橡胶沥青软化点影响因素分析

张海波+高志伟

摘 要：为了确定橡胶沥青生产加工时的胶粉掺量、剪切温度、剪切时间等因素对其软化点的影响，采用不同剂量的橡胶粉与90#基质沥青在不同的剪切温度、剪切时间条件下制备橡胶沥青，分别进行软化点试验，确定基于软化点的橡胶沥青最佳胶粉掺量、剪切温度和剪切时间。结果表明，胶粉掺量为20%、剪切温度为190 ℃、剪切时间为60 min时橡胶沥青软化点达到最大值。

关键词：道路工程；橡胶沥青；软化点；影响因素

中图分类号：U416.217 文献标志码：B

0 引 言

橡胶沥青具有良好的高温稳定性、低温柔韧性、抗疲劳性能和抗水损坏性能，且以废旧轮胎作为生产加工的原材料，具有环保价值[1]。目前，橡胶沥青被广泛应用于道路结构的面层和碎石封层中[2]。用于面层结构时，橡胶沥青可以提高路面结构的抗变形能力和抗疲劳开裂性能；用于封层时，可以有效抑制沥青路面反射裂缝的产生，同时起到防水和增强层间粘结强度的作用[35]。

生产橡胶沥青时，首先将废旧轮胎加工成橡胶粉，然后按照相应的级配比例进行混合，同时添加高聚合物改性剂，在高温条件下与基质沥青充分剪切熔胀，形成胶粉改性沥青胶结料[6]。国内外相关研究表明，不同的生产加工条件对橡胶沥青性能影响差异较大，且相同的生产加工条件下采用不同基质沥青生产出的橡胶沥青性能也存在较大差异[7]。目前对于橡胶沥青生产时最佳的胶粉掺量、最优剪切温度、剪切时间等参数均无统一的标准，对于橡胶沥青的研究多集中于橡胶沥青混合料路用性能的分析等方面，对于生产加工条件对橡胶沥青胶结料性能影响的研究相对较少[8]。橡胶沥青使用前应对其针入度、软化点、延度等指标进行测定，本文以软化点为指标，通过改变胶粉掺量、剪切温度和剪切时间等参数，分析橡胶沥青软化点的变化规律，确定基于软化点指标的橡胶沥青最优加工参数[9]。

1 试验材料与试验方法

1.1 基质沥青

1.2 橡胶粉

1.3 试验方法

橡胶沥青软化点采用软化点自动试验仪进行试验。首先将试样环置于涂有甘油隔离剂的试样底板上，然后将备好的橡胶沥青试样注入试样环内，将钢球固定环架放置于支撑盘上，罩上钢球环，将钢球放置在其中。将5 ℃蒸馏水放入试验杯架中，盖上杯盖开始试验。试验过程的温度在计算机上显示，可以通过试验键和终止键调整搅拌速度，有一个钢球落下时继续试验，第二个钢球落下时结束试验，试验结果在计算机上显示。

2 试验结果分析

2.1 胶粉掺量对橡胶沥青软化点的影响分析

在剪切温度为190 ℃、剪切时间为60 min的条件下，橡胶沥青胶结料的软化点随着橡胶粉掺量的增加呈现出总体增长的趋势。橡胶粉掺量为20%时，橡胶沥青软化点达到最大值65.7 ℃，比基质沥青软化点提高了127 ℃，表明橡胶粉能够改善基质沥青的高温稳定性；

当橡胶粉掺量大于20%后，随着胶粉掺量的增加，橡胶沥青软化点急剧降低；当掺量大于25%时，橡胶沥青软化点与基质沥青软化点接近。这说明胶粉掺量为20%时橡胶粉与基质沥青达到了相容饱和，继续增加胶粉掺量不利于提高橡胶沥青的高温性能。因此，对于本次试验采用的90#石油沥青，在剪切温度为190 ℃、剪切时间为60 min的条件下，橡胶粉剂量为20%时橡胶沥青高温性能最优。

2.2 不同剪切温度对橡胶沥青软化点的影响分析

为了分析剪切温度对橡胶沥青软化点的影响作用，分别选取25 ℃、140 ℃、160 ℃、180 ℃、190 ℃、200 ℃、220 ℃作为搅拌剪切温度，在橡胶粉剂量为20%、剪切速率为8 000 r·min-1、搅拌剪切时间为60 min的条件下制备橡胶沥青，并对其软化点进行测试。

