橡胶粉与SBS复合改性沥青高温性能试验研究

刘贞鹏，王　晶，陆　芳，覃宏海

(广西交通职业技术学院，广西　南宁　530216)

橡胶粉与SBS复合改性沥青高温性能试验研究

刘贞鹏，王晶，陆芳，覃宏海

(广西交通职业技术学院，广西南宁530216)

关键词：橡胶粉与SBS复合改性沥青；高温性能；试验研究

0引言

为了提高普通道路石油沥青的性能，改性沥青技术已广泛应用于高等级沥青路面建设中，其中苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(简称SBS)对沥青的高温性能、低温性能等均有着良好的改善作用，成为工程应用最广泛的改性剂。另外，由废旧橡胶轮胎磨细制得的橡胶粉(简称CRM)也可以改善沥青路面的路用性能，并且可以大量回收处理废旧轮胎，有效缓解废弃轮胎带来的“黑色污染”问题，变废为宝，因此橡胶改性沥青技术也得到了国内外越来越广泛的关注[1]。但在工程应用中，SBS改性沥青存在着价格偏高的问题，而橡胶沥青则存在着易离析、黏度大、施工难度大等问题，限制了各自的推广使用。

广西地处低纬度地区，气候炎热，对沥青路面的高温稳定性要求苛刻，只有高温性能良好的改性沥青才能满足要求，本文考虑采用橡胶粉与SBS复合改性沥青方案，以期充分发挥两种改性剂改善基质沥青性能的叠加效应，同时避免单掺时的缺点，为广西地区沥青路面车辙等高温稳定性问题提供一种技术先进、经济合理的改性沥青配方。

1试验材料及试验方案

1.1原材料

基质沥青：70#A级道路石油沥青，主要技术指标见表1；

橡胶粉：江苏某公司生产的20目、40目废旧轮胎橡胶粉；

SBS：重庆某公司生产的线型SBS改性剂。

表1　基质沥青的主要技术指标表

1.2改性沥青制备工艺

查阅文献[2]，并结合前期不同制备工艺试验结果分析，最终确定橡胶粉与SBS复合改性沥青的制备工艺为：①基质沥青加热融化→②加入橡胶粉，用玻璃棒搅匀→③用高速剪切机剪切(温度180 ℃～200 ℃、时间30 min、转速4 000 RPM)→④加入SBS，用玻璃棒搅匀→⑤用高速剪切机剪切(温度180 ℃～200 ℃、时间30 min、转速4 000 RPM)→⑥用叶轮搅拌发育器低速搅拌(温度180 ℃～200 ℃、时间30 min)→⑦完成。

1.3试验方案

采用上述制备工艺加工不同橡胶粉目数、掺量及不同SBS掺量的橡胶粉与SBS复合改性沥青，对不同配方的改性沥青分别测试针入度、软化点、弹性恢复及布氏黏度等高温性能指标，试验方案及结果见表2，为提高试验结果可靠性，所有改性沥青均为现配现用。

表2　不同试验方案的橡胶粉与SBS复合

2试验结果及分析

2.1橡胶粉目数对改性沥青高温性能的影响

图1　不同橡胶粉目数时的软化点示意图

图2　不同橡胶粉目数时的布氏黏度示意图

从表2及图1～2可以看出，当橡胶粉和SBS两种改性剂的掺量均相同时，不同目数橡胶粉与SBS复合改性沥青的针入度、弹性恢复相差不大，随着橡胶粉目数的增大，改性沥青软化点略有下降，而布氏粘度下降较为明显，表明大粒径橡胶粉对改性沥青的高温性能更有利，再考虑到大粒径橡胶粉本身在加工成本上的优势，所以复合改性沥青橡胶粉粒径选定为20目。

2.2橡胶粉掺量对改性沥青高温性能的影响

图3　不同橡胶粉掺量时的针入度示意图

图4　不同橡胶粉掺量时的软化点示意图

图5　不同橡胶粉掺量时的弹性恢复示意图

图6　不同橡胶粉掺量时的布氏黏度示意图

橡胶粉与SBS复合改性沥青中橡胶粉的掺量较大，对改性沥青的高温性能起主导作用[3]。从图3～6可以看出，当SBS掺量固定时，随着橡胶粉掺量的增加，复合改性沥青的针入度降低，软化点近似线性增加，弹性恢复增速先快后慢，布氏黏度呈近似指数关系急剧增长，各指标均表明复合改性沥青的高温性能大大增强。

