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1、脱硫过程对废胶粉改性沥青粘度的影响2009年6月石油沥青PETROLEUMASPHALT第23卷第3期脱硫过程对废胶粉改性沥青粘度的影响夏娟吴旷怀凌宏杰广州大学土木工程系(广州510006)摘要通过对高温反应和存储时间的试验研究,验证了脱硫程度对废胶粉改性沥青性能有着重要的影响.可通过添加活化剂来加速脱硫反应的进行,从而使废胶粉改性沥青获得更好的试验性能.关键词废胶粉改性沥青脱硫粘度随着研究和应用的进展,废胶粉改性沥青作为路面材料越来越广泛地被使用.与其它路面材料相比,用橡胶沥青铺筑路面具有提高行车安全,减低路面噪音,减少工程成本,抵抗极端气候等明显的优点¨J
2、.但是普通的废胶粉改性沥青由于黏度大和易离析等特点,给制备,储存和施工都增加了难度.因此只有优化工艺配方,提高性能,才能使废胶粉改性沥青更广泛地应用于道路建设中.1胶粉脱硫的原理及作用用于制备废胶粉改性沥青的胶粉(颗粒)来自于废轮胎,为硫化胶粉.其与主体材料沥青表面性质不同,故它们之间相容性较差,如果直接掺用在沥青中,难以形成较好的粘结界面.因此,采用一定的方法对胶粉表面脱硫改性,可以提高胶粉与沥青的界面结合.胶粉脱硫过程本文定义为打断硫化胶中的硫交联键,从而破坏其三维网状结构,表面产生较多的活性基团,有利于胶粉同沥青的化学键合,使胶粉在沥青中的分散性得到改善
3、J.脱硫是硫化的逆过程,其反应过程比硫化更难以掌握和控制.在废胶粉改性沥青的加工过程中,脱硫反应时时刻刻均在发生,其脱硫的程度对成品废胎胶粉改性沥青的质量有显着的影响.首先,在轮胎粉碎成废胶粉或颗粒的过程中,废胶粉的脱硫过程就已经产生,只不过是物理机械脱硫.其次,在废胎胶粉改性沥青的制作和存储过程中,在沥青介质中废胎胶粉持续保持在高温的状态下,并且在搅拌和剪切设备的辅助下,也能脱去一部分硫.最后,通过加入活化剂等添加剂,使胶粉中的硫交联键在添加剂,热,氧的作用下被破坏,表面产生较多的活性基团,达到脱硫的效果.2胶粉脱硫对废胎胶粉改性沥青性能影响的试验研究胶粉制
4、作过程中的脱硫是个很难控制的程序,但一般来说选用常温磨碎或粒化方法制作成的细颗粒的橡胶碎屑,且橡胶屑不含有钢丝,纤维和其它杂质,钢丝的含量不超过0.O1%,纤维的含量不超过0.05%,其它杂质的含量接近于零,满足这些条件的废旧轮胎橡胶粉都可作为制作废胶粉改性沥青的原材料J.对于高温存储中的脱硫和脱硫剂的添加,本文将通过试验做研究和分析.本试验所采用的原材料主要有80目废胶粉,70号基质沥青(相关性能指标见表1),脱硫活化剂420等.表1基质沥青性能指标笪鏖:2鏊盛堕箜:!650.634750392.1高温存储时间对硫化程度的影响将80目废胎胶粉以20%的比例加
5、入基质沥收稿日期:2008—12一O1.作者简介:夏娟,2006年6月毕业于武汉科技大学土木工程专业,2006年9月至今为广州大学结构工程专业道路工程方向硕士研究生.22石油沥青2009年第23卷青中,在175~C高温下高速剪切45rain,制备成废胎胶粉改性沥青.将制备好的改性沥青静置在135%的高温下,根据高温存储的时间来研究脱硫的程度影响.在高温的条件下,废胎胶粉改性沥青中的废旧胶粉体积膨胀,废旧胶粉吸收沥青中的轻质油分,改性沥青变稠,所以制备好的改性沥青针入度由基质沥青的651/10mill下降到了331/10mm.高温存储时间对针入度的影响见图1.由
6、图1可以看出,随着存储时间的增加针入度越来越大,说明改性沥青越来越软,稠度越来越小.这种变化的发生正是因为高温下的胶粉发生脱硫反应,使得改性沥青变软.但是当时间到10h以后,反应的速率变慢,针人度的变化已经不明显了时阃/h图l高温存储时间对针入度的影响废胶粉改性沥青的动力粘度比基质沥青有了显着的提高,从表2中不同反应时间下的改性沥青粘度指标可以看出,反应时间从30min增加到45rain的时候,布氏旋转粘度也是增加的,但是反应时间增加到60min的时候,布氏旋转粘度反而减少了.这也说明了,随着反应时间的增加,橡胶粉逐渐发生一部分脱硫反应,使橡胶沥青变软,粘度下
7、降.但是,这种高温促使的橡胶粉脱硫反应并不完全,并且随着时间的增长反应开始变慢甚至停IE表2不同反应时间下的橡胶沥青布氏粘度指标高温存储时间对旋转粘度的影响见图2.由图2可以看出在开始的几个小时内,粘度下降得非常迅速,但是大约12h以后这种下降的趋势就逐渐平缓,说明高温对脱硫的影响渐渐变小.^e时间/h图2高温存储时间对旋转粘度的影响高温存储时间与橡胶沥青的一些常规指标见表3.由表3的PI可以看出:随着存储时间的增加,废胶粉改性沥青的逐渐下降,在路面使用过程中,随环境温度改变的敏感性能升高.对于一般的橡胶沥青改性后沥青的胶体类型发生改变,由溶胶型变为溶胶一凝
8、胶型,胶体的弹性增强了,这是由于废旧橡
