胶粉改性沥青的性能指标及其形成机理研究

为了进一步探究胶粉改沥青的性能指标及形成机理,总结分析了国内外对胶粉改性沥青的研究现状,然后制备出胶粉改性沥青,推荐将黏度、高温性能、低温性能及弹性性能作为胶粉改性沥青的评价指标,采用荧光显微镜和红外光谱仪,从微观的角度研究胶粉改性沥青的形成机理。实验结果表明:光谱图中在1030cm-1和1600cm-1处有较小的吸收峰出现,胶粉改性沥青中有少量羰基组成胶粉和沥青两者会发生反应且生成新化合物,改性后沥青的微观结构变成由外及内依次是沥青、胶质和橡胶颗粒核心。     

高胶粉含量改性沥青的稳定化制备及路用性能

研究了剪切时间、剪切温度以及胶粉、交联剂和活化剂用量对胶粉改性沥青性能的影响。结果表明,提高胶粉用量会增大体系的黏度,交联剂在增大体系黏度的同时也改善了其耐老化性能和高温储存稳定性,活化剂的加入可以降低体系黏度并提高其高温储存稳定性。在剪切时间为45 min和剪切温度为180℃的条件下,通过添加质量分数为25%的胶粉、占胶粉质量0.5%的交联剂以及少量的活化剂制备了高温储存稳定性及其他性能良好的胶粉改性沥青。对所制备胶粉改性沥青在沥青混合料密级配AC-16中的应用性能进行了检测,各项指标均能满足相关技术标准的要求。     

废胶粉改性沥青高温性能和储存稳定性的研究

考察了废胶粉掺加量、工艺条件以及基质沥青产地对沥青高温性能和储存稳定性的影响。又进一步研究了添加剂维他连接剂TOR、多聚磷酸PPA对上述性能的影响。结果表明,胶粉掺加量为沥青质量的15%~20%,溶胀时间2~3 h,剪切时间1.5 h,剪切温度186~189℃,剪切速率7 000~8 000 r/min可显著提高胶粉改性沥青的高温性能和储存稳定性。添加剂可不同程度改善胶粉改性沥青的高温性能和储存稳定性,且基质沥青产地对胶粉改性沥青性能有决定性的影响。     

活化胶粉对改性沥青性能的影响及作用机理

为探究活化胶粉(ACR)改性沥青在施工阶段的抗老化属性，采用次氯酸钠(NaClO)和过氧化氢(H₂O₂)溶液对废胶粉进行化学活化并制备ACR改性沥青，借助物理实验和沥青流变实验对不同沥青的性能进行分析，并用傅里叶红外光谱(FTIR)实验对比活化前后胶粉改性沥青的官能团变化。结果表明，废胶粉通过化学活化后能够明显改善沥青的高温、低温性能、抗老化性能和储存稳定性；相比于未活化胶粉沥青，化学活化胶粉能显著降低胶结料的黏度；同时随着活化剂用量的增加，ACR改性沥青短期老化后的抗车辙因子、不可恢复蠕变柔量等性能指标有不同程度改善，储存稳定性提高，其中NaClO对胶粉活化表现出更好的活化效果；用NaClO和H₂O₂活化后胶粉改性沥青的改性过程为物理改性，通过增强胶粉与沥青的相容性达到提升沥青性能的效果。     

高掺量橡胶沥青的结构与性能

轮胎胶粉的多重交联网络限制了其在橡胶沥青中的胶粉掺量。用经螺杆反应挤出方法可控再生的再生胶可制备高掺量（质量分数不小于30%）橡胶沥青。通过溶胶含量、门尼黏度和基本性能测试及加工实况观察,并结合红外光谱和光学显微镜微观分析,探讨了胶粉的再生程度及用量对高掺量橡胶沥青结构与性能的影响。结果表明,再生过程中胶粉的化学键发生断裂,部分交联网络被破坏。与传统橡胶沥青相比,高掺量橡胶沥青的分散更均匀,加工流动性和高温储存稳定性均得以改善。提高胶粉的降解再生程度可明显提高其在沥青中的掺量,进一步提高改性沥青的低温柔性和高温抗变形能力,但易出现加工黏度的临界陡增现象。     

