稳定型复合改性橡胶沥青研究

王秋敏，熊保林

(广西交通科学研究院，广西　南宁　530007)



稳定型复合改性橡胶沥青研究

王秋敏，熊保林

(广西交通科学研究院，广西南宁530007)

为了提高橡胶沥青的存储稳定性能，文章采用添加外掺剂的方法制备复合改性橡胶沥青，对20%和25%胶粉掺量的橡胶沥青进行了性能试验。研究结果表明：在25%胶粉掺量时，复合改性橡胶沥青在具有较高性能指标的同时，180 ℃手持黏度大幅降低；和普通橡胶沥青相比，复合改性橡胶沥青高低温性能指标均有显著提升，且具有很好的存储稳定性。

橡胶沥青；复合改性；存储稳定性；黏度

0　引言

随着我国公路建设里程的增加，橡胶沥青由于具有良好的使用性能、显著的环境效益、社会效益及经济效益等优势，在路面铺筑中的使用越来越广泛。而普通橡胶沥青在使用过程中需要即产即用，不能长时间存储和运输，这极大地制约了橡胶沥青的推广应用[1]。在普通橡胶沥青中，胶粉吸收沥青中的轻质组分产生溶胀，并在表面形成吸附界面层，进而形成胶粉聚合物之间的网状交联结构。由于胶粉聚合物具有相对较大的密度，在高温静置存储的过程中会缓慢地发生沉降分离[2-4]。为了提高橡胶沥青的存储稳定性，研究者尝试在橡胶沥青中单独或组合加入PE、促进剂、SBS、硫化剂等一系列添加剂，使橡胶沥青的稳定性得到了不同程度的提高[5-8]，这表明通过添加外加剂的途径来解决橡胶沥青的存储沉降问题是可行的。

本研究在橡胶沥青的不同反应阶段，分别加入促进剂、稳定剂和交联剂等助剂，从而使制备的稳定型复合改性橡胶沥青具有良好的性能指标和存储稳定性。

1　复合改性橡胶沥青制备与试验

1.1原材料技术指标

沥青材料选用泰普克70#A级基质沥青，其主要性能指标检测结果如表1所示。采用的胶粉为广西交通科学研究院新材料公司生产的30～80目胶粉，此胶粉普遍应用于广西区内橡胶沥青的加工。外加改性剂由中交益通公司提供的聚合物改性剂T1、促进剂T2、稳定剂T3、交联剂T4。

表1　泰普克70#A级基质沥青主要性能指标测试结果表

1.2加工工艺和试验方案

高性能复合改性橡胶沥青采用外掺20%的胶粉，复合添加若干种化学改性剂制得。改性剂的外掺比例如表2所示。加工工艺为：首先将一定量基质沥青升温至180 ℃；然后加入T1并搅拌30 min；接着加入T3搅拌均匀后，同时加入胶粉和T2，在180 ℃的条件下搅拌40 min；最后加入T4，搅拌均匀后采用9 000 r/min的剪切仪剪切一定时间(剪切时间随质量增加)，至此制得复合改性橡胶沥青。普通橡胶沥青是将基质沥青加热至180 ℃后加入胶粉搅拌1 h制得。

表2　复合改性橡胶沥青配制比例表

为了研究复合改性橡胶沥青的性能，制备20%和25%胶粉掺量的普通橡胶沥青(P20、P25)，20%和25%胶粉掺量的复合改性橡胶沥青(F20、F25)，分别对比它们的初始性能指标。为了进一步探究其存储稳定性，将这几种橡胶沥青放入180 ℃烘箱中静置18 h，分别测试其分层情况和性能指标，测试完成以后，将分层的试样混合均匀后，再次测试其性能。

2　试验结果分析

四种橡胶沥青的试验结果如表3所示。在180 ℃的烘箱中静置18 h后，上下层测试结果如表4所示，混合均匀后测试结果如表3所示。

表3　四种橡胶沥青性能测试结果表

表4　橡胶沥青存储18 h后测试结果表

对四种橡胶沥青的测试进行对比分析，可以得到如下结果：

(1)除25%掺量的普通橡胶沥青黏度不合格外，其它三种的性能均能满足橡胶沥青技术要求。

(2)和普通橡胶沥青相比，在改性剂的作用下，复合改性橡胶沥青的针入度、延度和弹性恢复都得到不同程度的提升，而其软化点提升较大，20%胶粉掺量时能够提高5 ℃的软化点，其黏度仍保持在一个合适的水平。

(3)当胶粉掺量为25%时，普通橡胶沥青的180 ℃手持黏度达到8 Pa·s，远超出规范要求，无法应用于实际工程中，而复合改性橡胶沥青不仅具有优良的性能指标，其180 ℃手持黏度为2.5 Pa·s，在提高胶粉掺量的同时，能够降低黏度。