研究表明[4]，要保证高温时沥青路面有足够的抵抗变形能力，所用沥青的软化点应>65 ℃，由图4可知，复合改性沥青中橡胶粉的掺量不应<13%。另外为了保证改性沥青的施工和易性，其黏度不能过高，一般要求≤5 Pa·s，因此由图6可知，橡胶粉的掺量还应≤16%。同时由图5可以看出，当橡胶粉的掺量为13%～16%时，复合改性沥青的弹性恢复增速开始放缓，16%附近为橡胶粉掺量的饱和点，因此选定橡胶粉掺量为13%～16%是较为合理的。

2.3SBS掺量对改性沥青高温性能的影响

图7　不同SBS掺量时的针入度示意图

图8　不同SBS掺量时的软化点示意图

图9　不同SBS掺量时的弹性恢复示意图

图10　不同SBS掺量时的布氏粘度示意图

由图7～10可以看出，当橡胶粉掺量固定时，随着SBS掺量的增加，复合改性沥青针入度降低，而软化点、弹性恢复及布氏黏度均呈增大趋势，表明其高温性能得到改善。由图8可知，当SBS掺量为2%时，不同配方改性沥青的软化点均达到了65 ℃。同时由图9可知，SBS掺量>2%后，改性沥青的弹性恢复能力大多增幅趋缓，尤其橡胶粉掺量为16%及19%

时，两者的弹性恢复相差很小，因此选用16%的橡胶粉掺量和2%的SBS掺量具有较好的技术经济优势。

3结语

(1)20目(大粒径)橡胶粉比40目橡胶粉对改善橡胶粉与SBS复合改性沥青的高温性能更有利。

(2)随着橡胶粉或SBS掺量的增加，橡胶粉与SBS复合改性沥青的高温性能均明显改善，表现为：针入度降低，软化点、弹性恢复及布氏黏度等增大。

(3)最终选定的高温性能优良、技术经济优势明显的橡胶粉与SBS复合改性沥青配方为：20目橡胶粉∶SBS∶基质沥青=16%∶2%∶82%。

参考文献

[1]刘贞鹏.SBS/橡胶复合改性沥青混合料高温性能研究[D].重庆：重庆交通大学，2014.

[2]孙大权，徐晓亮，吕伟民.橡胶沥青生产工艺关键技术参数的研究[J].长沙交通学院学报，2008(3)：33-37.

[3]郭吉坦，张波.SBS与橡胶粉复合改性沥青性能研究[J].新型建筑材料，2010(5)：66-69.

[4]吕伟民.橡胶沥青路面技术[M].北京：人民交通出版社，2011.

摘要：文章通过对30个不同配方的橡胶粉与SBS复合改性沥青高温性能指标的测试，研究了橡胶粉目数、掺量及SBS掺量对复合改性沥青高温性能的影响规律，结果表明：随着橡胶粉或SBS掺量的增加，复合改性沥青的针入度减小，软化点、弹性恢复及布氏黏度增大，高温性能明显改善，而20目橡胶粉比40目橡胶粉对复合改性沥青的高温性能更有利。最终优选出高温性能优良、技术经济优势明显的橡胶粉与SBS复合改性沥青配方：20目橡胶粉∶SBS∶基质沥青=16%∶2%∶82%。

Experimental Study on High-temperature Performance of Rubber Powder and SBS Compound Modified Asphalt

LIU Zhen-peng，WANG Jing，LU Fang，QIN Hong-hai

(Guangxi Vocational and Technical College of Communications，Nanning，Guangxi，530216)

Abstract：Through testing the high-temperature performance of rubber powder and SBS compound modified asphalt of 30 different formulas，this article studied the influence of rubber powder mesh，ash content and SBS content on high-temperature performance of composite modified asphalt，the results showed that：with the increase of rubber powder or SBS content，the penetration degree of composite modified asphalt is reduced，while the softening point，elastic recovery and Brookfield viscosity are increased，with significant improvement of high-temperature performance，and 20-mesh rubber powder is more favorable to high-temperature performance of composite modified asphalt than 40-mesh rubber powder.And finally it selected the rubber powder and SBS compound modified asphalt formula with excellent high-temperature performance and significant technical and economic advantages：20-mesh crumb rubber∶SBS∶matrix asphalt=16%∶2%∶82%.

Keywords：Rubber powder and SBS compound modified asphalt；High-temperature performance；Experimental study

作者简介

中图分类号：U416.218

文献标识码：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2016.04.002

文章编号：1673-4874(2016)04-0006-04

收稿日期：2016-04-02

刘贞鹏(1989—)，硕士，研究方向：筑路材料；

王晶(1983—)，工程师，研究方向：道路建筑材料性能；

陆芳(1976—)，高级实验师，研究方向：工程材料试验与检测；

覃宏海(1989—)，助理工程师，研究方向：工程测量及工程材料检测。