基于储存稳定性的橡胶改性沥青制备工艺

为了制备储存稳定性良好的橡胶改性沥青,基于高温混炼工艺,使用聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯嵌段聚合物(SBS)、芳烃油、辛烯聚合物橡胶反应剂(TOR)、稳定剂与橡胶粉对基质沥青进行复合改性。提出了橡胶改性沥青的制备方法,分析了改性剂对沥青常规性能和流变特性的影响,并通过荧光试验观察改性剂在沥青中的分散效果。研究结果表明:添加质量分数为25%的40目(380 μm)胶粉可以明显提高沥青的高温性能;180 ℃下剪切60~90 min后溶胀发育60 min可以得到稳定性良好的橡胶改性沥青;加入相容剂和稳定剂可以提高胶粉的溶胀与分散程度,改性剂之间对沥青性能的影响存在协同作用;复合改性沥青具有良好的弹性恢复能力和高温抗变形性能;橡胶粉、SBS在沥青中的溶胀程度和分散均匀性是影响沥青常规性能和储存稳定性的直接因素。     

工厂化胶粉改性沥青的发展动向

基于国内外胶粉在沥青中的应用现状,提出了胶粉改性沥青的不稳定性、高耗能、高成本和高污染性是目前应用的障碍。比较了传统橡胶沥青与工厂化胶粉改性沥青的不同和优缺点。高温贮存稳定性是成品胶粉改性沥青的工厂化的瓶颈,分析了高温贮存稳定性机理,从配方、工艺等方面综述了目前国内外提高胶粉改性沥青高温贮存稳定性的方法,指出工厂化胶粉改性沥青逐步代替目前的SBS改性沥青是胶粉应用于沥青的原动力,而合理标准的制定是其应用的加速器。     

不同脱硫度橡胶对橡胶改性沥青性能的影响及应用

采用高温高剪切技术,利用自制不同脱硫度橡胶制备了脱硫橡胶改性沥青,探讨了脱硫橡胶在沥青中的分散效果以及对沥青的改性效果。结果表明,脱硫度较高的橡胶在沥青中的分散效果较好,其改性沥青的存储稳定性较好,粘度得到有效降低,施工难度得到有效改善。利用废胶粉/脱硫橡胶共混物制备的改性沥青可提高路用性能,改善沥青与橡胶的结合稳定性。     

脱硫胶粉在乳化改性沥青中的应用

考察了不同规格胶粉及不同脱硫程度的脱硫胶粉对橡胶改性乳化沥青性能的影响,结果表明,采用100目胶粉即可制备出橡胶改性乳化沥青,但乳化沥青的性能较差;采用活化度为50%左右的100目脱硫胶粉制备乳化沥青时,脱硫胶粉的用量相比于胶粉可大幅提高;在通过外掺100目50%左右活化度的脱硫胶粉(质量分数15%,以沥青计,下同)和质量分数2%的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物改性的乳化沥青中添加质量分数1%的丁苯胶乳,所制备橡胶改性乳化沥青无筛上剩余物,5 d储存稳定性为2.9%,蒸发残留物的25℃针入度、软化点和5℃延度分别为55 (0.1 mm)、64.5℃和22.5 cm,能够满足乳化改性沥青的技术指标要求。     

脱硫胶粉改性沥青工艺及储存稳定性研究

在较高温度下高速剪切混合脱硫胶粉和沥青制备脱硫胶粉改性沥青,考察了温度、时间、脱硫胶粉粒径、脱硫胶粉加量及稳定剂加量对沥青性能、改性沥青粘度和储存稳定性的影响,以探究脱硫胶粉改性沥青的工艺条件及其对改性沥青性能、粘度和储存稳定性的影响.结果表明:改性温度的升高和时间的延长可以改善改性沥青性能,60目脱硫胶粉且加量为20%质量百分数时,改性沥青的性能最优,储存稳定性最高,稳定剂的加入显著地改善了脱硫胶粉-沥青体系的交联度,进一步改进了改性沥青的性能,增加了体系的稳定性;在脱硫胶粉/总量=0.2(质量比,60目)、温度200 ℃、时间60 min及稳定剂加量为0.4%(质量百分数)时,脱硫胶粉改性沥青的性能最佳、稳定性最高.     

