废旧塑料橡胶复合改性沥青性能研究.pdf

2014年6月
石油沥青 PETROLEUM ASPHALT
第28卷第3期
试验与研究?
废旧塑料橡胶复合改性沥青性能研究
王征,左,扬军,陈先华
(东南大学交通学院,南京210096
摘要:鉴于塑料、橡胶改性沥青在国内外成功应用,对新型废旧塑胶复合改性沥青进行
性能研究。通过沥青常规试验、DSR试验、BR试验以及微观观测试验,对其感温性、高
温稳定性、低温抗裂性、存储稳定性、抗老化性能等进行评价。研究表明,塑胶复合改性沥
青高低温性能满足PGS8-28要求,感温性能优于常用的SBS改性沥青,存储稳定性、抗老
化性能与其相差不大;通过微观观测试验发现,改性剂与沥青体相互构成立体网状链接结
构,是复合改性沥青稳定存在、高低温性能等优越的主要原因。
关键词:塑胶复合改性汤青高低温性能存储稳定性抗老化性能观观测
随着我国经济发展,汽车保有量不断增加,塑料和橡胶后,在三种温度下,其与SBS改性
随之而来的问题是越来越多的废弃轮胎有待处沥青的针入度差别很小;与基质沥青相比,沥青
理。考虑到焚烧以及掩埋带来的环境危害,的针人度存在很大程度的变化,在15℃时,塑
回收利用成为处理方法的首选,其中将废旧轮胎胶沥青的27.31/10mm略大于基质沥青的23.4
碾碎作为沥青添加剂已成为ー大应用趋势。1/10m,而在25℃和30℃时,塑胶沥青的针
同样,废旧塑料也面临着很多类似的处理问题。入度大幅度减小,明显变硬,表明塑胶的加入增
将废旧橡胶、塑料作为添加剂以改善沥青性能,大了材料的黏度。从I值角度看,塑胶改性沥
可避免在其他应用行业存在的困难。实践表明,青低于SBS改性沥青,但比基质沥青有明显提
橡胶改性沥青能够改善混合料的低温抗裂性能,高,属于溶凝胶型(-2≤PI≤+2),表明改性
而塑料改性沥青能够改善混合料的高温稳定沥青的感温性降低。
性3们,两者性能互补,但两种改性剂均只能改
善单一性能。由于两种添加剂不易稳定共存于沥
表1针入度试验结果
青中,鲜有研究表明将塑料以及橡胶作为复合改
技术指标
70号基SBS改性塑胶改性
性剂应用至改性沥青的效果5,?。因此本文考虑
质沥青沥青
沥青
将废旧塑料以及橡胶同时应用于改性沥青,若能针人度/(10m)
够稳定共存,不仅可更全面地改善混合料的性
7.3
能,亦能避免产生环境问题。
69.2
56.2
本研究主要针对江苏宝利沥青有限公司提供
113.3
78.4
的新型废旧塑胶复合改性沥青,研究其各项性
P円值
605
494
能,包括感温性、高温稳定性、低温抗裂性、存
储稳定性、抗老化性能?,并进行微观观测。
从动态剪切流变试验结果(如表2)可以看
将试验结果同常用改性沥青SB比较,评判新出,塑胶改性沥青的复合模量、弹性分量、黏性
型改性沥青的性能优劣。
分量、车辙因子均高于SBS改性沥青,表明其
1感温性
对温度的敏感度更低,改性效果显著。
70号基质沥青、SBS改性沥青、塑胶改性
收稿日期:2014-01-1
沥青的针人度试验结果如表1所示。沥青中掺入
作者简介:王征,男,1989年生,东南大学在职研究生。
石油沥青
4年第28卷
表2动态剪切流变试验结果
SBS改性沥青/℃
项目
塑胶改性沥青/℃
64
64
70
76
88
G/kp
5.22
3.16
1.32
6.26
1.89
G/kpa
4.79
2.66
57
0.99
0.62
5.06
2.93
0.80
G/kp
1.80
1.16
5.53
2.59
1.7
(G"/sins)/kpa 10.8
6.1
3,6
1.5
12.0
7,1
PG分级
2高温稳定性
针入度、软化点、旋转黏度等参数均能很好
地反映沥青的高温稳定性,如表3所示。塑胶改
性沥青25℃针人度、软化点相比于70号基质沥
青,得到大幅度改善,但比SBS改性沥青略差。
8象
塑胶改性沥青的黏度比SBS改性沥青的黏度大
许多,表明塑胶复合改性剂提高了基质沥青高温
下的抗剪切变形能力。
(a)试验仪器
表3常规试验结果
技术指标
70号基质SBS改性塑胶改性
沥青
沥青
针入度(25℃)/(10-'m)69.2
59.8
软化点/℃
48.4
75.7
73.5
表观黏度(135℃)/(Pa?s)
2.844
6.9
注:因加入塑料橡胶等添加剂,致使塑胶改性沥青13℃
时的黏度超过规范要求的3Pa·s,使得实际施工拌合
(b)试件
以及摊铺温度需要相应提高。
图1弯曲梁流变试验仪器与试件
倘若按照SHRP沥青胶结料技术指标进行评
表4沥青弯曲梁流变试验结果
价,两种改性沥青的PG分级均达到88℃,如
SBS改性沥青
塑胶改性沥青
项目
表2所示。尽管如此,相同温度下的塑胶改性沥
12℃
12℃
18℃
青车辙因子要高于SBS改性沥青,表明其高温
温变劲度/MPa
54.7
35.1
111.5
m值
0.446
0.485
0.387
稳定性要优于SBS改性沥青。
PG分级
22
28
3低温抗裂性
注:因条件限制,未进行-18℃下SBS的弯曲梁流变试
通过弯曲梁流变试验(BR)检测沥青低
验
温性能的优劣,试验仪器及试件如图1所示。
表4为BBR试验结果,从PC分级结果看,4存储稳定性
塑胶改性沥青的低温等级满足-28℃,性能极
改性沥青存储稳定性的好坏,直接影响着其
其优越。同温度下(-12℃),其蠕变劲度及蜻发展应用。塑料橡胶改性沥青的离析程度会受时
变劲度变化率均优于SBS改性沥青,从这个角间、温度等贮存条件影响,其中最主要的影响因
度看,塑胶改性沥青低温抗裂性比SBS改性沥素为基质沥青的自然特性以及改性剂的性质、剂
青略好。
量“?。因此,通过离析试验测定新型塑料橡胶