种不同细度的胶粉 对 ７Ｏ道路石油沥青进行改性，拌和温度为１７５ ｑＣ， 橡胶粉掺量为２０％，橡胶沥青的性能如图１～图６ （图中轮胎编号均同）。
《
祭
ｌ ２ ３ ４ ５ ６ 图１ 橡胶沥青软化点对比 ２Ｏ目 ４０目 ６０目 ２Ｏ目 ４０目 ６０目
收稿日期：２０１０—０３—１２ 作者简介：许云（１９７７一），女，江苏句容人。副教授，从事路 桥工程教学与公路路面的设计施工。Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｈｃｑｈ１９６４ ＠１６３．ｃｏｍ。 Ｉ ２ ３ ４ ５ ６ １ ２ ３ ４ ５ ６ １ ２ ３ ４ ５ ６ ｌ ２ ３ ４ ５ ６ 原样７６℃ 原样８２℃ＲＴＦ０ ｒ７６ｏＣ ＲＴＦＯＴ８２℃
橡胶沥青作用机理及性能影响因素试验研究曹运朝
2012年12月内蒙古科技与经济December2012 第23期总第273期InnerMongoliaScienceTechnology&EconomyNo.23TotalNo.273
橡胶沥青作用机理及性能影响因素试验研究
曹运朝1,胡 苗2,杜武刚1
(1.中交路桥南方工程有限公司,北京 101121;2.西安公路研究院,陕西西安 710054)
摘 要:基于橡胶沥青的作用机理分析,通过室内试验,选用30目胶粉,不同种类基质沥青,使用搅拌法和剪切法两种制备方法,探讨了胶粉掺量、基质沥青品种和标号以及加工工艺3个主要因素对橡胶
沥青性能的影响。关键词:橡胶沥青;作用机理;胶粉;影响因素
中图分类号:U414 文献标识码:A 文章编号:1007—6921(2012)23—0082—04
随着我国经济的高速发展,建设高等级公路变
得愈加迫切。同时,随着我国汽车工业的发展,汽车保有量逐年迅速增加,必然带来交通环保问题。将废
旧轮胎加工成橡胶粉在公路行业中使用是废旧轮胎处理的主要途径之一。橡胶粉利用的优势主要表现
在:将废旧轮胎循环使用,既弥补了我国天然橡胶资源的不足,又保护了人类赖以生存的环境;橡胶
粉的掺入能够改善沥青混合料的高低温性能、抗老化性能、抗疲劳性能,起到减薄路面、延长路面使用
寿命、延缓反射裂缝、减轻行车噪声、具有优良的冬季柔性等作用,在公路工程中应用具有显著的环保
效应和社会经济效益。由于橡胶粉与沥青之间的相互作用非常复杂,开展橡胶沥青的作用机理及性能影响因素研究,对于合理使用这种材料、扬长避短有重要作用。
1 作用机理橡胶粉主要的化学成分是天然橡胶和合成橡胶
(如丁苯橡胶、顺丁橡胶),还有硫、炭黑、氧化硅、氧化铁、氧化钙等添加剂成分,这些成分都是良好的沥
青改性剂。由于橡胶粉和沥青的化学成分不完全相同,且都具有较强的惰性,胶粉与沥青在高温下共混
成为橡胶沥青,发生溶胀反应。二者之间的相互作用主要是物理、化学作用并存,以物理作用为主。胶粉
对橡胶粉、聚乙烯复合改性沥青作用机理的探讨
２０１３正・ 学术・理论 现代衾善 对橡胶粉、聚乙烯复合改性沥青作用机理的探讨 罗妮（湖南交通职业技术学院湖南长沙４１０００４） 摘要：通过对废橡胶粉改性沥青的特点、橡胶粉改善沥青流变性的机理、橡胶粉吸收轻油溶胀机理、聚乙烯、橡胶粉复合改性机理等进 行述评，为正确使用和选择改性沥青提供客观依据。 关键词：橡胶粉聚乙烯作用机理评价 随着我国公路交通事业的迅猛发展，交通轴载重、通量大和轮胎 内压高，对路面提出了更高的要求，而现有基质沥青的质量品质远不 能适应交通发展的需要；为改善公路使用性能，沥青改性技术是解决 这一矛盾的关键。目前我国改性沥青市场改性沥青种类越来越单一， ＳＢＳ改性沥青占有绝大多数比例，这不利于改性沥青的发展和正确使 用。而废橡胶粉资源丰富、价格低廉，且节能环保。多数工程实践均 已表明废橡胶粉改性沥青使用得当，高低温性能都有不同程度的改 善。本文通过对废橡胶粉改性沥青的特点、橡胶粉改善沥青流变性的 四、工艺措施 针对上述问题，为使工件加工表面达到图样要求的尺寸和表面粗 糙度，采取了以下措施。 １．热处理改变材料的硬度 首先对不锈钢转鼓进行调质处理，马氏体不锈钢在热处理后的不 同硬度，对车削加工的影响很大。材质工件的情况，退火状态的马氏 体不锈钢虽然硬度低，但车削性能差，这是因为材料塑性和韧性大， 组织不均匀，粘附、熔着性强，切削过程易产生刀瘤，不易获得较好 的表面质量。所以，在机加工前先进行调质处理，硬度达到２５～ ３０ＨＲＣ，然后再进行切削加工。 ２．刀具材料的选择 刀具材料的切削性能关系着刀具的耐用度和生产率，刀具材料的 工艺性影响着刀具本身的制造与刃磨质量。