岩沥青/胶粉复合改性沥青性能与黏弹性分析

使用青川岩沥青和胶粉对基质沥青进行复合改性,在保持胶粉质量分数为20%不变的情况下改变岩沥青用量制得胶粉改性和岩沥青/胶粉复合改性沥青,通过针入度试验、动态剪切流变试验和重复应力蠕变恢复试验分别对改性沥青的宏观性能、储存稳定性、流变性能和变形恢复能力进行了分析,并采用Burgers本构方程模拟分析了改性沥青在持续应力加载下各组成变形部分占比的变化规律。结果表明,胶粉和岩沥青的加入均可大幅提高沥青的高温性能,使其变得黏稠;岩沥青的加入对于基质沥青的低温性能具有较强的削弱作用,但可改善其储存稳定性,而胶粉的加入可减小岩沥青对基质沥青低温性能的削弱作用;岩沥青的加入提高了改性沥青的抗车辙能力,使沥青弹性组分含量大幅增加,但并未对黏性组分产生较大影响,沥青抵抗较大荷载的能力得以增强,而应力敏感性则有所降低,复合改性沥青黏稠度缓慢增加的同时迅速变硬,在受较长时间的大荷载作用时变形也能较快恢复。     

废胶粉改性沥青研究进展

介绍了废胶粉改性沥青的国内外研究和应用现状,分析了胶粉改性沥青的特点、改性机理及制备方法等。指出废胶粉用于改性沥青,既能提高沥青的性能,降低产品成本,又能促进废旧橡胶的循环利用,减少环境污染,具有显著的环保效益和明显的经济社会效益。     

胶粉是重要的沥青改性剂

废轮胎加工制成的胶粉用于公路沥青路面中是废轮胎回收利用的重要途径之一。胶粉的主要化学成分是天然橡胶和合成橡胶，其本身就是良好的沥青改性剂，可提高沥青的软化点，增大其粘度，改善沥青混合料的力学性能，提高沥青路面的抗高温车辙性能、抗低温裂口性能、抗水性能，降低行车噪声。但是，胶粉本身与沥青的相互作用较弱，提高胶粉改性沥青的性能是研发的重点。近年来，胶粉改性沥青技术取得了新的进展，主要是通过高速剪切工艺和化学助剂来提高改性效果，从而制备出高性能胶粉改性沥青。     

TOR改性废旧小轿车轮胎橡胶沥青混合料路用性能研究

通过改变橡胶粉掺量(15％～25％),以及掺加维他连接剂对小轿车轮胎胶粉改性沥青的软化点、弹性恢复以及老化后的指标进行试验研究,并分析了胶粉掺量和TOR的掺入对橡胶沥青储存稳定性的影响.在此基础上,研究了小轿车轮胎胶粉对AC-13及ARAC-13两种级配沥青混合料的路用性能的影响.最后通过小轿车轮胎胶粉在沥青中的溶胀和降解行为分析,得出小轿车轮胎胶粉对沥青的改性机理.研究结果表明:废旧小轿车轮胎胶粉能够改善沥青的高温性能和弹性恢复能力,但是其与沥青的溶胀不够充分,TOR能够有效改善小轿车轮胎胶粉与沥青的溶胀效果和稳定性,当胶粉掺量为22.5％时改性效果最佳.TOR改性废旧小轿车轮胎橡胶沥青能够明显改善沥青混合料的路用性能,且ARAC-13级配沥青混合料的路用性能明显优于AC-13级配的混合料.小轿车轮胎胶粉在沥青中既有溶胀过程,又存在降解过程.     

脱硫胶粉改性沥青的研究

研究了不同用量的脱硫胶粉和未脱硫胶粉对橡胶沥青粘度、常规性能、贮存稳定性及显微结构的影响。结果表明：脱硫胶粉改性沥青的粘度和软化点与未脱硫胶粉的相比有明显下降,但针入度和贮存稳定性均增加。虽然对生产工艺有利．但不利于提高橡胶沥青的高温性能。脱硫胶粉改性沥青的剪切变稀行为减弱。脱硫胶粉改性沥青的显微图表明：胶粉颗粒发生了破坏,并有炭黑游离出来。     

表面活化处理胶粉改性沥青的性能

用液体不饱和聚合物增容剂对废旧轮胎胶粉进行表面活化处理,制备了废旧轮胎胶粉改性沥青(CRMA),考察了其储存稳定性,并与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青的流变性能进行比较.结果表明,经表面活化处理的胶粉在基质沥青中的分散性得到明显改善;与胶粉直接改性沥青相比,活化胶粉改性沥青的储存稳定性好;基质沥青、SBS改性沥青、活化胶粉改性沥青三者相比,以最后者的高温抗车辙性能、抗疲劳开裂性能和抗低温开裂性能最好,基质沥青最差.     

