废胎胶粉橡胶沥青运输贮存期三大指标变化规律的研究

王 健 王海有 王晓丰 王壹帆

（1.河南中亚交建集团有限公司， 河南 平顶山 467000； 2.平顶山市公路事业发展中心 河南 平顶山 467000；3.郑州市大道公路工程有限公司， 河南 平顶山 450000； 4.河南光大路建工程管理有限公司 河南 平顶山 467000）

当今，我国已经是轮胎生产大国，也是轮胎使用大国，每年的废旧轮胎产生量一直不断攀升。2022年，中国废旧轮胎的产生量已经达到2200万t，废旧轮胎已造成严重的环境污染。

由废旧轮胎加工而成的废胎胶粉的主要化学成分是天然橡胶和合成橡胶，这些成分都是良好的沥青改性剂，能够改善沥青的高低温性能、抗老化性能、抗疲劳性能，起到减薄路面、延长路面使用寿命、延缓路面反射裂缝、降低噪声等作用。废胎胶粉（外掺法不小于17.5%）用于改性基质沥青即为废胎胶粉橡胶沥青，它成本低，不但可改善路面质量，且对废胎胶粉的使用量大，其研究和应用具有深远的环保效益、经济效益和社会效益[1-10]。

用废胎胶粉对基质沥青进行改性时，温度要求控制在190 ℃～218 ℃之间（称此温度区间为高温），在高温下，废胎胶粉橡胶沥青的性能很不稳定，并且有时会遇到不可抗力，需要较长时间（超过24 h）运输、贮存，导致废胎胶粉橡胶沥青质量不合格。因此，对废胎胶粉橡胶沥青运输贮存期性能的变化进行深入细致的研究，对于保证工程质量十分必要。

1 废胎胶粉橡胶沥青长时间运输贮存对三大指标的影响

无论是实验室还是工程实践中，保证废胎胶粉橡胶沥青产品质量稳定、可靠，意义重大。在运输贮存中，对三大指标产生影响的因素较多，其中主要因素是时间和温度。废胎胶粉橡胶沥青在高温下运输、贮存，由于废胎胶粉的脱硫、活化剂的裂解作用，使沥青中的废胎胶粉分解出一些高沸点液体状的橡胶烃类油，随着废胎胶粉橡胶沥青的运输、贮存时间的延长，橡胶烃类油会不断增多，沥青软化点逐渐下降，延展度逐渐提高，针入度逐渐增大。与此同时，沥青也在老化，产生相反的效果，即沥青软化点逐渐升高，延展度逐渐下降，针入度逐渐减小。这两种变化谁大谁小，受许多因素影响，而且具有不可控性，呈现出随机性。废胎胶粉橡胶沥青指标的变化如果较小，则不影响质量；如果指标变化过大，则导致废胎胶粉橡胶沥青不合格。实践中，一般的做法是返厂再加工至合格，导致成本增加，延误工期。最好的做法是不让废胎胶粉橡胶沥青出现不合格问题，为此进行如下试验研究。

1.1 试验用材料

试验使用某厂生产的70#沥青、30目载重汽车斜交废胎胶粉，基质沥青中加入废胎胶粉后不间断地搅拌。基质沥青的三大指标如表1所示。

表1 基质沥青三大指标

1.2 24 h废胎胶粉橡胶沥青跟踪试验检测--试验一

这是一次室内试验，试验的目的是检测废胎胶粉橡胶沥青生产后24 h内三大指标的变化情况以及适宜的应用时间。把基质沥青加热到200 ℃，加入25%（外掺法）废胎胶粉，然后保持温度不低于190 ℃的情况下，采用简单搅拌法搅拌（即不使用胶体磨），搅拌1.5 h时取1#试样，之后每隔2 h取一试样，共取13个试样。在跟踪试验检测过程中持续搅拌。此试验废胎胶粉橡胶沥青跟踪检测结果如表2所示。

表2 24小时废胎胶粉橡胶沥青跟踪试验检测结果

由表2可以看出，废胎胶粉橡胶沥青在前12 h内呈现出明显的规律性，针入度增大，软化点降低，延展度变化不大，而12 h～24 h内没有规律性。其原因是12 h内废胎胶粉处于熔胀和裂解的过程，特别是裂解处于单向反应的过程，所以呈现出明显的规律性；12 h以后，裂解反应发生了逆反应，而且裂解反应及其逆反应是不可控的，随机发生，表现出没有规律性，这种情况下就有可能导致废胎胶粉橡胶沥青的部分质量指标不合格。从总体上看，延展度呈现减小的趋势，软化点呈现降低幅度缩小的趋势，这是沥青老化所致。相关规范规定，废胎胶粉橡胶沥青生产后应在当天（24 h内）使用[11-12]，但是从试验一的情况看，废胎胶粉橡胶沥青生产后应在12 h内使用为宜。

1.3 长时间废胎胶粉橡胶沥青跟踪试验检测--试验二

首先把基质沥青加热到200 ℃，加入25%（外掺法）废胎胶粉，并保持温度不低于190 ℃的情况下采用混合搅拌法搅拌（其中过三次胶体磨，使废胎胶粉的分散均匀），搅拌1 h取1#试样，然后每隔2 h取一试样，直到取7#试样；7#试样取完后让废胎胶粉橡胶沥青冷却，6 h温度下降到150 ℃，之后保持此温度不再变化，在这个过程中每隔2 h取一试样，直到取19#试样；19#试样取完后给废胎胶粉橡胶沥青加温，6 h温度达到190 ℃，此时取20#试样，记录升温时间，并且保持此温度不再变化，此后每隔2 h取一试样，直到取22#试样。在跟踪试验检测过程中持续搅拌。此试验废胎胶粉橡胶沥青跟踪检测结果如表3所示。

表3 长时间废胎胶粉橡胶沥青跟踪试验检测结果

试验二是某工程中出现的真实过程，由于不可抗力废胎胶粉橡胶沥青生产后当天没有使用，试验的目的是了解废胎胶粉橡胶沥青长时间运输贮存三大指标的变化情况。从表3可以看出，在前12 h内呈现出与试验一同样的规律性，即针入度增大，软化点降低，延展度变化不大。根据试验一的检测情况--12 h后废胎胶粉橡胶沥青会发生不可控的反应而有损其性能，所以，12 h后采取了降温至150 ℃贮存，在使用前把温度升至190 ℃。试验二表明，在温度不大于150 ℃的情况下，短时间内废胎胶粉橡胶沥青的三大指标的变化不大，基本保持稳定，重新升温后应尽快使用。

2 结语

（1）废胎胶粉橡胶沥青生产后尽快使用，以12 h内使用为宜。

（2）废胎胶粉橡胶沥青的稳定性较差，在高温的情况下长时间运输、贮存会导致某些指标衰减而有损质量。如果废胎胶粉橡胶沥青生产后不能当天使用，应当把温度降到不大于150 ℃保存，短时间内能够保持废胎胶粉橡胶沥青的质量没有较大的衰减，重新升温后应尽快使用。