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(0.1mm) PI T1.2(℃) T800(℃) 软化点(℃) 延度 (cm) 弹性恢复 30 — — — — — — — — 49.3 5 — 15 >100 25 17.0% 82.5 -0.49 -12.6 52.9 49.6 — 18 30.3% 6.6910-4 0.06 75.1 81.8 62.6 95.3 -1.07 -10.6 49.3 48.8 — 25 42.5% ×8.1210-4 0.05 72.9 62.8 80.8 99.7 -1.66 -7.4 47.0 50.0 — 28 36.0% ×1.3110-4 0.14 76.2 70.8 101.4 79.0 -0.58 -11.8 52.8 53.7 12 — 67.6% ×2.21×10-4 0.12 96.1 98.3 60.0 黏度(㎡/s) 135 4.24×10-4 后 质量损— 0.00 失(%) 比(%) 延度比15 31.6 (%) 弹性恢25 — 复比(%) 黏度比135 116.2 (%) TFOF 针入度25 70.0 103.7 133.7 111.0 123.9 从薄膜烘箱前后的针入度比可以看出,橡胶沥青的延度比比基质沥青的值大,且都大于75%;其烘箱后的延度比比基质沥青的延度比提高了;烘箱前后的弹性恢复也都大于80%。薄膜烘箱后的黏度也提高了。软化点比比基质沥青的低,黏度比提高,说明橡胶沥青的抗老化性能比基质沥青强。从几个指标的综合可以看出薄膜烘箱后,橡胶沥青比基质沥青的抗老化性能强,但掺量对老化程度的影响已被试验误差掩盖。 2.2.4橡胶沥青的弹性恢复性能
废胎胶粉本身是一种良好的弹性材料,有助于弹性恢复能力的提高。沥青弹性能力的提高可以减少荷载作用的残余变形,减少路面的损坏。弹性恢复指标作为评价改性沥青性能的新指标已经被广泛使用。橡胶沥青的弹性恢复性能随着橡胶粉的掺量的增加而显著提高,但掺量超过20%后,其弹性恢复增加的幅度减小。表2—10为以上18种沥青测定的弹性恢复指标。
表2—10 两种胶源橡胶粉改性沥青的弹性恢复试验结果
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胶粉粒度 40目 80目 120目 0% 5% 18.4 — — — 25.8 36.2 子午胎 10% 38.0 39.0 42.6 20% 52.5 61.3 54.3 5% 43.7 38.8 35.0 斜交胎 10% 50.4 59.6 56.7 20% 62.7 61.2 60.9 从弹性恢复的实验结果看,橡胶粉的掺入大大改善了橡胶沥青的弹性恢复性能,掺量的增加能显著提高橡胶沥青的弹性恢复性能。
2.3影响橡胶沥青性能的因素
废胎胶粉对沥青的作用既有物理作用又有化学作用,从而大大改善了沥青的高温性能、低温性能和弹性恢复性能。橡胶沥青的形成机理比较复杂,因而影响其性能的因素也就特别多,如2—11图所示。综合分析影响橡胶性能的因素,可以将其分为两大类:一类是材料因素,具体包括废胎胶粉的因素、基质沥青的因素,废胎胶粉的掺配比例和外掺剂等;二是加工因素,如拌合工艺、反应温度和时间等。本节将对其中的一些因素进行分析。
废胎胶粉因素 基质沥青因素 橡胶沥青的影响因素 材料因素 剂量因素 外掺剂因素 拌合工艺 加工因素 反应时间 反应温度
图2—11 影响橡胶沥青品质的主要因素
2.3.1废胎胶粉的因素
废胎胶粉是橡胶沥青的基本组成成分之一,对橡胶沥青的影响主要体现在废胎胶粉的种类、目数和掺量等因素。下面结合大量相关试验介绍废胎胶粉的种类、目数和掺量对橡胶沥青性能的影响。
1.胶粉的种类对改性沥青性能的影响
两种胶粉均以相同的用量(20% )对沥青改性,改性沥青的性能列于表2—12。
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表2—12 胶粉种类对改性沥青性能的影响
胶粉种类 未改性 胎胶粉 鞋胶粉 46 72 75 软化点(℃) 25℃ >150 25.7 25.5 延度 5℃ 4.5 11.6 8.1 针入度(0.1mm) 57 33 33 弹性恢复(%) 10 87 80 从表1可见两种胶粉均对沥青表现出优良的改性效果。软化点和弹性恢复均显著增加,针入度和25℃延度下降,但5℃延度增加。这表明经胶粉改性后,沥青的耐高低温性均得到了改善。相比较而言,胎胶粉比鞋胶粉在低温延度(5℃)和弹性恢复方面的改性效果略好。