对刀具切削部分材料的选 取原则是具有较高的耐磨性，并能在较高的温度下保持其切削性能。 粗车时选用韧性较好的ＹＧ８型硬质合金刀具，可采用较大的前 角，刀刃也可以磨得锋利些，使切削轻快，且切屑与刀具不易产生粘 结。特别是在振动的粗车和断续切削时，ＹＧ类合金的这一优点更为 重要。另外，ＹＧ类合金的导热性较好，其导热系数比高速钢高将近 两倍，比ＹＴ类合金高一倍。精车时选用切削性能较好的ＹＷ２硬质合 金刀片。加工不锈钢时，由于切削力较大，故刀杆必须具备足够的强 度和刚度，以免在切削过程中发生颤振和变形。这就要求选用适当的 刀杆截面积，同时还应采用强度较高的材料来制造刀杆，如采用调质 处理的４５钢或５０钢。 ３．刀具的几何角度和结构的选取 加工不锈钢时，刀具切削部分的几何形状，一般应从前角、后角 方面的选择来考虑。 在选择前角时，要考虑卷屑槽型、有无倒棱和刃倾角的正、负角 度大小等因素，因为前角直接影响刀具的强度、导热性及耐用度。从 切削热的产生和散热方面考虑，增大前角可减小切削热的产生，切削 温度不致于太高，刀具耐用度提高，但前角过大，则因刀头散热体积 减小，散热差，切削温度反而升高，耐用度降低。减小前角可改善刀 头散热条件，切削温度有可能降低，但前角过小，则切削变形严重， 切削产生的热量不易散掉。一般情况下加工不锈钢时都采用较大的前 角，增大刀具的前角，可减小切屑切离和清除过程中所遇到的阻力， 所以刀具前角选择１２。～２Ｏ。。 对后角选择要求不十分严格，但不宜过小，后角过小容易和工件 表面产生严重摩擦，使加工表面粗糙度恶化，加速刀具磨损，并且由 于强烈摩擦，增强了不锈钢表面加工硬化的效应；刀具后角也不宜过 大，后角过大，使刀具的楔角减小，降低了切削刃的强度，加速了刀 具的磨损。因此后角选择５。～８。较合适，最大不超过１Ｏ。。通常情况 下刃倾角取一１Ｏ。～一３Ｏ。。负的刃倾角可保护刀尖，提高刀刃强度， 但刃倾角绝对值增大时，参加切削的主切削刃长度增加，摩擦加剧， 因此刃倾角取一１Ｏ。。 主偏角根据该工件的粗精车、加工部位和装刀情况来选择，一般 为７５。～９Ｏ。。刀具切削部分表面粗糙度也是有要求的。降低刀具切削 部分的表面粗糙度，可减少切屑形成卷曲时的阻力，提高刀具的耐用 度，所以刃Ｅｌ表面粗糙度选择Ｒａ０．４—０．２ ｍ。 在刀具结构上，对外圆车刀采用Ｙ型（外斜式）圆弧断屑槽，靠 近刀尖处切屑卷曲半径大，靠近外缘处切屑卷曲半径小，切屑翻向待 加工表面而折断，断屑情况好。 对于切断刀，将副偏角控制在１。以内，这样可以改善排屑条件， 延长刀具的使用寿命。 ４．切削用量的选取 切削用量对工件表面质量、刀具耐用度、加工生产率影响较大。 切削速度对切削温度和刀具耐用度的影响最大，进给量次之，背吃刀 量最小，背吃刀量值是由工件尺寸与材料毛坯尺寸来决定的，一般为 ０～５ｍｍ。难加工材料的切削速度往往比普通钢的切削速度低得多， 因为速度的提高，就会使刀具严重磨损，而不同的不锈钢材料又有各 自不同的最佳切削速度，这个最佳切削速度只能通过试验或查阅有关 资料确定。对于加工０Ｃｒｌ３Ｎｉ６Ｍｏ２（马氏体不锈钢）材质工件，采用 切削速度为５０—６０ｍ／ｍｉｎ。进给量对刀具耐用度影响不如切削速度大， 但会影响断屑和排屑，从而影响工件表面的拉伤、擦伤，影响已加工 的表面质量，粗车时选用０．２７～０．８１，精车时选用０．１０～０．３０。 ５．适用的冷却润滑液 车削不锈钢用的冷却润滑液，应具有以下特点： （１）高的冷却性能，保证能带走大量的切削热。 （２）不锈钢韧性大，切削时易产生刀瘤，恶化加工表面，这就要 求冷却润滑液有高的润滑性能，能起到较好的润滑作用。 （３）较好的渗透性，对不易被切离的切屑，能起到较好的楔裂作 用、扩散和内润滑作用。 因此选用硫化油作为冷却润滑液，在切削加工过程中采用高压冷 却并使切削液喷嘴对准切削区。 五、注意事项 １．半精车台阶时注意测量基准面和各档阶台长度。 ２．钻扩￣［）６０ｍｍ及 ；Ｏ．５ｍｍ深孔时，要充分使用冷却液，注意 靠近卡盘一端的工件外圆必须校圆。同时必须校正中心架爪脚支承 中心。 ３．在进行精车各档外圆、台阶平面及螺纹时，注意夹爪夹紧处接 触面不宜过多。靠卡盘一端工件外圆必须校圆。 通过以上工艺措施，完成了钻井液离心机不锈钢转鼓右轴颈的加 工任务，经检查工件质量合格率达９９．２％，完全达到图样和使用 要求。 现代企业教育 Ｍ０ＤＥＲＮ ＥＮＴＥＲＰＲＩＳＥ ＥＤＵＣＡＴＩＯＮ