CN106675051B - 一种高寒地区可储存废旧橡胶粉改性沥青及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种高寒地区可储存废旧橡胶粉改性沥青及其制备方法，改性沥青按重量份数计，包括100份的基质沥青、20～24份的橡胶粉及4～5份的聚辛烯橡胶维他连接剂。制备方法包括：1)将基质沥青加热至140℃‑150℃，再将橡胶粉和聚辛烯橡胶维他连接剂加入；2)持续加热，待温度升高至(205±5)℃时计时，用搅拌机持续搅拌(30±5)min；3)再在(205±5)℃的温度下，使用剪切机剪切(60±5)min；4)保持同样的温度，持续搅拌(60±5)min；5)在140℃温度下发育(30±5)min，即得到橡胶粉改性沥青。本发明制备方法操作简单，得到的改性沥青的稳定性及综合性能好、成本低且利于存储。
Description
技术领域
本发明涉及材料领域，具体涉及一种高寒地区可储存废旧橡胶粉改性沥青及其制备方法。
背景技术
高寒地区的季节性温差较大，温度较低，随着交通量的日益增长和汽车载重的不断增大，沥青路面的早期病害问题也日益加剧，基于废轮胎的橡胶沥青具有良好的耐温变性能、抗疲劳性能，较低的路面噪音和筑路成本的力学和温度特性，有望更好地处理某些病害，且沥青资源有限，使得工程建设困难和成本增加，寻找一种替代品成为了亟待解决的问题。
废旧轮胎橡胶粉中含有的天然橡胶、合成橡胶、硫磺、碳黑、抗老化剂等组分有利于提高橡胶沥青混凝土的品质，其中，橡胶可以提高沥青的软化点，降低针入度，提高延度，提高沥青的弹性恢复性；碳黑可以改善沥青的粘附性、耐久性和抗磨性、提高沥青混合料的抗车辙性能；硫磺可以改善沥青混合料的高温稳定性；抗老化剂能提高沥青抗老化性能。
然而，受橡胶粉的加工设备、施工技术等方面的影响，废胎胶粉橡胶沥青在公路行业中的应用进展缓慢，特别是橡胶沥青易离析、高温贮存稳定性差等特性仍然对施工造成很大的限制，制约着橡胶沥青路用技术的发展。橡胶沥青在实际应用中存在的主要问题在于轮胎橡胶粉的分子量很大，在沥青中不易溶胀，沥青与胶粉之间缺少化学作用。
而且，胶粉的比重较沥青大，与沥青的相容性差，热储存稳定性差，胶粉吸收沥青轻组分后沥青的粘度大大增加，增加了施工难度，导致工程质量难以保障。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种高寒地区可储存废旧橡胶粉改性沥青及其制备方法，该橡胶粉改性沥青的稳定性及综合性能好、成本低且利于存储，既确保废旧轮胎橡胶粉能够得到有效的利用，又能显著提高改性沥青的相关性能和适应性。
为了实现上述目的，本发明高寒地区可储存废旧橡胶粉改性沥青按重量份数计包括100份的基质沥青、20～24份的橡胶粉以及4～5份的聚辛烯橡胶维他连接剂。
所述基质沥青的环与球法软化点为42℃～48℃，25℃的针入度为9.3mm～9.7mm，25℃的延度大于150cm，5℃的延度大于12cm。
所述橡胶粉采用经常温粉碎的废旧子午线轮胎制备而得，颗粒大小规格为30～40目，相对密度为1.1～1.2，按质量分数计，金属的含量小于0.03％，纤维的含量小于0.1％，灰分的含量小于8％，炭黑的含量为28％～38％。
所述的聚辛烯橡胶维他连接剂选用“
8012”反式聚辛烯。
本发明高寒地区可储存废旧橡胶粉改性沥青的制备方法包括以下步骤：
1)将基质沥青加热至140℃～150℃，再将混合均匀的橡胶粉和聚辛烯橡胶维他连接剂加入；
2)持续加热，待温度升高至(205±5)℃时开始计时，用搅拌机持续搅拌(30±5)min；
3)再在(205±5)℃的温度下，使用剪切机剪切(60±5)min；
4)保持同样的温度，持续搅拌(30±5)min；
5)在(140±5)℃温度下发育(30±5)min，得到高寒地区可储存废旧橡胶粉改性沥青。
搅拌机的搅拌速率均为(3000±500)r/min，剪切机的剪切速率均为(5000±500)r/min。
与现有技术相比，本发明橡胶粉改性沥青具有如下的有益效果：橡胶粉改善了基质沥青的粘度、提高了基质沥青的高温性能，所得沥青的相容性较好，不会发生离析和分层现象，储存稳定性好，本发明橡胶粉改性沥青的制备工艺和材料组成设计解决了现有橡胶粉改性沥青储存稳定性差、容易离析的现象。经过实验测试，本发明改性沥青的低温延度、弹性恢复率、感温性和离析指标均得到了改善，增强了橡胶粉改性沥青的高/低温性能、疲劳开裂和水稳定性能，橡胶粉掺量较大，也降低了产品的成本。
与现有技术相比，本发明橡胶粉改性沥青的制备方法操作简便，制得的橡胶粉改性沥青低温延度、弹性恢复率、感温性和离析指标均得到了改善，生产效率较高。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
实施例1：
本实施例提供的一种旧轮胎橡胶粉改性沥青，原料按重量份数计包括：韩国产SK-90#基质沥青100份，30目废旧轮胎橡胶粉24份，聚辛烯橡胶维他连接剂4份。
废旧轮胎橡胶粉为常温工艺研磨粉碎的废旧子午胎，相对密度为1.15，按质量分数计，金属含量为0.02％，纤维含量为0.08％，灰分含量为5％，炭黑含量为31％。
