橡膠粉與SBS復(fù)合改性瀝青制備工藝及性能研究

張忠明劉貞鵬

（1中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院院有限公司 北京 100088 2廣西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 廣西南寧 530023）

橡膠粉與SBS復(fù)合改性瀝青制備工藝及性能研究

張忠明1劉貞鵬2

（1中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院院有限公司 北京 100088 2廣西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 廣西南寧 530023）

以70號(hào)瀝青作為基質(zhì)瀝青，加入橡膠粉和SBS對(duì)瀝青進(jìn)行改性，通過(guò)對(duì)3種制備工藝生產(chǎn)出的復(fù)合改性瀝青性能比較研究，選出復(fù)合改性瀝青路用性能較好的室內(nèi)制備工藝.采用全因子試驗(yàn)方法，在試驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上建立多元線性回歸模型和分析顯著相關(guān)性，通過(guò)直觀分析出復(fù)合改性瀝青性能較優(yōu)的制備方法

橡膠粉;SBS;復(fù)合改性瀝青;制備工藝

1 前言

本文對(duì)橡膠粉、SBS復(fù)合改性瀝青室內(nèi)制備工藝進(jìn)行試驗(yàn)研究，探討制備工藝、橡膠粉粒度、橡膠粉摻量、SBS摻量對(duì)復(fù)合改性瀝青路用性能的影響，給予實(shí)際生產(chǎn)中有效的數(shù)據(jù)支撐。

2 試驗(yàn)原材料

基質(zhì)瀝青選取SK70#道路石油瀝青，其性能試驗(yàn)結(jié)果滿足施工技術(shù)規(guī)范要求；橡膠粉為江蘇江陰某公司生產(chǎn)提供的20目、40目橡膠粉；SBS為重慶某公司生產(chǎn)的線型SBS。

3 試驗(yàn)

3.1復(fù)合改性瀝青制備工藝

橡膠粉與SBS復(fù)合改性瀝青選取內(nèi)摻10%的40目橡膠粉，內(nèi)摻2%的SBS。復(fù)合改性瀝青生產(chǎn)方式主要采用低速剪切和簡(jiǎn)單攪拌制備。剪切速度要求為4000-5000r/min，生產(chǎn)過(guò)程中瀝青溫度控制要求為180～200℃。采用以下3種制備工藝，工藝Ⅰ：同時(shí)橡摻加膠粉與SBS—剪切60min—攪拌發(fā)育30min；工藝Ⅱ：加入SBS—剪切30min—加入橡膠粉—剪切30min—攪拌發(fā)育30min；工藝Ⅲ：摻加橡膠粉—剪切30min—加入SBS—剪切30min—攪拌發(fā)育30min。三種工藝生產(chǎn)的復(fù)合改性瀝青試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 三種工藝生產(chǎn)的復(fù)合改性瀝青試驗(yàn)結(jié)果

從表1可知，三種工藝生產(chǎn)的復(fù)合改性瀝青針入度均較低、相差較??；軟化點(diǎn)指標(biāo)：工藝Ⅲ＞工藝Ⅱ＞工藝Ⅰ；5℃延度：工藝Ⅲ＞工藝Ⅰ＞工藝Ⅱ；彈性恢復(fù)：工藝Ⅲ＞工藝Ⅰ＞工藝Ⅱ；177℃布氏旋轉(zhuǎn)黏度：工藝Ⅲ＞工藝Ⅰ＞工藝Ⅱ。綜合各個(gè)試驗(yàn)指標(biāo)，工藝Ⅲ所制備的復(fù)合改性瀝青優(yōu)于工藝Ⅰ、工藝Ⅱ，推薦采用工藝Ⅲ為室內(nèi)復(fù)合改性瀝青制備工藝。

3.2性能研究

試驗(yàn)方法采用全因子試驗(yàn)方法，制備工藝采用工藝Ⅲ，制備不同橡膠粉粒度（20目、40目）、橡膠粉摻量（7%、10%、13%、16%、19%）、SBS摻量（1%、2%、3%）的復(fù)合改性瀝青，研究各項(xiàng)因子對(duì)針入度、軟化點(diǎn)、彈性恢復(fù)、177℃布氏旋轉(zhuǎn)黏度試驗(yàn)結(jié)果的性能影響。