橡胶促进剂M废渣在沥青路面工程中的应用技术研究

基于橡胶促进剂M废渣含有硫成分,高温易熔化、增塑的性能特点,主要从M废渣改性沥青、改性沥青稳定剂,及复合改性沥青三个应用技术层面,探讨了橡胶促进剂M废渣作为沥青添加剂应用于沥青路面工程的可能性,对比分析了M废渣在各个应用中存在的优缺点.结果 表明,橡胶促进剂M废渣可以以M废渣改性沥青、稳定剂、复合改性沥青三种方式应用于沥青路面工程.其中M废渣改性沥青推荐适用于县道、乡道等低等级公路,但不适用于高等级公路.M废渣可作为稳定剂并能显著提高改性沥青的储存稳定性,但用量有限,可作为资源化利用M废渣的辅助用途.M废渣和废胎胶粉联合使用制备的复合改性沥青,技术指标满足规范要求,并改善了废胎胶粉改性沥青的黏度衰减问题,同时可节省基质沥青,可作为资源化利用M废渣的主要用途.     

废旧轮胎橡胶灰分改性沥青的性能研究

为了研究废旧轮胎橡胶灰分用于改性沥青的性能,通过高温热分解方法制备橡胶灰分,并以0%~5.0%掺量对2种基质沥青进行改性.采用沥青三大指标、动态剪切流变试验、针入度指数、布氏粘度、弹性恢复、薄膜烘箱试验和离析试验,评价了橡胶灰分对沥青高、低温性能、温度敏感性、粘温性能、弹性恢复、老化性能和储存稳定性的影响.同时借助扫描电镜观察橡胶灰分的微观形貌,利用荧光显微镜分析改性沥青的均匀程度.结果表明:废旧轮胎橡胶灰分可显著提高沥青的高温性能,降低其温度敏感性,改善其粘温性能;当其掺量低于3.0%时,沥青的弹性恢复得到显著改善,而沥青的低温性能、老化性能和储存稳定性无明显影响;微观试验显示橡胶灰分为不规则的蜂窝状多孔结构,可吸附沥青并在其中均匀分布.     

硫化胶粉与脱硫胶粉改性沥青性能研究

对比分析了硫化胶粉和脱硫胶粉微观结构及其改性沥青基本路用性能,研究了硫化胶粉和脱硫胶粉在改性沥青过程中表现出的共性与差异及其原因。结果表明,加入硫化胶粉与脱硫胶粉,均能提高沥青基本路用性能,相同目数下,脱硫胶粉较硫化胶粉交联密度低,表面粗糙,表面极性增加,脱硫胶粉与沥青具有更好的相容性和稳定性,一定掺量下,硫化胶粉能赋予沥青更好的高温稳定性,脱硫胶粉能显著提高沥青低温延度,界面作用及胶粉网络结构的形成对改性沥青路用性能有重大影响。     

胶粉改性沥青的制法及其应用（三）

3.北京胶粉+PE复合改性沥青的性能北京路翔技术发展有限公司与西安交通大学、北京市公路局合作用北京路翔公司研制的GL-800型改性沥青高速混合剪切机对辽河A-100甲石油沥青改性,用于修筑北京小红门道路的铺设,改性剂采用废轮胎胶粉和废农用PE薄膜。其目的在于检验胶粉改性沥青及其混合料的路用性能,并检验GL-800型混炼机的性能及其胶粉改性沥青质量的可靠性与稳定性。总结胶粉改性沥青的施工方法及工艺条件,为推广胶粉和PE复合改性国产沥青铺筑高等级公路路面,实施工业化生产提供依据。原材料:农用废PE薄膜加工成1cm2的碎片,废轮胎30…