橡胶粉掺量为20%、搅拌剪切时间为60 min时，橡胶沥青软化点随剪切温度的升高呈先增大后减小的趋势。剪切温度为190 ℃时，橡胶沥青软化点达到最大值65.7 ℃。剪切温度高于190 ℃后，随着剪切温度的升高，橡胶沥青软化点急剧下降，当剪切温度升高到220 ℃时，橡胶沥青软化点仅为49 ℃，低于基质沥青软化点。因此，在实际工程中应严格控制橡胶沥青加工时的剪切温度，防止橡胶沥青因温度过高而严重老化，影响其使用性能。

2.3 不同剪切时间对橡胶沥青软化点的影响分析

为了分析剪切时间对橡胶沥青软化点的影响，分别选取0、30、45、60、75、90、120 min作为剪切时间，在橡胶粉掺量为20%、剪切速率为8 000 r·min-1、搅拌剪切温度为190 ℃的条件下制备橡胶沥青，并对其软化点进行测试。

当橡胶粉掺加剂量为20%、搅拌剪切温度为190 ℃时，橡胶沥青软化点随搅拌剪切时间的增加呈先增大后减小的趋势，剪切时间为60 min时橡胶沥青软化点达到最大值657 ℃，与基质沥青软化点相比提高了12.7 ℃。当搅拌剪切时间大于60 min后，随着剪切时间的延长，橡胶沥青软化点逐渐降低；剪切时间为120 min时，橡胶沥青软化点降低为50.6 ℃，低于基质沥青软化点。因此，对于本次试验选用的90#石油沥青，在制备橡胶改性沥青时搅拌剪切时间应控制在60 min左右，以使其高温性能达到最优。

3 结 语

（1） 橡胶粉掺量为20%时橡胶沥青软化点达到最大值65.7 ℃，比基质沥青软化点提高12.7 ℃，掺加橡胶粉以后能够明显改善基质沥青的高温稳定性。

（2） 剪切温度为190 ℃时，橡胶沥青软化点达到最大值65.7 ℃；剪切温度高于190 ℃后，随着剪切温度的升高，橡胶沥青软化点急剧下降。因此，应严格控制橡胶沥青加工时的剪切温度，防止橡胶沥青因温度过高而严重老化，影响其使用性能。

（3） 剪切时间为60 min时橡胶沥青软化点达到最大值65.7 ℃；搅拌剪切时间大于60 min后，随着剪切时间的延长，橡胶沥青软化点逐渐降低。因此，在制备橡胶改性沥青时搅拌剪切时间应控制在60 min左右，以使其高温性能达到最优。

（4） 对于本次试验采用的90#石油沥青，在橡胶粉剂量为20%、剪切温度为190 ℃、剪切时间为60 min条件下橡胶沥青高温性能最优。

参考文献：

[1] 杨人凤，刘 平.橡胶沥青技术的发展与应用[J].筑路机械与施工机械化，2009，26（2）：1417.

[2] 李海军，黄晓明，王宏畅.道路沥青在使用过程中的水老化[J].石油学报：石油加工，2005，21（4）：75 78.

[3] 田小革，郑健龙，张起森.老化对沥青结合料粘弹性的影响[J].交通运输工程学报，2004，4（1）：36.

[4] 张争奇，梁晓莉，李 平.沥青老化性能评价方法[J].交通运输工程学报，2005，5（1）：15.

[5] 陈 莉，郭 义，陈秋兰.橡胶沥青生产与施工[J].北方交通，2009（5）：7274.

[6] 钱晓如，方晓成，蒋华龙，等.沥青路面早期水损的原因分析[J].浙江交通职业技术学院学报，2009，10（1）：1013.

[7] 肖 川，凌天清.废旧橡胶粉改性沥青材料在道路工程中的应用与研究[J].公路工程，2009，34（4）：4953.

[8] 康爱红，肖 鹏，吴美平.环境因素组合作用下橡胶沥青老化试验研究[J].南京理工大学学报：自然科学版，2012，36（4）：724728.

[9] 梁建红，王永刚.橡胶沥青混合料高温性能的改善方法[J].筑路机械与施工机械化，2011，28（9）：4648.

