废胶粉氯化后对改性道路沥青性能的影响

吕麟华，王宏玉，赵 强

(甘肃工业职业技术学院 继续教育学院，甘肃 天水 741025)

废胶粉改性道路沥青是一种既经济实用又简单有效的方法．既可以改善道路沥青的性能，又可以缓解废旧轮胎带来的环境问题．国外较早地对胶粉改性道路沥青进行了研究，并将改性剂转向了经济的“废物”废胶粉，将其应用到实际中，取得了很好的改性效果．我国对此的研究起步较晚，但近年来也开始将胶粉改性沥青的改性剂转向废胶粉．目前聚合物改性沥青的机理尚未确定，但是大多数人普遍认为在改性过程中胶粉在沥青中吸收油分而溶胀，并且最终形成胶粉沥青混合体系．由于胶粉和沥青溶解度参数等性质的差异，两者在混合时存在着相容性、分散性等问题，影响着改性的效果[1-3].本实验采用了氯化处理废胶粉的方法改变胶粉的某些性质，然后改变一些处理条件，与沥青进行相混．相比较沥青改性前后的三大指标，分析其改性效果．这为改性沥青对于道路路面性能的改善提供理论基础．

1 实验原料与仪器

沥青为中海油滨州炼油厂的，规格为AH-90;废橡胶粉为河南濮阳橡胶粉厂的，规格为80目．PKA-2型自动环球法石油沥青软化点测试仪(德国PETROTEST公司)．DDA-3型自动石油沥青延度测试仪(德国PETROTEST公司).PNR-10型自动沥青针入度仪(德国PETROTEST公司)．

2 实验过程

2.1 氯化废胶粉改性沥青

首先将不同氯化程度的80目的废胶粉，与沥青按30∶200混合，普通搅拌10min进行初步混合．然后,将上面得到的胶粉沥青混合物在150℃下高速剪切20min，使两者充分混合．最后,再将混合物普通搅拌30min，最终制得氯化废胶粉改性沥青．

2.2 性能测试

所有基质沥青和改性沥青的三大指标均按公路工程沥青及沥青混合料试验规程JTJ 052-2000进行测试．

(1)软化点．将试样环置于试样底板上，将沥青试样注入试样环内至略高出环面为止，室温冷却30min后，用热刮刀刮除环面上的试样，务使其与环面齐平．将试样环连同试样底板置于(5±0.5)℃水的恒温水槽中至少15min，同时将金属支架、钢球、钢球定位环等置于相同水槽中．烧杯中注入5℃的水，水面略低于立杆上的深度标记．取出试样环放置在支架中层板的圆孔中，套上定位环，然后将整个环架放入烧杯中，调整水面至深度标记．将盛有水和支架的烧杯移至仪器的加热炉具上，然后将钢球放在定位环中间的试样中央，启动程序使之加热，升温速率调为(5±0.5)℃·min-1．试样受热软化逐渐下坠，至与下层地板表面接触时，立即读取温度．

(2)针入度．将试样在120～180℃下脱水，过滤后注入针入度仪盛样皿内，在室温冷却30min后，放入25℃的恒温水槽中1h．取出试样，放置到仪器水槽中进行测试，试样质量为100g，设置标准针自由穿入沥青的时间为5s，以此测试针入度．

(3)延度．将甘油滑石粉隔离剂涂于试模底板和两个侧模的内侧表面，并将试模在底板上装好，将试样注入模中，最后略高出试模，室温下冷却30min，置于延度仪(5±0.1)℃的恒温水槽中30min后取出，用热刮刀刮除高出试模的沥青，使沥青面与试模面相齐．将试模连同底板再放入(5±0.1)℃的恒温水槽中1h．调节延度仪使其归零，即滑板指针正对标尺零点．调节端模运行速率为5 cm·min-1，测试延度.

3 结果与讨论

3.1 废胶粉氯化度对改性沥青的影响

不同氯化程度的废胶粉改性沥青的三大指标测试如表1所示.

表1 氯化胶粉改性沥青

从表1可以看到，随着氯化程度的增加，软化点温度先上升然后下降，但变化不大，和未氯化的废胶粉改性沥青的软化点相比数值较为接近．由此可见，氯化胶粉对改性沥青的高温性能不是很明显．氯化废胶粉改性沥青的针入度与未氯化胶粉改性沥青的针入度(0%氯化度对应的针入度)相比，有明显的下降(从56.8下降到40左右)．但是，针入度随着氯化程度的增加变化不大．氯化废胶粉改性沥青的延度与未氯化废胶粉改性沥青的针入度(0%氯化度对应的延度)相比，有明显的下降(从6.2下降到3.5左右)．这说明氯化废胶粉的改性效果不是很好，远出乎我们的意料．

3.2 氯化胶粉用量对改性沥青的影响

(1)未氯化胶粉改性沥青对三大指标的影响如图1所示．从图1可以看到，随着未氯化废胶粉用量的增加，改性沥青的软化点变化不是很大，均在55℃左右；针入度值却是出乎意料的升高了，表明胶粉量的加入使得沥青变稀了，改性效果不太好；另外随着胶粉量的增加，沥青的延度值变大了，说明胶粉改性有一定效果．胶粉加入量在15%～20%之间时，改性效果较好．

图1 未氯化废胶粉对三大指标的影响

(2) 0.6%氯化胶粉改性沥青如表2所示，对三大指标的影响如图2所示．

表2 0.6%氯化胶粉改性沥青

图2 0.6%氯化胶粉对三大指标的影响

(3) 3%氯化胶粉改性沥青如表3所示，对三大指标的影响如图3所示．

表3 3%氯化胶粉改性沥青

图3 3%氯化胶粉对三大指标的影响

(4) 4.14%氯化胶粉改性沥青如表4所示，对三大指标的影响如图4所示．

表4 4.14%氯化胶粉改性沥青

图4 4.14%氯化胶粉对三大指标的影响

从图2、3、4可以看到，废胶粉的氯化度随着用量的增加，改性沥青的三大指标都有近乎一致的变化．随着氯化胶粉量的增加，改性沥青的软化点均有升高，沥青的高温性能变好；针入度值则都有所下降；延度值稍有增加，但变化不大．

4 结论

从上述实验我们可以知道，氯化废胶粉用量的增加对改性沥青有一定的效果，且15%～20%的胶粉用量为宜，但是废胶粉氯化度的增加对改性沥青的方法还需改进．

参考文献：

[1]郭朝阳,何兆益,等.废胎胶粉改性沥青改性机理研究[J].石油沥青,2007,21(6):21-27.

[2]徐惠生.改性沥青红外光谱分析[J].安徽化工,2007,23(1):62-63.

[3]田卫群,周彬,杨军,等.改性沥青混合料高温性能及其评价方法[J].建筑材料学报,2009,12(3):285-291.