胶粉改性沥青存储稳定性影响因素研究

发布日期:2015-02-19 02:18:38

胶粉改性沥青存储稳定性影响因素研究和胶粉改性沥青

胶粉改性沥青存储稳定性影响因素研究,国内外对改性沥青存储稳定性影响因素研究较少。为探寻胶粉改性沥青存储稳 定性影响因素,笔者采用试验方法,研究容积、搅拌、表面活性技术对存储稳定性的影响。结 果表明:容积、搅拌对存储稳定性影响较显著,现行存储稳定性评价方法具有片面性;微波辐 射表面活性技术能改善胶粉改性沥青存储稳定性。研究结果可为胶粉改性沥青工程应用提 供借鉴和指导。

胶粉改性沥青是指将废旧轮胎经机械方式粉碎断 裂后,胶粉改性沥青存储稳定性影响因素研究,按一定比例掺人到沥青中,在髙温下经高速剪切 揽拌制得一种新型改性沥青。胶粉改性沥青具有良好 的高温稳定性和低温抗裂性,且制备成本低。但由于 胶粉改性沥青属于热力学不相容体系,其在存储过程 中存在着分层、离析以及凝聚现象,将削弱胶粉改性沥 青混合料的路用性能。研究分析影响胶粉改性沥青存 储稳定性的因素对寻求提高存储稳定性手段与方法有 重要意义。文献[2]通过试验分析胶粉品种、胶粉尺 寸、混合工艺及相容剂对存储稳定性的影响,研究表 明:常温胶粉较冷冻胶粉更容易被降解,胶粉尺寸越小 越不容易分散,相容剂有利于胶粉的降解和分散。但 该研究只是分析原材料及其掺量对存储稳定性的影 响,未涉及存储条件方面的研究。施工实际表明研究 存储条件对存储稳定性的影响更具有实用价值。
笔者利用改性沥青存储稳定性测试仪(Modified Asphah Stability Test,简称MAST)对胶粉改性沥青 进行离析试验,研究容积、搅拌等存储条件对存储稳定 性的影响。通过微波辐射,分析胶粉表面活性对存储 稳定性的影响。
1原材料与试验
1.1原材料
选用泰州中海70#沥青作为基质沥青进行各项试 验研究.泰州中海70#沥青基本性质如表1所示。 胶粉选用姜堰市虹磊橡胶有限公司提供的80目
胶粉,其中橡胶烃含量(质量分数,下同)《.〇%,丙酮 抽提物10. 8%,碳黑含量28.0%,灰分S. 2%。
表1中海70*沥青基本性质
试验项目规范要求实测值
针人度(25 X:V(0.1 mm)60 〜8067
软化点/t44 〜5448.0
延度(15 °C)/cm>100>100
闪点(coc)/-c>230>230
含蜡量(蒸馏法)/%<3<3
溶解度(三氣乙烯)/%^99>99
质量损失/%<0.80.06 '
RTFOT
.. 针人度比/%>5566
(163 "C,5 h)
延度(25 O/cm>50>50
1.2试验仪器
长安大学根据实际工程中改性沥青存储方式和条 件,胶粉改性沥青存储稳定性影响因素研究,结合现行试验方法中存在的问题,开发研制了新的 改性沥青存储稳定性测试仪(Modified Asphalt Sta¬bility Test, 简称 MAST),如图 1 所示。仪器采用 :1) 扩大化的容器:直径为62 mm,盛样高度约150 mm, 径髙比约为〇.41;2)添加了搅拌装置,用以模拟实际 生产中施加的搅拌。
1.3胶粉沥青试样制备
采用由上海弗鲁克流体机械制造有限公司生产的 FA25型高剪切分散乳化机进行改性沥青的制备。制 备过程为:将装有沥青的杯子放人烘箱中,直至沥青融 参数:加热温度为170〜180 X:,搅拌时间取60 min, 搅拌速率7 000 rpm。
1.4性能测试
分别采用试管和MAST,按JTG E20 —2011《公 路工程沥青及沥青混合料试验规程》中聚合物改性沥 青离析试验要求,对胶粉改性沥青进行离析试验。 
化呈液体状。取出后置于电炉上,垫上石棉网加热。 将高速剪切机的转头插入沥青中,调整距离杯底约1 cm,在加热过程中,不断用玻璃棒搅拌,去掉沥青中的 水分,并防止气泡混人。当沥青到达指定温度时,将废 胶粉加至沥青中,开动高速剪切仪,选择转速,设定剪 切时间。剪切完毕,将改性沥青经0.6 mm滤网筛分, 即制得废胶粉改性沥青。通过正交试验得到制备工艺
2结果与讨论
2.1容积对存储稳定性的影响
现行试验规程中所采用的试验试管直径小,径髙 比小,与现场存储设备形状上有着较大差别,而对这种 尺寸效应的影响并没有进行考察。为此,该试验中将 MAST在静止状态下测得的离析值与试管法进行比 较以分析存储容积对胶粉改性沥青存储稳定性的影 响。比较结果如表2所示。 
表2 MAST法与试管法測试结果比较
改性沥靑存储时
间/hMAST法(直径为62 m,
盛样高度约150 mm,径髙比约为0.41)试管法(直径约25 mm,
盛样髙度约100 mm,径髙比约为0. 25)
上1/3软化
点/t:下1/3软化 点/*〇上下软化 点差"上1/3软化 点"下1/3软化
点/•〇上下软化 点差/•〇
059.359.3060.360.30
胶粉改659.059.70.760.161.2*1.1
性沥育2459.160.31.257.164.57.3
4859.562.53.055.362.87.5
 
