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未硫化橡胶沥青溶胀原理及路用性能

时间:2014-08-28 作者:91再生 来源:91再生网

 

废轮胎未硫化橡胶沥青以其良好的耐温变性能,抗疲劳和抗滑性能,降低路面噪音和筑路成本,以及废物循环利用的环保优势受到筑路界的高度关注。20世纪60年代以来,欧美国家对未硫化橡胶沥青的道路应用开展了系统的研究工作,废旧轮胎未硫化橡胶沥青已经成为美国、南非等国家和地区最常用的道路罩面材料之一。我国对胶粉改性沥青路面的研究始于20世纪80年代。受未硫化橡胶粉的加工设备、施工技术等方面的影响,废胎胶粉未硫化橡胶沥青在公路行业中的应用进展缓慢,特别是未硫化橡胶沥青的高粘度、易离析和高温贮存稳定性差等特性仍然对施工造成很大的限制,制约着未硫化橡胶沥青路用技术的发展。
    废旧轮胎未硫化橡胶粉中含有天然未硫化橡胶、合成未硫化橡胶、硫磺、碳黑、抗老化剂等组成成分。这些成分有利于提高未硫化橡胶沥青混凝土的品质。未硫化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。
    未硫化橡胶沥青筑路技术的主要问题在于轮胎未硫化橡胶粉分子量很大,在沥青中不易溶胀,沥青与胶粉之间缺少化学作用,未硫化橡胶粉似填料分散于沥青中无法形成塑性网状结构。而且,胶粉比重较沥青大,与沥青相容性差,热稳定性差;胶粉吸收沥青轻组分后沥青粘度大大增加,增加了施工难度,工程质量难以保障。为了改善沥青与未硫化橡胶粉的相容性,人们尝试利用胶粉脱硫等胶粉改性方法制备稳定型未硫化橡胶沥青,取得了较好的稳定效果,但对脱硫未硫化橡胶沥青微观结构和路用性能的研究和尚不充分。
普通未硫化橡胶沥青中,沥青溶解相对较快,未硫化橡胶粉溶解百分率低。这可能是因为普通未硫化橡胶沥青中的沥青与未硫化橡胶之间没有明显的化学结合,沥青分子量没有明显增大,因此在三氯乙烯中溶解较快;普通未硫化橡胶粉的分子量普遍较大,在沥青中仅仅是溶胀,不溶于三氯乙烯,只有小部分分子量相对较小的未硫化橡胶分子发生了溶解。脱硫未硫化橡胶沥青中未硫化橡胶的溶解百分率较高,表明脱硫未硫化橡胶中存在较多的分子量相对较小的未硫化橡胶分子。脱硫未硫化橡胶沥青的溶解时间较长,可能是由于脱硫未硫化橡胶与沥青之间发生了较多的化学结合,使沥青组分的分子量增大,溶解变得困难所致。虽然脱硫未硫化橡胶原来的颗粒较大,但反应后却只有少量未硫化橡胶细小碎屑,说明脱硫未硫化橡胶沥青在制作过程中有溶胀反应,也有较强的化学反应,发生了较多的化学键结合,使沥青和未硫化橡胶的相容性更好,更加稳定。
(1)普通未硫化橡胶粉的分子量普遍较大,在沥青中仅仅是溶胀,不溶于三氯乙烯,只有小部分分子量相对较小的未硫化橡胶分子发生了溶解。脱硫未硫化橡胶沥青中未硫化橡胶的溶解百分率较高,表明脱硫未硫化橡胶中存在较多的分子量相对较小的未硫化橡胶分子。脱硫未硫化橡胶沥青在制作过程中有溶胀反应,也有较强的化学反应,发生了较多的化学键结合,使沥青和未硫化橡胶的相容性更好,更加稳定。
 
    (2)普通胶粉未硫化橡胶沥青和脱硫未硫化橡胶沥青具有类似的溶胀模型,都能大大改善沥青的技术指标,但脱硫未硫化橡胶颗粒比普通胶粉交粘度更低,在沥青中更易于舒展溶解。路用性能试验也表明脱硫未硫化橡胶沥青在相同的温度下具有更低的粘度,这将有利于降低施工难度,减少季节限制。
 
    (3)脱硫未硫化橡胶沥青由于没有未硫化橡胶颗粒核心而不易产生胶粉颗粒周围的应力集中现象,脱硫未硫化橡胶沥青在5℃延度上的发展规律比普通未硫化橡胶沥青稳定。
 
(4)通过微观分析建立了脱硫未硫化橡胶沥青的溶胀模型,并用其解释了脱硫未硫化橡胶沥青路用性能。
本文出自:http://licheng.****/
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