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将废橡胶粉用作道路沥青改性剂是国际公认的无害化、资源化处理“黑色污染”的最好方法。橡胶粉改性沥青效果好、成本低、集环保与资源综合利用于一身,有着良好的市场前景。系统研究橡胶粉改性沥青及其路用性能,对于降低改性沥青成本,提高沥青质量,防治“黑色污染”具有重要意义。
本论文旨在通过对废橡胶粉在沥青中溶解、溶胀及“脱硫”降解、再交联的研究,探索解决在胶粉沥青体系中,胶粉难以溶解溶胀、改性沥青粘度高、混合料难以压实、储存稳定性差、胶粉与沥青易离析等问题。并对“脱硫”胶粉改性沥青的流变性能、老化性能进行研究,力图使本项工作的结论对胶粉改性沥青的研究与应用具有理论与实际指导作用。
本文研究了普通胶粉、“脱硫胶粉”和接枝“脱硫”胶粉在沥青中的降解规律。考察了加工工艺条件、胶粉的种类、粒径和用量及基质沥青的种类等对胶粉改性沥青性能的影响。试验结果表明,改性温度200~210℃,剪切速率2500-3000rpm,改性时间2-3小时为较适宜的胶粉改性工艺条件(在本论文选择的实验原材料范围内);轮胎胶粉和鞋底胶粉对基质沥青的高低温性能和弹性恢复均有良好的改性作用。较细粒度的胶粉对基质沥青延度的改善效果较好。较软的沥青对胶粉具有更好的溶胀效果。
高速旋转“脱硫”胶粉易被沥青溶胀,从而较普通胶粉、动态“脱硫”胶粉表现出更好的改性性能。交联助剂B不仅使胶粉间产生了一定程度的交联,而且在胶粉与沥青间形成键桥作用,因而较好地改善了改性沥青体系的稳定性。借助于接枝“脱硫”胶粉的反应活性,改性沥青的热储存稳定性得到改善,在交联助剂的作用下,接枝“脱硫”胶粉改性沥青的技术性能指标基本上可以达到聚合物改性沥青的技术要求(JTJ036-98)。
本文采用溶解度实验表征了胶粉在沥青中的“脱硫”降解程度,结果表明胶粉在沥青中的降解程度随温度和剪切速率的提高而增大,随溶解度的提高,沥青易于对胶粉进行溶解溶胀,改性效果较好,但是,如果降解程度过高,胶粉在沥青中不能形成网络结构,改性效果反而降低。
通过改性沥青流变特性和抗老化性能的研究,胶粉改性沥青的高温粘度、抗高温车辙能力、抗低温开裂能力和抗老化能力均得到不同程度的改善。