[责任编辑：王玉玲]endprint

摘 要：为了确定橡胶沥青生产加工时的胶粉掺量、剪切温度、剪切时间等因素对其软化点的影响，采用不同剂量的橡胶粉与90#基质沥青在不同的剪切温度、剪切时间条件下制备橡胶沥青，分别进行软化点试验，确定基于软化点的橡胶沥青最佳胶粉掺量、剪切温度和剪切时间。结果表明，胶粉掺量为20%、剪切温度为190 ℃、剪切时间为60 min时橡胶沥青软化点达到最大值。

关键词：道路工程；橡胶沥青；软化点；影响因素

中图分类号：U416.217 文献标志码：B

0 引 言

橡胶沥青具有良好的高温稳定性、低温柔韧性、抗疲劳性能和抗水损坏性能，且以废旧轮胎作为生产加工的原材料，具有环保价值[1]。目前，橡胶沥青被广泛应用于道路结构的面层和碎石封层中[2]。用于面层结构时，橡胶沥青可以提高路面结构的抗变形能力和抗疲劳开裂性能；用于封层时，可以有效抑制沥青路面反射裂缝的产生，同时起到防水和增强层间粘结强度的作用[35]。

生产橡胶沥青时，首先将废旧轮胎加工成橡胶粉，然后按照相应的级配比例进行混合，同时添加高聚合物改性剂，在高温条件下与基质沥青充分剪切熔胀，形成胶粉改性沥青胶结料[6]。国内外相关研究表明，不同的生产加工条件对橡胶沥青性能影响差异较大，且相同的生产加工条件下采用不同基质沥青生产出的橡胶沥青性能也存在较大差异[7]。目前对于橡胶沥青生产时最佳的胶粉掺量、最优剪切温度、剪切时间等参数均无统一的标准，对于橡胶沥青的研究多集中于橡胶沥青混合料路用性能的分析等方面，对于生产加工条件对橡胶沥青胶结料性能影响的研究相对较少[8]。橡胶沥青使用前应对其针入度、软化点、延度等指标进行测定，本文以软化点为指标，通过改变胶粉掺量、剪切温度和剪切时间等参数，分析橡胶沥青软化点的变化规律，确定基于软化点指标的橡胶沥青最优加工参数[9]。

1 试验材料与试验方法

1.1 基质沥青

1.2 橡胶粉

1.3 试验方法

橡胶沥青软化点采用软化点自动试验仪进行试验。首先将试样环置于涂有甘油隔离剂的试样底板上，然后将备好的橡胶沥青试样注入试样环内，将钢球固定环架放置于支撑盘上，罩上钢球环，将钢球放置在其中。将5 ℃蒸馏水放入试验杯架中，盖上杯盖开始试验。试验过程的温度在计算机上显示，可以通过试验键和终止键调整搅拌速度，有一个钢球落下时继续试验，第二个钢球落下时结束试验，试验结果在计算机上显示。

2 试验结果分析

2.1 胶粉掺量对橡胶沥青软化点的影响分析

在剪切温度为190 ℃、剪切时间为60 min的条件下，橡胶沥青胶结料的软化点随着橡胶粉掺量的增加呈现出总体增长的趋势。橡胶粉掺量为20%时，橡胶沥青软化点达到最大值65.7 ℃，比基质沥青软化点提高了127 ℃，表明橡胶粉能够改善基质沥青的高温稳定性；

当橡胶粉掺量大于20%后，随着胶粉掺量的增加，橡胶沥青软化点急剧降低；当掺量大于25%时，橡胶沥青软化点与基质沥青软化点接近。这说明胶粉掺量为20%时橡胶粉与基质沥青达到了相容饱和，继续增加胶粉掺量不利于提高橡胶沥青的高温性能。因此，对于本次试验采用的90#石油沥青，在剪切温度为190 ℃、剪切时间为60 min的条件下，橡胶粉剂量为20%时橡胶沥青高温性能最优。

2.2 不同剪切温度对橡胶沥青软化点的影响分析

为了分析剪切温度对橡胶沥青软化点的影响作用，分别选取25 ℃、140 ℃、160 ℃、180 ℃、190 ℃、200 ℃、220 ℃作为搅拌剪切温度，在橡胶粉剂量为20%、剪切速率为8 000 r·min-1、搅拌剪切时间为60 min的条件下制备橡胶沥青，并对其软化点进行测试。