3.2.1 建立數(shù)學(xué)模型與顯著性檢驗(yàn)分析

根據(jù)全因子試驗(yàn)結(jié)果，建立數(shù)學(xué)模型以分析各項(xiàng)因子對(duì)瀝青性能指標(biāo)的影響。將橡膠粉粒度X1、橡膠粉摻量X2、SBS摻量X3作為因子變量，針入度Y1、軟化點(diǎn)Y2、彈性恢復(fù)Y3、旋轉(zhuǎn)黏度Y4為試驗(yàn)結(jié)果，建立多元線性回歸數(shù)學(xué)模型，并做X對(duì)Y顯著性檢驗(yàn)分析，分析結(jié)果如表2。

從表2可知，X1對(duì)Y1、Y3沒(méi)有顯著性影響，表明橡膠粉粒度對(duì)針入度指標(biāo)與彈性恢復(fù)指標(biāo)的試驗(yàn)結(jié)果沒(méi)有顯著影響；其余因子變量X對(duì)試驗(yàn)結(jié)果Y均有顯著性影響。

表2 數(shù)學(xué)模型和X對(duì)Y影響顯著性分析結(jié)果

3.2.2 均值分析

采用均值分析的方式，更為直觀分析橡膠粉粒度、橡膠粉摻量、SBS摻量對(duì)復(fù)合改性瀝青性能指標(biāo)的影響。

摻入20目、40目的橡膠粉的復(fù)合改性瀝青針入度和彈性恢復(fù)沒(méi)有明顯變化，與顯著性分析結(jié)果一致；而摻入20目橡膠粉的復(fù)合改性瀝青的軟化點(diǎn)、旋轉(zhuǎn)黏度兩項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于摻入40目橡膠粉的復(fù)合改性瀝青。本次試驗(yàn)推薦采用20目橡膠粉。

隨著橡膠粉摻量的增加，復(fù)合改性瀝青的針入度呈下降趨勢(shì)，軟化點(diǎn)、彈性恢復(fù)呈上升趨勢(shì)，旋轉(zhuǎn)黏度呈明顯增長(zhǎng)趨勢(shì)。但由于施工對(duì)瀝青黏度有具體要求，故不宜選用過(guò)高的橡膠粉摻量。本試驗(yàn)推薦橡膠粉摻量為13%～16%。

隨著SBS摻量增加，針入度呈降低下降趨勢(shì)，軟化點(diǎn)、彈性恢復(fù)、旋轉(zhuǎn)黏度呈上升趨勢(shì)。因此，隨著SBS摻量增加，復(fù)合改性瀝青性能得到明顯改善，但由于施工對(duì)瀝青黏度有具體要求，且SBS價(jià)格較貴，綜合各個(gè)因素，本試驗(yàn)推薦SBS摻量為2%。

4 結(jié)論

（1）橡膠粉與SBS復(fù)合改性瀝青改性劑摻加工藝：摻加橡膠粉—剪切30min—摻加SBS—剪切30min—攪拌30min。

（2）根據(jù)全因子試驗(yàn)結(jié)果，建立數(shù)學(xué)模型，分析得出20目、40目橡膠粉對(duì)針入度、彈性恢復(fù)2項(xiàng)指標(biāo)影響很小，其余因子變量X對(duì)試驗(yàn)結(jié)果Y均有顯著性影響

（3）通過(guò)直觀分析出復(fù)合改性瀝青選擇最佳橡膠粉粒度為20目，橡膠粉摻量為13%～16%，SBS摻量為2%。

[1]楊軍.聚合物改性瀝青[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社.2006.

[2]呂偉民.橡膠瀝青路面技術(shù)[M].北京：人民交通出版社.2011.5.

[3]張忠明.水泥橡膠綜合改性瀝青混合料水穩(wěn)定性研究[D].重慶交通大學(xué),2014.

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1007-6344（2017）06-0025-01