黏度和软化点是评价橡胶沥青性能的两个关键指标，为了进一步对比四种橡胶沥青的存储性能，将橡胶沥青的软化点和黏度测试结果绘入图1～3中，由图可以得到如下结果：

(1)普通橡胶沥青在180 ℃的环境下存储18 h后，出现了明显的分层现象。两种试样的上下层软化点差分别为8.9 ℃和2.7 ℃，其上层软化点已经不符合规范要求。这是由于普通橡胶沥青中，胶粉聚合物在重力的作用下产生缓慢沉降，随着存储温度和时间的增加，沉降分层现象会越来越明显。相对应的黏度也出现了较大波动，且其下层黏度均超出规范要求。对于P25试样，其在加工和存储过程中的黏度均高于规范要求。

(2)复合改性橡胶沥青在180 ℃的环境下存储18 h后，并未出现明显分层现象。两种试样上下层和原样相比，其软化点、180 ℃手持黏度等性能指标波动很小，这表明其在存储时性状基本没有发改变。这是由于复合改性橡胶沥青能够形成稳定的网状交联结构，聚合物之间的交联作用能够维持整体保持平衡，从而保证其具有良好的存储稳定性。

(3)在180 ℃的环境下存储18 h，重新搅拌均匀后，20%胶粉掺量的普通橡胶沥青的针入度增大，而其它性能指标均有降低；两种复合改性橡胶沥青存储前后的性能指标差别很小，性能基本保持稳定。

图1　存储前后软化点对比图

图2　存储后分层软化点对比图

图3　存储后分层黏度对比图

3　结语

通过对比分析普通橡胶沥青和复合改性橡胶沥青的性能测试结果，以及其存储稳定性的试验，可以得到以下结论：

(1)稳定型复合改性橡胶沥青能够有效改善橡胶沥青的使用性能，在添加剂的作用下胶粉聚合物能够形成持久稳定的交联结构，确保橡胶沥青在长时间存储和运输过程中性能和性状的稳定。

(2)复合改性橡胶沥青能够维持一个较稳定的黏度，同时具有很好的性能，可以解决普通橡胶沥青胶粉掺量过低的问题。

(3)普通橡胶沥青生产完成后，需要尽快使用，如需存储，需要配备搅拌设备，防止其在存储过程中沉降变质，从而影响其使用性能。

综上，稳定型复合改性橡胶沥青具有良好的性能指标，能够提高胶粉的掺量，同时其稳定性能够保证长时间的存储和运输，对于橡胶沥青的工厂化生产和大规模推广具有重要作用。

[1]王腾.复合型胶粉改性沥青胶浆及混合料性能研究[D].武汉理工大学，2014.

[2]李廷刚，李金钟，李伟.橡胶沥青微观机理研究及其公路工程应用[J].公路交通科技，2011(1)：25-30.

[3]王笑风，曹荣吉.橡胶沥青的改性机理[J].长安大学学报(自然科学版)，2011(2)：6-11.

[4]房斌，吴奇峰，张争奇.橡胶改性沥青存储稳定性及改善措施研究[J].公路，2012(3)：203-207.

[5]肖鹏，张钦.不同溶胀反应时间下TOR橡胶沥青性能变化规律的试验研究[J].公路，2012(11)：83-86.

[6]常友功.稳定型橡胶改性沥青及沥青混合料路用性能的研究[D].山东建筑大学，2012.

[7]杨平文，杨元武，曹贵.SBS复合改性橡胶沥青性能研究[J].公路交通科技(应用技术版)，2015(11)：115-116，127.

[8]马朝鲜.复合改性橡胶沥青应用技术研究[J].筑路机械与施工机械化，2015(12)：46-48，53.

Research on Stable Composite Modified Rubber Asphalt

WANG Qiu-min，XIONG Bao-lin

(Guangxi Transportation Research Institute，Nanning，Guangxi，530007)

To improve the storage stability of rubber asphalt，this article prepared the composite modi-fied rubber asphalt by adding the admixtures，and conducted the performance test on the rubber asphalt with 20% and 25% rubber powder content.The results showed that：at 25% powder content，the com-posite modified rubber asphalt has a higher performance index，while its 180℃ handheld viscosity is greatly reduced；compared to ordinary rubber asphalt，the high and low temperature performance index of composite modified rubber asphalt are both significantly improved，with good storage stability.

Rubber asphalt；Composite modified；Storage stability；Viscosity

2016-05-20

U416.218

A

10.13282/j.cnki.wccst.2016.06.007

1673-4874(2016)06-0024-03

王秋敏(1976—)，助理工程师，从事道路工程科研检测工作；

熊保林(1990—)，助理工程师，从事道路工程科研检测工作。