橡胶粉掺量为20%、搅拌剪切时间为60 min时，橡胶沥青软化点随剪切温度的升高呈先增大后减小的趋势。剪切温度为190 ℃时，橡胶沥青软化点达到最大值65.7 ℃。剪切温度高于190 ℃后，随着剪切温度的升高，橡胶沥青软化点急剧下降，当剪切温度升高到220 ℃时，橡胶沥青软化点仅为49 ℃，低于基质沥青软化点。因此，在实际工程中应严格控制橡胶沥青加工时的剪切温度，防止橡胶沥青因温度过高而严重老化，影响其使用性能。

2.3 不同剪切时间对橡胶沥青软化点的影响分析

为了分析剪切时间对橡胶沥青软化点的影响，分别选取0、30、45、60、75、90、120 min作为剪切时间，在橡胶粉掺量为20%、剪切速率为8 000 r·min-1、搅拌剪切温度为190 ℃的条件下制备橡胶沥青，并对其软化点进行测试。

当橡胶粉掺加剂量为20%、搅拌剪切温度为190 ℃时，橡胶沥青软化点随搅拌剪切时间的增加呈先增大后减小的趋势，剪切时间为60 min时橡胶沥青软化点达到最大值657 ℃，与基质沥青软化点相比提高了12.7 ℃。当搅拌剪切时间大于60 min后，随着剪切时间的延长，橡胶沥青软化点逐渐降低；剪切时间为120 min时，橡胶沥青软化点降低为50.6 ℃，低于基质沥青软化点。因此，对于本次试验选用的90#石油沥青，在制备橡胶改性沥青时搅拌剪切时间应控制在60 min左右，以使其高温性能达到最优。

3 结 语

（1） 橡胶粉掺量为20%时橡胶沥青软化点达到最大值65.7 ℃，比基质沥青软化点提高12.7 ℃，掺加橡胶粉以后能够明显改善基质沥青的高温稳定性。

（2） 剪切温度为190 ℃时，橡胶沥青软化点达到最大值65.7 ℃；剪切温度高于190 ℃后，随着剪切温度的升高，橡胶沥青软化点急剧下降。因此，应严格控制橡胶沥青加工时的剪切温度，防止橡胶沥青因温度过高而严重老化，影响其使用性能。

（3） 剪切时间为60 min时橡胶沥青软化点达到最大值65.7 ℃；搅拌剪切时间大于60 min后，随着剪切时间的延长，橡胶沥青软化点逐渐降低。因此，在制备橡胶改性沥青时搅拌剪切时间应控制在60 min左右，以使其高温性能达到最优。

（4） 对于本次试验采用的90#石油沥青，在橡胶粉剂量为20%、剪切温度为190 ℃、剪切时间为60 min条件下橡胶沥青高温性能最优。

参考文献：

[1] 杨人凤，刘 平.橡胶沥青技术的发展与应用[J].筑路机械与施工机械化，2009，26（2）：1417.

[2] 李海军，黄晓明，王宏畅.道路沥青在使用过程中的水老化[J].石油学报：石油加工，2005，21（4）：75 78.

[3] 田小革，郑健龙，张起森.老化对沥青结合料粘弹性的影响[J].交通运输工程学报，2004，4（1）：36.

[4] 张争奇，梁晓莉，李 平.沥青老化性能评价方法[J].交通运输工程学报，2005，5（1）：15.

[5] 陈 莉，郭 义，陈秋兰.橡胶沥青生产与施工[J].北方交通，2009（5）：7274.

[6] 钱晓如，方晓成，蒋华龙，等.沥青路面早期水损的原因分析[J].浙江交通职业技术学院学报，2009，10（1）：1013.

[7] 肖 川，凌天清.废旧橡胶粉改性沥青材料在道路工程中的应用与研究[J].公路工程，2009，34（4）：4953.

[8] 康爱红，肖 鹏，吴美平.环境因素组合作用下橡胶沥青老化试验研究[J].南京理工大学学报：自然科学版，2012，36（4）：724728.

[9] 梁建红，王永刚.橡胶沥青混合料高温性能的改善方法[J].筑路机械与施工机械化，2011，28（9）：4648.