2.胶粉的目数对橡胶沥青性能的影响
将不同粒径胶粉用于沥青的改性,在胶粉用量为10%时改性沥青的性能,如表2—13 所示。
表2—13 胶粉粒径对改性沥青性能的影响
胶粉粒径 未改性 30目 40目 60目 80目 软化点(℃) 46 60 61 57 56 延度(25℃)/cm >150 20.3 21.2 28.0 33.2 针入度(25℃)/0.1mm 57 43 41 50 52 弹性恢复(%) 10 78 74 71 67 表2表明:胶粉的粒径不同,对沥青的改性结果有一定的差异。粒径大的胶粉对沥青的软化点、弹性恢复的改善效果较好,而粒径小的胶粉对沥青的延度的提高更为明显,沥青针入度的降低也较小。这是因为胶粉越细,在沥青中溶胀越容易,对提高沥青的延度和针入度有利,但若胶粉在沥青中溶胀性有限,则过细的胶在沥青中将难以形成骨架结构,会使沥青的弹性恢复减弱,并在温度升高时易流动变形,即软化点会降低。由此可见,对沥青改性而言,并非胶粉越细越好。
3.胶粉掺量对橡胶沥青性能的影响
两种胶粉以不同用量分别对沥青改性,橡胶粉改性沥青的性能随胶粉用量的变化如图2—14,图1~图4分别是胶粉用量对软化点、延度、针入度和弹性恢复的影响。
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图1 胶粉用量对软化点的影响 图2 胶粉用量对延度的影响
图3 胶粉用量对针入度的影响 图4 胶粉用量对弹性恢复的影响
图2—14 胶粉用量对橡胶粉改性沥青性能的影响
结果表明:两种胶粉对沥青的软化点、延度、针入度和弹性恢复的影响规律是基本相同的,即胶粉用量在20% 以下时,沥青软化点与胶粉用量呈线性增加,此后增加速度减缓;延度随胶粉用量增加而下降;针入度在胶粉用量20%以内时,呈线性降低,随后基本稳定;弹性恢复在胶粉用量为10% 以内时,增加速度很快,继续增加胶粉量,则增加较少,特别是在胶粉用量达20% 以上时,弹性恢复不再增加。胎胶粉对弹性恢复的提高更为明显,在相同用量条件下,改性效果更好。 2.3.2基质沥青的品质
试验研究表明基质沥青品质的不同,相同掺量的橡胶沥青的品质也不一样,说明基质沥青对橡胶沥青的性能有一定的影响。表2—15为两种胶粉在相同用量下对3基质沥青改性后性能测试的结果。
表2—15 沥青的品质对胶粉改性沥青性能的影响
沥青种类 软化点(℃) 针入度(25℃)/0.1mm 延度(25℃)/cm 弹性恢复(%) 共 69 页 第 19 页
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A B C 61 57 52 43 50 103 21.2 24.0 53.0 63 65 76 从表3可以发现,基质沥青对胶粉改性沥青的性能有很大的影响,在用相同种类和用量的胶粉改性后,3种沥青的软化点提高幅度相近(14~15℃),但针入度、延度和弹性恢复有明显差异。C沥青改性后不仅保持了较高的针入度,同时其延度和弹性恢复也明显优于其它两种沥青的改性结果。显然,这种差异与基质沥青的性能有关,C沥青改性前,软化点较低,针入度很大,表明其组成中轻质组份(油份、树脂质)含量高,在改性过程中轻组份对胶粉有很好的溶胀性(图2—15),从而使胶粉对沥青有更好的改性作用。
图2—16 胶粉改性沥青的显微照片
2.3.3外掺剂的影响
胎胶粉改性A 沥青荧光显微照片(×300) 胎胶粉改性B沥青荧光显微照片(×300)
废胎胶粉和沥青都是惰性物,为了促使两者之间的反应,常在橡胶沥青中掺加一定比例的添加剂或改善废胎胶粉的活性,以增强废胎胶粉和沥青的反应,是废胎胶粉更容易分散在基质沥青中,充分发挥其优良的性能。另外,为了某种特殊的路用性能,满足特定的需要还可以添加一些针对沥青的改性剂。
目前国内外橡胶沥青中的添加剂种类主要有以下几种:(1)活化剂(苯酚二硫化物)、优质芳烃油、松香丁苯橡胶和溶剂等;(2)采用重油剂和脂肪酸等与废胎胶粉混合后再与沥青反应;(3)还有成批生产的活性废胎胶粉。
表2—17为采用一种芳香烃添加剂,按照不同的比例掺加到橡胶沥青中后进行有关试验的结果汇总。
表2—17 掺加添加剂1的橡胶沥青指标
沥青品种 黏度(pa .s) S(mm) 测力延度 F(N) W(J) S(mm) F(N) W(J) 共 69 页 第 20 页