胶粉目数对胶粉改性沥青流变性能的影响研究

林铭彬

（1.福建联合石油化工有限公司，福建泉州 362000；2.厦门大学化学化工学院，福建厦门 361005）

随着交通基础设施建设的迅猛发展，以及化工生产工艺的革新，改性沥青正处在逐步取代基质沥青的探索和发展中。胶粉改性沥青的出现在提高基质沥青流变性能[1-3]和路用性能的同时[4]，为废旧轮胎的处理提供了回收再利用的空间，实现了资源的可持续循环利用[3，5-8]。

本文以胶粉改性沥青为对象，通过掺入相同比例（20%）、不同细度的胶粉颗粒对基质沥青进行改性，得到 4 种胶粉改性沥青（20 目改性、40 目改性、60 目改性和80 目改性）。在试验室内测试4 种改性沥青的三大指标、黏弹性指标和路用性指标，分析并评价不同胶粉目数对胶粉改性沥青流变性能的影响趋势，指导胶粉改性沥青的生产。通过上述研究，系统地探讨了胶粉改性沥青中胶粉目数的控制标准，为胶粉改性沥青的应用提供技术支持。

1 胶粉目数对三大指标的影响

1.1 胶粉目数对软化点的影响

沥青软化点测试结果（见图1）。

图1 软化点随胶粉目数的变化

由图1 可知：（1）胶粉改性沥青的软化点明显大于基质沥青，沥青的高温性能和抗车辙能力得到显著提高；（2）随着胶粉目数的增大，胶粉改性沥青的软化点呈现先降低、后稳定的趋势；（3）4 种胶粉改性沥青软化点的关系为：20 目改性＞40 目改性＞80 目改性＞60 目改性。

1.2 胶粉目数对针入度的影响

沥青针入度测试结果（见图2）。

图2 针入度随胶粉目数的变化

由图2 可知：（1）胶粉改性沥青的针入度普遍低于基质沥青，沥青的抗剪切能力得到显著提高；（2）随着胶粉目数的增大，胶粉改性沥青的针入度不断增大，即胶粉越粗胶粉改性沥青的抗剪切能力越优异；（3）4 种胶粉改性沥青针入度的关系为：20 目改性＜40 目改性＜60 目改性＜80 目改性。

1.3 胶粉目数对延度（5℃）的影响

沥青延度测试结果（见图3）。

图3 延度随胶粉目数的变化

由图3 可知：（1）胶粉改性沥青的延度明显大于基质沥青，沥青的低温性能得到显著提升；（2）随着胶粉目数的增大，胶粉改性沥青的延度不断增大，即胶粉颗粒越细胶粉改性沥青的抗低温性能越好；（3）4 种胶粉改性沥青延度的关系为：20 目改性＜40 目改性＜60 目改性＜80 目改性。

2 胶粉目数对黏弹特性的影响

2.1 胶粉目数对弹性恢复的影响

沥青弹性恢复测试结果（见图4）。

图4 弹性恢复随胶粉目数的变化

由图4 可知：（1）胶粉改性沥青的弹性恢复明显大于基质沥青，沥青的自愈能力得到显著提升。20 目胶粉改性沥青的弹性恢复值最大（89%），约为基质沥青的5 倍；（2）随着胶粉目数的增大，胶粉改性沥青的弹性恢复缓慢降低，即胶粉颗粒越粗胶粉改性沥青的自愈合能力越好；（3）4 种胶粉改性沥青弹性恢复的关系为：20 目＞40 目＞60 目＞80 目。

2.2 胶粉目数对黏度的影响

沥青175℃黏度的测试结果（见图5）。

图5 175℃黏度随胶粉目数的变化

由图5 可知：（1）随着胶粉目数的增大，胶粉改性沥青的175℃黏度呈现先增大后减小的趋势，60 目胶粉改性沥青的 175℃黏度最大（1.06 Pa·s），20 目胶粉改性沥青的 175℃黏度最小（0.75 Pa·s）；（2）60 目胶粉改性沥青的流动性及和易性最为优异；（3）4 种胶粉改性沥青 175℃黏度的关系为：60 目＞40 目＞80 目＞20 目。

2.3 胶粉目数对韧性的影响

沥青黏韧性的测试结果（见图6）。

图6 黏韧性和韧性随胶粉目数的变化

由图6 可知：（1）胶粉改性沥青的黏韧性和韧性对胶粉目数不敏感，其中韧性几乎不随胶粉目数的改变而变化；（2）胶粉改性沥青黏韧性范围为：10.5 N·m～12.5 N·m；（3） 胶粉改性沥青韧性范围为：2.3 N·m～2.5 N·m。

3 胶粉目数对路用性能的影响

3.1 胶粉目数对60℃黏度的影响

沥青60℃黏度的测试结果（见图7）。

图7 60℃动力黏度随胶粉目数的变化

由图7 可知：（1）随着胶粉目数的增大，胶粉改性沥青的60℃黏度呈现先增大后减小再增大的趋势。胶粉目数对60℃黏度的影响趋势欠清晰；（2）4 种胶粉改性沥青 60℃动力黏度的关系为：40 目＞80 目＞20目＞60 目。

3.2 胶粉目数对离析的影响

沥青离析软化点差的测试结果（见图8）。由图8可知：（1）胶粉改性沥青的软化点差普遍低于基质沥青，沥青的贮存稳定性受到不同程度的削弱；（2）随着胶粉目数的增大，胶粉改性沥青的软化点均小于零，呈现先降低再升高的趋势；（3）80目胶粉改性沥青的贮存稳定性最为优异，说明胶粉细度越大胶粉改性沥青的贮存稳定性越好；（4）4 种胶粉改性沥青软化点差的关系为：80 目＞60 目＞20 目＞40目。

图8 软化点差随胶粉目数的变化

4 结论

本文系统的研究了4 种同比例掺量（20%）胶粉改性沥青的流变性能，通过分析试验结果得到如下结论：（1）胶粉改性沥青的高温性能、低温性能、抗剪切性能、自愈性能等普遍好于基质沥青；（2）胶粉改性沥青的贮存稳定性低于基质沥青；（3）胶粉数目对改性沥青60℃黏度、175℃黏度、黏韧性和韧性的影响欠规律。本文的研究可用于指导胶粉改性沥青的生产及应用推广。