[责任编辑：王玉玲]endprint

摘 要：为了确定橡胶沥青生产加工时的胶粉掺量、剪切温度、剪切时间等因素对其软化点的影响，采用不同剂量的橡胶粉与90#基质沥青在不同的剪切温度、剪切时间条件下制备橡胶沥青，分别进行软化点试验，确定基于软化点的橡胶沥青最佳胶粉掺量、剪切温度和剪切时间。结果表明，胶粉掺量为20%、剪切温度为190 ℃、剪切时间为60 min时橡胶沥青软化点达到最大值。

关键词：道路工程；橡胶沥青；软化点；影响因素

中图分类号：U416.217 文献标志码：B

0 引 言

橡胶沥青具有良好的高温稳定性、低温柔韧性、抗疲劳性能和抗水损坏性能，且以废旧轮胎作为生产加工的原材料，具有环保价值[1]。目前，橡胶沥青被广泛应用于道路结构的面层和碎石封层中[2]。用于面层结构时，橡胶沥青可以提高路面结构的抗变形能力和抗疲劳开裂性能；用于封层时，可以有效抑制沥青路面反射裂缝的产生，同时起到防水和增强层间粘结强度的作用[35]。

生产橡胶沥青时，首先将废旧轮胎加工成橡胶粉，然后按照相应的级配比例进行混合，同时添加高聚合物改性剂，在高温条件下与基质沥青充分剪切熔胀，形成胶粉改性沥青胶结料[6]。国内外相关研究表明，不同的生产加工条件对橡胶沥青性能影响差异较大，且相同的生产加工条件下采用不同基质沥青生产出的橡胶沥青性能也存在较大差异[7]。目前对于橡胶沥青生产时最佳的胶粉掺量、最优剪切温度、剪切时间等参数均无统一的标准，对于橡胶沥青的研究多集中于橡胶沥青混合料路用性能的分析等方面，对于生产加工条件对橡胶沥青胶结料性能影响的研究相对较少[8]。橡胶沥青使用前应对其针入度、软化点、延度等指标进行测定，本文以软化点为指标，通过改变胶粉掺量、剪切温度和剪切时间等参数，分析橡胶沥青软化点的变化规律，确定基于软化点指标的橡胶沥青最优加工参数[9]。

1 试验材料与试验方法

1.1 基质沥青

1.2 橡胶粉

1.3 试验方法

橡胶沥青软化点采用软化点自动试验仪进行试验。首先将试样环置于涂有甘油隔离剂的试样底板上，然后将备好的橡胶沥青试样注入试样环内，将钢球固定环架放置于支撑盘上，罩上钢球环，将钢球放置在其中。将5 ℃蒸馏水放入试验杯架中，盖上杯盖开始试验。试验过程的温度在计算机上显示，可以通过试验键和终止键调整搅拌速度，有一个钢球落下时继续试验，第二个钢球落下时结束试验，试验结果在计算机上显示。

2 试验结果分析

2.1 胶粉掺量对橡胶沥青软化点的影响分析

在剪切温度为190 ℃、剪切时间为60 min的条件下，橡胶沥青胶结料的软化点随着橡胶粉掺量的增加呈现出总体增长的趋势。橡胶粉掺量为20%时，橡胶沥青软化点达到最大值65.7 ℃，比基质沥青软化点提高了127 ℃，表明橡胶粉能够改善基质沥青的高温稳定性；

当橡胶粉掺量大于20%后，随着胶粉掺量的增加，橡胶沥青软化点急剧降低；当掺量大于25%时，橡胶沥青软化点与基质沥青软化点接近。这说明胶粉掺量为20%时橡胶粉与基质沥青达到了相容饱和，继续增加胶粉掺量不利于提高橡胶沥青的高温性能。因此，对于本次试验采用的90#石油沥青，在剪切温度为190 ℃、剪切时间为60 min的条件下，橡胶粉剂量为20%时橡胶沥青高温性能最优。

2.2 不同剪切温度对橡胶沥青软化点的影响分析

为了分析剪切温度对橡胶沥青软化点的影响作用，分别选取25 ℃、140 ℃、160 ℃、180 ℃、190 ℃、200 ℃、220 ℃作为搅拌剪切温度，在橡胶粉剂量为20%、剪切速率为8 000 r·min-1、搅拌剪切时间为60 min的条件下制备橡胶沥青，并对其软化点进行测试。

