改性橡胶沥青生产研究

何俊文

摘 要：通过对橡胶沥青形成机理分析，掌握橡胶沥青生产控制关键点，结合目前实际生产设备和室内试验基础上采用改性沥青、80目橡胶粉进行橡胶沥青试生产，验证橡胶沥青生产工艺的技术参数。经测试，各项指标满足相关技术要求。

关键词：橡胶沥青；机理分析；SBS改性沥青；80目橡胶粉

1 概述

文章对改性橡胶沥青生产进行分析研究，以便制备出性能优越的改性橡胶沥青，延长钢桥面铺装层使用寿命。

2 橡胶沥青生产机理分析

橡胶粉与沥青在高温搅拌时，橡胶粉主要发生溶涨、脱硫及降解几种变化。溶涨是物理变化，即橡胶粉颗粒吸收沥青中轻质油分而体积变大；脱硫与降解是化学变化，脱硫是指橡胶粉颗粒中C-S发生断裂，造成橡胶颗粒失去部分硫化橡胶的弹性而恢复部分天然橡胶的柔韧性；降解是指橡胶粉颗粒中C-C发生断裂，导致橡胶分子链断裂、分子量降低。因此，制备橡胶沥青时，既要保证橡胶粉充分溶涨，又要避免橡胶粉发生严重的脱硫与降解，寻求二者的平衡点。橡胶沥青的性能受到攪拌方式、温度和时间以及橡胶粉规格和掺量等因素的影响，确定最佳的生产参数、合理地控制橡胶沥青反应进程是橡胶沥青生产的关键。

3 橡胶沥青生产方案研究

3.1 材料

沥青为SBS改性沥青，技术指标要求参照《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）相关要求。

橡胶粉为80目胶粉，技术指标要求如表1。

3.2 生产方案

橡胶沥青的生产要考虑搅拌方式、温度、时间及橡胶粉掺量等技术参数。

3.2.1 搅拌方式

橡胶沥青生产一般采用普通搅拌（叶片式）、高速剪切搅拌以及普通搅拌和高速剪切共用。相关研究表明，当采用高速剪切搅拌方式，橡胶沥青的粘度将一直处于衰减，因此，不宜采用高速剪切的搅拌方式[1]。因此，采用卧式搅拌设备。

3.2.2 搅拌温度

温度增加有利于加快橡胶颗粒的溶胀速度和改善橡胶沥青的延度。但温度太高会造成橡胶颗粒过度降解而影响粘度；搅拌温度较低，则要较长的时间而影响生产效率。200℃的搅拌温度是比较合适的，但现有生产设备很难达到200℃，因此，选择180℃左右的搅拌温度。

3.2.3 搅拌时间

搅拌时间应重点考虑对粘度的影响。橡胶的溶涨与脱硫同时进行，当橡胶颗粒以溶涨为主时，粘度将不断增加；当溶涨引起的橡胶颗粒体积增加与脱硫降解导致的体积减小处于平衡状态时，粘度可能处于平衡状态；否则，粘度将降低。为了保证橡胶颗粒充分溶涨，应选择粘度达到最大并将要发生降低时作为选择搅拌时间的依据。根据室内试验测试可知采用80目橡胶粉、搅拌温度为180℃时，其搅拌最佳时间为60min。

3.2.4 橡胶粉掺量

根据室内试验及实际生产过程中人工投放橡胶粉对其分布均匀性的影响，确定胶粉掺量宜为外掺18%左右。

3.3 生产指标控制

橡胶沥青质量指标控制以粘度为核心，包括针入度、软化点、延度及弹性恢复等。结合我国当前情况，提出橡胶沥青主要技术指标：粘度、延度（5℃）、弹性恢复（25℃）、针入度（25℃）及软化点，其中粘度是关键（见表2）。

4 橡胶沥青生产及性能测试

4.1 橡胶沥青生产

生产橡胶沥青采用的基本参数：加热温度为180℃；搅拌时间为60min；采用80目橡胶粉，掺量为橡胶沥青总质量的18%。生产步骤为：

一是先将改性沥青快速升温至180℃以上；二是将热沥青和胶粉同时按比例计量后加入高速预拌罐内进行混合熔涨；三是将混合均匀的沥青和胶粉打入熔涨搅拌反应罐进行充分的熔涨反应约45min。橡胶沥青的出料温度控制在190℃左右。

改性橡胶沥青生产工艺要点：（1）改性沥青的温度。沥青与橡胶粉接触时要达到一定的温度才能表现出最佳相容性。首先应将沥青在绝氧情况下通过快速升温至180℃以上，才能与橡胶粉接触，同时在熔涨反应过程中温度也应高于180℃。（2）橡胶粉的均匀分布。橡胶粉必须非常均匀的分布在沥青中，形成“网络骨架”结构，但绝不能有“结块”状，否则会影响到橡胶沥青混合料的生产级配。（3）搅拌方式。橡胶沥青中的橡胶粉最终是以“颗粒”存在的，为了防止其下沉和离析，在熔涨反应过程中，反应罐必须进行“卧式”翻滚式搅拌，以防胶粉沉淀在罐底。

本次生产的橡胶沥青为PG76-22改性沥青+18%橡胶粉双改性沥青。

改性橡胶沥青生产后原则上应在24h内使用完毕。当因不可抗力需临时存储时，应将橡胶沥青的温度降到145～155℃范围内。在存储期间应检测橡胶沥青的技术指标，当时间较长时，再次使用前应检测各项指标是否满足技术要求，如果不满足，则应重新加工或掺加一定量（掺量一般小于10%）的废胎胶粉重新预混、反应直至满足技术要求。

4.2 橡胶沥青技术指标检测结果

为便于初步鉴定橡胶沥青性能是否达到要求，本次试生产现场检测采用180℃手持式粘度仪，测试值为3.5dPa·s，合格。

改性橡胶沥青生产后，取样进行室内性能测试，测试结果见表3。

表3 橡胶粉改性沥青质量检测结果

5 结束语

制备橡胶沥青，既要保证橡胶粉充分溶涨，又要避免橡胶粉发生严重的脱硫与降解，应寻求二者的平衡点。橡胶沥青性能受到搅拌方式、温度和时间以及橡胶粉规格和掺量等诸多因素的影响，因此确定最佳的生产参数、合理地控制反应进程是关键。本次改性橡胶沥青的生产采用的基本参数：卧式叶片搅拌设备；180℃的加热温度；搅拌60min；80目橡胶粉掺量为总质量的18%，经过试生产性能测试可知本次方案可行。

参考文献

[1]孙大权，徐晓亮，吕伟明.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，2008，24（3）：27-33.

[2]文兴.道路铺筑材料—橡胶沥青[J].现代橡胶技术，2006，32（4）：31-35.

[3]孙祖望，陈飙.橡胶沥青技术应用指南[M].北京：人民交通出版社，2007.