除臭橡胶改性沥青制备工艺研究

除臭橡胶改性沥青制备工艺研究

刘凯

山东建筑大学 交通工程学院 山东济南 250101

本次试验以废旧橡胶粉和基质沥青为原材料，通过控制某一特定条件来对试验进行变量控制探究不同条件对橡胶改性沥青性能的影响。其次本试验还要探究除臭橡胶改性沥青的各项性能，在特定的试验条件下将不同配合比的沥青样本进行三大指标研究与数值测定，通过对试验数据的分析，探究净味橡胶改性沥青的各项性能变化。

关键字：橡胶沥青；除臭；除味剂

1引言

沥青在化工、冶金、钢铁等行业以及市政建筑、公路建设中有着非常广泛的用途。特别是近年来城市建设的飞速发展，公路、市政等基础建设日益增加，沥青用量大增。与此同时，伴随着我国公路建设的快速发展，废旧轮胎的数量也越来越多。越积越多的废旧轮胎长期露天堆放，不但占用了大量土地资源，而且恶化自然环境。虽然废旧轮胎会对环境造成危害，但用橡胶粉作为添加剂制成的橡胶改性沥青可以提高沥青的路用性能，同时也可以解决了废旧轮胎的处理问题。

虽然橡胶改性沥青具有优异路用性能，但是其储存稳定性较差，并且在制备过程中有较大异味并会产生大量烟气，沥青烟气含有的多环芳烃、吡啶等物质是造成异味的主要原因。并且在这些物质会以气溶胶的形式存在于空中，危害人类健康。经科学试验证明，沥青和沥青烟中所含的3，4苯并芘是引起癌症的主要原因之一，这使得在日常建设中极少考虑橡胶沥青，越来越多的废旧轮胎堆积，形势岌岌可危。

2橡胶改性沥青定义及特点

2.1定义

对于橡胶改性沥青，美国ASTM对其定义为，橡胶改性沥青是由汽车的废旧轮胎橡胶及一定的添加剂组成的混合物，其中胶粉的含量不少于总重的15％，并且要求橡胶颗粒在热沥青中充分反应并膨胀而制成的改性沥青。

2.2特点

与普通沥青相比，橡胶沥青的特点包括:

（1）橡胶改性沥青的针入度减小，软化点提高，黏度增大，说明沥青高温稳定性提高，对夏季行车的路面车辙、推挤现象有改善。（2）温度敏感性降低。在温度较低时，沥青变脆使路面发生应力开裂；在温度较高时，路面变软，受承载车辆作用而变形。而用胶粉改性后，沥青的感温性得到改善，抗流动性提高，橡胶粉改性沥青的黏度系数大于基质沥青，说明改性后的沥青有较高的抗流动变形能力。（3）低温性能得到改善。胶粉可提高沥青的低温延度,增加沥青的柔韧性。（4）黏附性增强。由于石料表面黏附的橡胶沥青膜厚度增加,可提高沥青路面抗水侵害能力,延长路用寿命。（5）噪声污染降低。（6）增加车辆轮胎与路面的抓着性,提高行驶安全。

3主要仪器及试验方法

3.1试验仪器

本实验主要实验仪器有高温烘箱、高速剪切机、搅拌机、针入度仪、延度测试仪、软化点仪、布氏粘度计等。

3.2试验方法

沥青的软化点试验，针入度试验，延度试验依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTG E20-2011。

4除味剂的选择

为了减少实验中其他变量对实验结果的影响，我们采用控制变量的方法来进行实验操作。基质沥青我们选用中燃油70#沥青，橡胶粉采用26目橡胶粉，在实验中橡胶粉的比重为沥青的18%，稳定剂比重为沥青的0.2%，除味剂掺量在实验中均采用相同掺量。在本次实验中采用了上文所说的六种除味剂。

5最佳工艺的确定

在确定了净味橡胶改性沥青的基质沥青、除味剂和稳定剂的掺量后，我们还需要考虑的一个重要条件就是在沥青加工过程中的各项条件。在沥青加工过程中，剪切时的温度和时间是不可忽略的条件。为此我们设计了不同剪切温度和不同剪切时间对三大指标变化的影响。

5.1剪切温度对三大指标的影响

为了减少其他变量对实验的影响，我们对实验采取控制变量的实验方法。在实验过程中使用齐鲁70#基质沥青，40目橡胶粉的掺量为 18%，胶油的掺量为4%，稳定剂的掺量为0.2%，剪切时间为 90min，剪切速率为 3500r/min，，分别以 170℃、180℃、190℃、200℃为试验条件进行试验，实验数据如表1所示。

表1 不同剪切温度下的沥青三大指标数值

根据表1可以看出，沥青在180℃时软化点到达峰值。这表明沥青与添加剂在180℃时混合充分，橡胶粉颗粒剪切充分，沥青也因高温而老化，同时沥青在高温时的稳定性能也得到进一步提升。在实验的温度范围内，沥青的软化点数值虽有变化，但范围不大，并且均在规范允许的范围内。沥青延度值在170℃-190℃时逐渐升高，在190℃时达到峰值，其后随着沥青在高温下逐渐老化延度值降低，所以在实验的温度范围内我们可以选取190℃作为沥青加工时的最佳剪切温度。

5.2剪切时间对三大指标的影响

实验中橡胶颗粒的掺量为 18%（沥青质量），剪切温度设定为 190℃（，剪切速率设定为 3500r/min，发育45min，然后再分别以剪切60min，90min，120min，150min。本实验的将剪切时间设定为唯一变量，其余实验条件均保持一致。

表2 不同剪切时间的沥青软化点值

从表2可以看到，沥青的软化点值均在60-65℃范围内，表示沥青的高温稳定性较好，当剪切60min时，沥青的软化点值较高，到90min时达到最小，之后再随着时间的延长数值变大，但数值均在范围内，这表明剪切时间对沥青的软化点没有较大影响。沥青的针入度值在60min-90min时呈升高趋势，在90min-120min段呈下降趋势，120min后再次缓慢上升。沥青的延度值在60min-90min时间段处于上升阶段，当90min时达到峰值，在90min后，随着时间的增加，沥青的延度值呈下降趋势。综合节约能源和沥青性能考虑，最优剪切时间选择90min。

6结论

根据上述试验数据分析，我们通过对比不同除味剂品种和掺量对橡胶改性沥青基础性能指标的影响程度，最终选定粉末状除味剂和液体除味剂各一种，并确定掺量最终为0.3%。通过对比不同剪切时间和剪切温度下橡胶改性沥青的三大指标，确定最佳制备工艺。剪切时间为90min，剪切温度为190℃。

参考文献：

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