聚辛烯橡胶维他连接剂，为市售“
8012”标识反式聚辛烯。
本实施例中橡胶粉改性沥青的制备方法包括以下步骤：
1)将称重好干燥的30目橡胶粉和聚辛烯混合均匀备用；
2)设置烘箱温度140℃，将SK-90#基质沥青放入烘箱中加热至软化；
3)将称重好的基质沥青放在电炉上加热，并用搅拌机以3000r/min的速度持续搅拌，待温度稳定至140℃时，均匀加入橡胶粉和聚辛烯混合颗粒；
4)持续加热3)中产物，待温度升高至(205±5)℃时开始计时，持续搅拌(30±5)min；
5)设置剪切机剪切速率为5000r/min，将4)中产物，在(205±5)℃的温度下，持续剪切(60±5)min。
6)设置搅拌机搅拌速率为3000r/min，将5)中产物，在(205±5)℃的温度下，持续搅拌(60±5)min。
7)将6)中产物，在140℃温度下发育(30±5)min，即制备得橡胶粉改性沥青。
实施例2：
与实施例1相比，本实施例中提供的一种旧轮胎橡胶粉改性沥青，原料按重量份数计包括：韩国产SK-90#基质沥青100份；30目废旧轮胎橡胶粉24份；聚辛烯橡胶维他连接剂4.5份。其他步骤及工艺参数同于实施例1。
实施例3：
本实施例中提供的一种旧轮胎橡胶粉改性沥青，原料按重量份数计包括：韩国产SK-90#基质沥青100份；40目废旧轮胎橡胶粉24份；聚辛烯橡胶维他连接剂4.5份。其中废旧轮胎橡胶粉为常温工艺研磨粉碎的废旧子午胎，相对密度为1.17，按质量分数计，金属含量为0.02％，纤维含量为0.07％，灰分含量为6％，炭黑含量为33％，其他步骤及工艺参数同于实施例1。
各组实施例制备的橡胶粉改性沥青的测试结果见下表：
从表中数据可得，本发明各实施例的橡胶粉改性沥青的各项性能均满足橡胶沥青指标要求，其中软化点、弹性恢复、延度等指标更是大幅优于指标要求。尤其值得一提的是：本发明各实例的25℃弹性恢复率超过规范值的33％～58％，这表明本发明能够解决普通沥青路面受荷载作用产生大的残余变形的问题，减少了路面损伤；本发明各实施例的48小时离析软化点差均小于2.5℃，这表明本发明能够解决橡胶沥青储存稳定性差而不利于一定距离运输的难题，从而便于橡胶沥青工厂化生产。
聚辛烯维他连接剂的掺量和橡胶粉的目数均对对橡胶粉改性沥青的热储存稳定性存在影响，其中维他连接剂掺量的大小对改性沥青的高温性能有一定影响，而橡胶粉目数对改性沥青抗剪切性能以及储存稳定性的影响较为显著。聚辛烯维他连接剂掺量越大越有利于改性沥青的高温性能，但其黏度也随之增大，不利于施工；橡胶粉目数越大，橡胶颗粒越细，改性沥青的热储存稳定性越好，但其常温下的路用性能有一定的减弱，且胶粉制作成本提高。但是，在本发明限定的范围内，改性沥青的路用性能和热储存稳定性均得到了一个综合的提高。
Claims (2)
1.一种高寒地区可储存废旧橡胶粉改性沥青，其特征在于：按重量份数计，包括100份的基质沥青、20～24份的橡胶粉以及4～5份的聚辛烯橡胶维他连接剂；
所述基质沥青的环与球法软化点为42℃～48℃，25℃的针入度9.3mm～9.7mm，25℃的延度大于150cm，5℃的延度大于12cm；
所述橡胶粉采用经常温粉碎的废旧子午线轮胎制备而得，颗粒大小规格为30～40目，相对密度为1.1～1.2，按质量分数计，金属的含量小于0.03％，纤维的含量小于0.1％，灰分的含量小于8％，炭黑的含量为28％～38％；
所述的聚辛烯橡胶维他连接剂选用“
8012”反式聚辛烯；
所述高寒地区可储存废旧橡胶粉改性沥青由以下步骤制备而成：
1)将基质沥青加热至140℃～150℃，再将混合均匀的橡胶粉和聚辛烯橡胶维他连接剂加入；
2)持续加热，待温度升高至(205±5)℃时开始计时，用搅拌机持续搅拌(30±5)min；
3)再在(205±5)℃的温度下，使用剪切机剪切(60±5)min；
4)保持同样的温度，持续搅拌(30±5)min；
5)在(140±5)℃温度下发育(30±5)min，得到高寒地区可储存废旧橡胶粉改性沥青。
2.根据权利要求1所述的一种高寒地区可储存废旧橡胶粉改性沥青，其特征在于：所述搅拌机的搅拌速率均为(3000±500)r/min，剪切机的剪切速率均为(5000±500)r/min。
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Application publication date: 20170517 Assignee: Xi'an Highway Research Institute Co.,Ltd. Assignor: CHANG'AN University Contract record no.: X2023980044776 Denomination of invention: A storage waste rubber powder modified asphalt and its preparation method in high-cold areas Granted publication date: 20200519 License type: Common License Record date: 20231030 |