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摘 要
汽车工业的发展使废旧轮胎成了全世界关注的问题，橡胶沥青的研究正是解决废旧轮胎问题的关键，因此对橡胶沥青的研究十分重要。
本文以试验为基础，根据大量试验数据分析了橡胶沥青的性能及影响因素、作用机理，并对橡胶沥青的制备工艺以及制备设备的构造和改进进行了研究。
经过分析研究，得到了以下结论：（1）橡胶粉的掺入改善了沥青的高温性能、低温性能、抗老化性能和弹性恢复性能；（2）橡胶沥青的影响因素与加工工艺和材料因素有关，搅拌时间过长则性能下降；胶粉粒径大的橡胶沥青温度稳定性、高温及弹性性能优异，低温性能与胶粉粒径小橡胶沥青相当；斜交胎胶粉的橡胶沥青性能明显好于子午胎胶粉；基质沥青轻组分含量高的橡胶沥青，其温度稳定性差、低温性能好；(3)橡胶沥青的作用机理是胶粉吸收沥青轻组分发生溶胀，表面形成界面层和界面过渡层，胶团填充于胶粉的网络结构，形成三维空间网络结构，从而产生对沥青性能的改善；（4）橡胶沥青的基本工艺过程包括原材料的准备、沥青和橡胶粉的预混合以及沥青反应三个过程，反应的温度控制在180℃—210℃；（5）橡胶沥青的制备设备基本构造相同，但结构上上也有差异，因此制备过程存在差异。
关键词：沥青；废胎胶粉；橡胶粉改性沥青；改性机理；制备工艺；制备设备
ABSTRACT
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The car industry caused waste tire become concern, and rubber asphalt research is the only one key to solve the problem , so for rubber asphalt research is very important.
This paper is based on the test, the test of experiment data analyzed rubber asphalt performance and the impact of factors, mechanisms and for rubber asphalt preparation process and the preparation of the structure and improve the study.
Through analysis，the main conclusions are as follows：(1) Rubber powder into the asphalt with the improvement of the high performance, a low
temperature performance, the ageing of the performance and flexibility will be resumed ；(2)The factors that influence the performance of crumb rubber modified asphalt are summed up to two types：one for factors of the processing technology(mixing temperature，mixing time)，and the other for factors of the materials(powder type，particle size and the types of base asphalt),if mixing time is too long, the performance is degradate；Asphalt modified by crumb rubber of large size has better temperature sensitivity,high temperature and elastic performance，which has nearly equal effect in low temperature performance；The performance of modified asphalt of oblique crumb rubber is significantly better than meridian crumb rubber；Asphalt modified by base asphalt of high content light components，has bad temperature sensitivity and good low temperature performance;(3) Modified mechanism of crumb rubber modified asphalt Can be explained as，crumb rubber absorb Light component of asphalt，and then their swelling happens，which form boundary layer and boundary transition layer．Micelle fill in the network structure of crumb rubber，which forms three-dimensional network structure，resulting in the improvement of asphalt’S performance；(4) Rubber bitumen production processes include the basic raw material preparation, bitumen and rubber powder and asphalt response to a three course, the control of temperature in 180 ℃ — 210 ℃ ；(5) Rubber asphalt preparation of basic equipment structure, but also structural difference, so the preparation of process are different.
KEY WORDS：asphalt；crumb rubber；crumb rubber modified asphalt；
influencing modified mechanism；manufacturing technique；faseraufbereitung
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目录
摘要 ................................................................... 1 ABSTRACT ............................................................... 1 目录 ................................................................... 3 第一章 绪论 .......................................................... 5
1.1橡胶沥青研究的目的及意义 ........................................ 5
1.1.1问题的提出 ................................................ 5 1.1.2橡胶沥青研究的目的 .............................................................................................. 6 1.1.3橡胶沥青研究的意义 ........................................ 6 1.2国内外橡胶沥青的研究与应用现状 .................................. 7
1.2.1国外橡胶沥青的应用现状 .................................... 7 1.2.2国内橡胶沥青的应用现状 .................................... 8 1.3橡胶沥青研究的思路与内容 ........................................ 9
1.3.1研究思路 .................................................. 9 1.3.2橡胶沥青研究的内容 ........................................ 9
第二章 橡胶沥青的性能研究 ............................................ 10