橡胶粉掺量为20%、搅拌剪切时间为60 min时，橡胶沥青软化点随剪切温度的升高呈先增大后减小的趋势。剪切温度为190 ℃时，橡胶沥青软化点达到最大值65.7 ℃。剪切温度高于190 ℃后，随着剪切温度的升高，橡胶沥青软化点急剧下降，当剪切温度升高到220 ℃时，橡胶沥青软化点仅为49 ℃，低于基质沥青软化点。因此，在实际工程中应严格控制橡胶沥青加工时的剪切温度，防止橡胶沥青因温度过高而严重老化，影响其使用性能。

2.3 不同剪切时间对橡胶沥青软化点的影响分析

为了分析剪切时间对橡胶沥青软化点的影响，分别选取0、30、45、60、75、90、120 min作为剪切时间，在橡胶粉掺量为20%、剪切速率为8 000 r·min-1、搅拌剪切温度为190 ℃的条件下制备橡胶沥青，并对其软化点进行测试。

当橡胶粉掺加剂量为20%、搅拌剪切温度为190 ℃时，橡胶沥青软化点随搅拌剪切时间的增加呈先增大后减小的趋势，剪切时间为60 min时橡胶沥青软化点达到最大值657 ℃，与基质沥青软化点相比提高了12.7 ℃。当搅拌剪切时间大于60 min后，随着剪切时间的延长，橡胶沥青软化点逐渐降低；剪切时间为120 min时，橡胶沥青软化点降低为50.6 ℃，低于基质沥青软化点。因此，对于本次试验选用的90#石油沥青，在制备橡胶改性沥青时搅拌剪切时间应控制在60 min左右，以使其高温性能达到最优。

3 结 语

（1） 橡胶粉掺量为20%时橡胶沥青软化点达到最大值65.7 ℃，比基质沥青软化点提高12.7 ℃，掺加橡胶粉以后能够明显改善基质沥青的高温稳定性。

（2） 剪切温度为190 ℃时，橡胶沥青软化点达到最大值65.7 ℃；剪切温度高于190 ℃后，随着剪切温度的升高，橡胶沥青软化点急剧下降。因此，应严格控制橡胶沥青加工时的剪切温度，防止橡胶沥青因温度过高而严重老化，影响其使用性能。

（3） 剪切时间为60 min时橡胶沥青软化点达到最大值65.7 ℃；搅拌剪切时间大于60 min后，随着剪切时间的延长，橡胶沥青软化点逐渐降低。因此，在制备橡胶改性沥青时搅拌剪切时间应控制在60 min左右，以使其高温性能达到最优。

（4） 对于本次试验采用的90#石油沥青，在橡胶粉剂量为20%、剪切温度为190 ℃、剪切时间为60 min条件下橡胶沥青高温性能最优。

参考文献：

[1] 杨人凤，刘 平.橡胶沥青技术的发展与应用[J].筑路机械与施工机械化，2009，26（2）：1417.

[2] 李海军，黄晓明，王宏畅.道路沥青在使用过程中的水老化[J].石油学报：石油加工，2005，21（4）：75 78.

[3] 田小革，郑健龙，张起森.老化对沥青结合料粘弹性的影响[J].交通运输工程学报，2004，4（1）：36.

[4] 张争奇，梁晓莉，李 平.沥青老化性能评价方法[J].交通运输工程学报，2005，5（1）：15.

[5] 陈 莉，郭 义，陈秋兰.橡胶沥青生产与施工[J].北方交通，2009（5）：7274.

[6] 钱晓如，方晓成，蒋华龙，等.沥青路面早期水损的原因分析[J].浙江交通职业技术学院学报，2009，10（1）：1013.

[7] 肖 川，凌天清.废旧橡胶粉改性沥青材料在道路工程中的应用与研究[J].公路工程，2009，34（4）：4953.

[8] 康爱红，肖 鹏，吴美平.环境因素组合作用下橡胶沥青老化试验研究[J].南京理工大学学报：自然科学版，2012，36（4）：724728.

[9] 梁建红，王永刚.橡胶沥青混合料高温性能的改善方法[J].筑路机械与施工机械化，2011，28（9）：4648.

[责任编辑：王玉玲]endprint