次氯酸钠活化橡胶粉制备的橡胶沥青路用性能研究

王 浩

(抚顺市交通运输发展服务中心 抚顺市 113006)

目前橡胶沥青主要用于路面的封层施工，用以控制反射裂缝的发展以及桥面铺装中的防水层，但橡胶沥青仍然无法达到SBS或SBR等改性沥青的效果。改善橡胶粉的性能和状态从而提高橡胶沥青路用性能已成为一个全新的思路，采用次氯酸钠活化橡胶粉，对活化前后的沥青性能进行了对比分析。

1 活化机理

废胎胶粉材料表现为一种交联结构，具有惰性表面。胶粉活化就是切断表层材料的一些高分子断链以及交联键，增强其极性和反应性，使胶粉再一次塑化再生。在轮胎的生产过程中，会大量打开橡胶分子的双键，妨碍了与沥青的融合，活化会调整硫化体系，破坏胶粉中的硫交联键，从而加深沥青与胶粉的反应，提高两者的粘结性，且不影响两者的物理性能。

采用次氯酸钠溶液活化橡胶粉是利用气体的强氧化性使胶粉改性。

2 试验概述

2.1 材料

(1)基质沥青

基质沥青采用辽宁盘锦中海油道路石油沥青90号A级，沥青指标见表1。

表1 基质沥青主要性能指标

(2)橡胶粉

橡胶粉采用山东某公司提供的粒径20目的常温轮胎胶粉，性能指标见表2。

表2 橡胶粉主要性能指标

(3)活化橡胶粉

按1∶1的比例取次氯酸钠500ml和500ml去离子水混合，配制成次氯酸钠溶液，将适量橡胶粉加入到溶液中，启动电动搅拌装置，保持1000r/min的转速搅拌1h，若橡胶粉都沉入活化溶液中则停止搅拌，若仍有悬浮，则增加搅拌时间直至全部沉入。

将溶液放置于电热保温箱中，控制温度保持在40℃，浸泡48h后过1.18mm筛，将筛出的胶粉用去离子水冲洗干净，置于60℃恒温干燥箱中不少于6h直至恒重，干燥冷却后所得的橡胶粉即为次氯酸钠活化胶粉。

2.2 橡胶沥青的制备

活化橡胶粉在使用前应始终置于干燥器内，若受潮应先置于干燥箱中以60℃干燥4h以上，然后人工敲散结块部分，过1.18mm筛后用于试验。

将装有沥青试样的盛样器放入恒温烘箱中，调节至135℃保温2h，表面无气泡后通过0.6mm筛过滤，不等冷却置于165℃的烘箱中保温30min，达到温度后立即取出置于恒温加热台上，设置加热台控制温度为180℃，开启搅拌装置，观察温度计，待沥青温度升到180℃时立即加入准备好的活化橡胶粉，保持搅拌器转速为1000r/min，当沥青温度升回至175℃时开始计时，拌和过程中每过10min要适当移动搅拌叶保证拌和的均匀性，整个过程拌和物的温度始终控制在180℃±5℃，拌和反应1h后停止搅拌得到活化橡胶沥青，不等冷却立即制备试样开始各项指标的试验。

3 试验结果及分析

本次试验选用了20目单一粒径的橡胶粉，分别采用20%、25%、30%不同的掺量测定了所制的橡胶沥青的软化点、针入度、180℃旋转粘度、5℃延度、25℃弹性恢复等指标，同时测定了相同掺量下未经活化处理的橡胶沥青各项指标，试验结果如下。

3.1 试验结果

在相同胶粉粒径下，研究不同掺量的活化胶粉和普通胶粉制备的橡胶沥青性能见表3和表4，性能对比见表5。

表3 次氯酸钠活化橡胶沥青性能指标

表4 未活化橡胶沥青性能指标

表5 胶粉经活化后橡胶沥青性能对比

3.2 试验结果分析

从表3和表4可以看出，胶粉的加入提高了沥青的高温稳定性，导致针入度减小，软化点变大，粘度变大；由于废胎胶粉的加入，使沥青具有了橡胶的弹性，改善了沥青的低温脆硬性。由表5对比可知：

(1)软化点

从试验数据可以看出普通胶粉改性和活化胶粉改性都大大提高了沥青的软化点，且在相同粒径下，活化胶粉的改性效果优于普通胶粉，且掺量越高越为明显，表现为曲线斜率随着掺量提高而增大，但提高的幅度有限，在20%的掺量下仅能提高2.57%，而在30%的掺量下可以提高6.88%。

(2)针入度

普通胶粉改性和活化胶粉改性橡胶沥青随着胶粉掺量的增加，针入度逐渐降低，沥青的高温稳定性逐渐变大，且在相同粒径下，活化胶粉的改性效果优于普通胶粉。

(3)旋转黏度

普通胶粉改性和活化胶粉改性橡胶沥青随着胶粉掺量的增加，黏度逐渐增大，且黏度增加的幅度随着胶粉掺量的增加而加大，黏度曲线的斜率随掺量增加而变大，尤其是掺量达到25%后尤其明显。

同普通胶粉相比，活化胶粉的掺量在未达到25%时，两者黏度的增加都不大，差异较小，活化胶粉的改性效果随着掺量的增加而逐渐凸显，在掺量达到30%时，降低幅度可以达到79.88%，由此可见，在胶粉采用高掺量时，活化处理可以有效改善橡胶沥青的施工和易性。

(4)5℃延度

普通胶粉改性和活化胶粉改性都能有效地提高橡胶沥青的低温延性，且活化胶粉的改性效果优于普通胶粉，低温延度越大，抗裂性能越好，橡胶沥青材料的抗变形能力越强。

(5)25℃弹性恢复

胶粉活化后橡胶沥青的弹性恢复性能明显提高，由图5可知，随着掺量的增加，曲线逐渐平缓，橡胶沥青的弹性恢复性能提高幅度逐渐变小，胶粉经过活化处理，表面具有较强的活性，在与沥青的结合过程中，对轻质组分的吸收也会相应变大，弹性恢复性能就越好，进而减小了路面在荷载作用下的残余变形，降低路面破坏。

4 结语

(1)活化橡胶粉与普通橡胶粉改性对沥青性能的影响具有相似的规律：提高沥青的高温性能，表现为软化点的提高、针入度的降低；增大沥青的黏度；提高沥青的低温性能，表现为低温延度的提高、弹性恢复性能的提高。

(2)与未活化处理的胶粉比较，活化处理进一步提高了橡胶沥青的路用性能，在高温性能和低温性能上都有较明显的提高。

(3)掺量越高，活化胶粉的改性效果越为显著，尤其在掺量达到30%后，黏度有较大的改善，这为实现高掺量的橡胶沥青提供了基础。