.5.0.5.0.5.0.5C 3.3.2.2.L L0.
a/l>tl^^拯H--M
搜拌状态与静止状态离析试验结果比较
容积对改性沥青存储稳定性产生较大影响。表2 表明:胶粉改性沥青存储稳定性影响因素研究,改性沥青在直径大、径高比大的MAST里存储 所产生的离析程度较在试管里小。胶粉改性沥青存储 是一个动态过程,一方面胶粉颗粒不断分散与沥青相 容;另一方面,由于胶粉颗粒间相互融涨,有大量胶粉 颗粒重新聚集形成大颗粒,在自重作用下向试管底沉
积,产生离析。存储容积的增大改变了改性沥青在容 器中的运动状态,增加了改性沥青在容器中的对流,使 胶粉颗粒获得分散、渗透的空间,促进胶粉与沥青的相 容,降低离析程度。因此,工程实际中应选用扁平、大 体积的容器存储改性沥青。
2.2搅拌对存储稳定性的影响
JTG E20 —2011《公路工程沥青及沥青混合料试 验规程》中离析试验没有考虑搅拌的作用,仅仅模拟了 改性沥青静态存放状态。实际上,改性沥青存储设备 均设有搅拌装置。这就存在一个能否用静止状态代替 搅拌状态的问题。为了研究该问题,分析搅拌对改性 沥青存储稳定性的影响,用MAST对胶粉改性沥青进 行在搅拌状态下的离析试验,并将其与静态离析试验 结果相比较,如图2所示。
3.0
1»止状态 1搅拌状态
1.2
0.70.7
0.3
I
062448
时间/h
图2
图2显示:搅拌对降低胶粉改性沥青离析程度效
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中外公路
第32卷
果明显。这是因为:外力加剧了改性沥青内部运动,沥 青与胶粉颗粒处于高速运动中,对流与交换得到加强, 阻碍了沥青中胶团因吸附胶粉颗粒在重力作用下与油 分脱离,胶粉改性沥青存储稳定性影响因素研究,使胶粉浓度在沥青中趋于均匀。这也是现场 制备改性沥青不需要评价存储稳定性的原因。
综上所述,容积和搅拌对改性沥青存储稳定性均 产生较显著影响。仅仅依靠】TGE20 — 2011《公路工 程沥青及沥青混合料试验规程》中离析试验评价存储 稳定性是片面的,不利于改性沥青的推广使用《
2.3胶粉表面活性对稳定性的影响
胶粉表面活性是指运用物理、化学、机械及生物等 方法对胶粉表面进行处理,根据应用的需要,有目的地 改变胶粉表面物理化学性质,以满足现代新材料、新工 艺和新技术的发展要求。文献[6]指出:运用NaOH 浸泡胶粉可以改善胶粉改性沥青存储稳定性。该文采 用微波辐射对胶粉表面进行活化改性,并以此制备改 性沥青,通过离析试验分析微波活化对改性沥青存储 稳定性的影响。
将掺量为15%沥青用量的80目胶粉置于试验室 超声微波炉中,按设定的功率(600 W)和时间(2. 5 min)进行辐射后加人到沥青中,再将高速剪切机转头 插入沥青中,选用剪切速率为7 000 r/mm,剪切温度 控制在170〜180 t:之间,剪切搅拌1 h,制得活化胶粉 改性沥青。对活化胶粉改性沥青进行6、24和48 h的 离析试验,试验结果如表3所示。将该结果与胶粉改 性沥青离析试验结果比较如图3所示。
表3活化胶粉改性沥靑离析试验结果
改性沥青存储 时间/h上1/3软
化点/°c下1/3软 化点/■0上下软化
点差/■〇
060.860.80
活化胶粉659.561.1Q. S
改性沥青2459. 161.92.8
4858.662.03.4
图3显示,活化胶粉改性沥青离析程度较胶粉改 性沥青要小。这是因为胶粉经微波辐射活化后,表面 蓬松,与沥青有良好的亲和性、渗透性和相界面的反应 活性,易于与沥青相容。这一结果表明通过微波辐射 使胶粉表面活性增加,可以改善胶粉改性沥青的存储 稳定性。
+胶粉改性沥靑 一■一活化胶粉改性沥青
0612 18 24 30 36 42 48 54
时间/H
图3两种改性沥青离析试验结果比较
3结论
国内外对改性沥青存储稳定性影响因素研究较 少,该文利用改性沥青存储稳定性测试仪和试管,通 过离析试验研究影响胶粉改性沥青存储稳定性的因 素;对胶粉表面进行微波辐射,分析胶粉表面活性对存 储稳定性的影响,得到以下结论:
(1)容积对存储稳定性影响较大。存储容器径高 比、容积越大,胶粉改性沥青存储稳定性影响因素研究,改性沥青离析程度越小。工程实际中应 选用扁平大容积存储设备。
(2)搅拌对存储稳定性影响显著。搅拌消除了改 性沥青的离析,因此不能简单用静态离析试验评价动 态存储稳定性。
(3)微波辐射胶粉表面可以提髙胶粉改性沥青存 储稳定性。其他胶粉表面活性技术值得进一步研究。
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