2.1橡胶沥青的定义 ................................................. 10 2.2橡胶沥青的性能分析 ............................................. 11
2.2.1橡胶沥青的高温性能 ....................................... 11 2.2.2橡胶沥青的低温性能 ....................................... 13 2.2.3橡胶沥青的抗老化性能 ..................................... 15 2.2.4橡胶沥青的弹性恢复性能 ................................... 16 2.3影响橡胶沥青性能的因素 ......................................... 17
2.3.1废胎胶粉的因素 ........................................... 17 2.3.2基质沥青的品质 ........................................... 19 2.3.3外掺剂的影响 ............................................. 20 2.3.4搅拌工艺的影响 ........................................... 21 2.3.5反应温度的影响 ........................................... 22 2.3.6反应时间的影响 ........................................... 23 2.4橡胶沥青的优点及其应用 ......................................... 25
2.4.1橡胶沥青的优点 ........................................... 25 2.4.2橡胶沥青的应用 .......................................... 25
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第三章 橡胶沥青的制备工艺研究 ........................................ 27
3.1橡胶沥青的作用机理 ............................................. 28
3.1.1 物理改性作用 ............................................. 28 3.1.2化学改性作用 ............................................. 29 3.1.3改性机理物理模型 ......................................... 30 3.1.4废胎胶粉在沥青混合料中的机理分析 ......................... 31 3.2橡胶沥青的制备方法 ............................................. 33 3.3橡胶沥青的设计和制备工艺 ....................................... 35
3.3.1橡胶沥青的设计 ........................................... 35 3.3.2橡胶沥青的加工工艺 ....................................... 37 3.3.3橡胶沥青的储存 ........................................... 40 3.4橡胶沥青的质量控制 ............................................. 41 第四章 橡胶沥青制备设备 .............................................. 42
4.1橡胶沥青生产设备的分类 ......................................... 43 4.2橡胶沥青的主要结构及工作原理 ................................... 45
4.2.1基质沥青供给系统 ......................................... 46 4.2.2胶粉和掺加剂添加系统 ..................................... 47 4.2.3高速剪切机和胶体磨 ....................................... 48 4.2.4计量控制系统 ............................................. 53 4.2.5反应罐 ................................................... 54 4.2.6电气控制系统 ............................................. 55 4.3典型橡胶沥青设备产品的分析 ..................................... 55
4.3.1国内典型橡胶沥青设备产品 ................................. 55 4.3.2国外典型橡胶沥青生产设备产品 ............................. 59 4.4橡胶沥青生产设备装置的改进 ..................................... 64 第五章 研究的结论与展望 .............................................. 64
5.1主要研究结论 ................................................... 65 5.2展望 ........................................................... 66 致谢 .................................................................. 66 参考文献 .............................................................. 67
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第一章 绪论
1.1橡胶沥青研究的目的及意义
1.1.1问题的提出
随着汽车工业的迅速发展，越来越多的废旧轮胎形成的“黑色污染”，正在威胁着全人类的生存环境。据统计，全世界每年有超过10亿只轮胎报废。以往的废轮胎带来的环境问题主要集中在欧、美、日等发达国家；在美国，据统计1997年报废轮胎为2.7亿条，另外历年堆放累积的废旧轮胎已经超过8亿多条；日本每年的废旧轮胎约为5000万条，德国和英国每年各自报废的轮胎各为55万吨和45万吨。如今，随着我国经济的腾飞，汽车工业在我国迅猛发展，我国已成为世界上第三大轮胎生产国，仅次于美国和日本。在北京、上海等大城市的市郊结合处都能看见堆积如山的废旧轮胎。“黑色污染”和“白色污染”危害一样，甚至远远地超过了白色污染。
废轮胎是一种工业有害的固体废弃物，是一种难以被生物化学作用降解的高分子化工材料，无论采用填埋、堆放或焚烧都不会给环境带来许多灾难性的污染。它是破坏自然环境和植被生长、影响人类健康、危及地球生态环境的最有害垃圾之一。
如将废轮胎填埋处理，其大分子分解到不影响土壤中植物生长的时间需要长达一百多年，可谓“顽固不化”，若采用燃烧的处理方式，其释放出来的二氧化硫有毒烟雾和一氧化碳气体，则会严重的污染大气，对人类健康危害很大。对于废旧轮胎的处理，许多国家正寻求有效地解决方法，既不污染环境，又可以处理废旧轮胎。目前主要采用的是化学的方法对其进行处理，但同样会造成二次污染。随着我国汽车工业的迅速发展，产生的废轮胎越来越多，大量的废轮胎长期露天堆放，不仅占用了大块土地，而且经过日晒雨淋，极易滋生蚊虫和散发严重气味，传播疾病，并且还容易引发火灾。
美国、加拿大、日本等许多国家，历史上都曾因废轮胎起火而蒙受了巨大的损失。1996年到1998年之间，美国的废轮胎处理厂接连发生大火，2000万条轮胎被烧。最为严重的是1999年9月22日，美国的斯坦尼斯劳斯县有超过700万条的废旧轮胎发生自燃起火。大伙的温度超过1000℃，浓烟直达600多米的高空，方圆几十公里都可以看见。15天以后大伙才逐渐得到控制，大火至少熔化出8万加仑油脂，流进附近的一口水塘，水塘变为油塘后又继续燃烧。这次燃烧使数百吨的污染物飘落到100多公里外的旧金山和加州首府萨克拉门托，附近的一些城市在刮风时下起了“黑雨”。同时这次大火产生的废气使附近许多居民都患了呼吸道感染病，甚至死亡。2001年1月7日，我国广东省云浮市郊区一废旧轮胎收购点不慎失火，虽然有13台消防车紧张投入工作，300多名消防官兵和干部群众积极参与扑救，但由于轮胎燃烧的火势太
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