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中海油36-1胶粉改性沥青的研究

类别:新闻动态 文章出处:未知发布时间:2022-02-18 13:56 浏览人次:

摘要:用废胶粉、SBS等对中海36-1 AH-70重交道路沥青进行改性,并考察了胶粉、SBS 、稳定剂以及工艺参数对改性沥青质量的影响。结果表明:使用一定比例的胶粉、SBS 和稳定剂,在适宜的条件下,可以生产出符合对应胶粉改性沥青标准的道珞沥青。
 
 
关键词:中海36-1  胶粉  SBS  改性沥青稳定剂
 
 
 
近年来,随着国民经济的发展,高等级公路建设正在高速地进行。在国内铺筑高等级沥青路面时,使用的沥青大部分为70号、90号沥青以及 SBS 改性沥青。为满足国家高速公路建设发展的需要,提高沥青路面的使用性能,解决沥青路面的高温抗车辙性、低温抗开裂性、路面的水稳定性、耐疲劳性能、抗老化性能,开发沥青新材料对我国高速公路发展具有很重要的作用。改性沥青虽然性能好,但其高成本、高价格,如果整个路面使用改性沥青,路面建造成本将大幅上升;而 AH-70、AH-90重交沥青路面性能达不到特殊抗重载要求,橡胶改性沥青以其抗载能力强以及成本低的特点,成为沥青新材料发展的方向之一。
 
 将废轮胎加工成胶粉是世界上公认的废轮胎橡胶无害化、资源化的处理方法,其中将废轮胎橡胶粉用于沥青混凝土路面是废轮胎资源化无害化利用的主要途径之一。橡胶沥青技术以其环保、降噪和节约资源的特点,目前在我国已经有了广泛的推广和应用,市场发展前景十分广阔。
 
 对中海36-1 AH-70重交道路沥青制备胶粉改性沥青进行开发研究,考察了胶粉、 SBS 等以及工艺参数对改性沥青质量的影响因素,包括原料沥青、胶粉和SBS、稳定剂的用量、工艺参数的选择等。
 
 
1材料的选用
 
 1.1基质沥青
 
基质沥青为中海沥青(泰州)有限责任公司生产的中海36-1 AH -70重交道路沥青,原料沥青的性质分析结果见表1。从表1可以看出,中海36-1重交道路沥青是良好的筑路粘结材料。
 
 
 
 
1.2胶粉的选用
 
橡胶粉具有如下特性:
 
a )路用力学性能优异:路面受力来自轮胎胎面的传递,轮胎橡胶受力状态远比路面材料严酷和复杂;
 
b )耐疲劳能力优异:轮胎橡胶设计目标是要承受持续的拉压动态作用,而且不像路面材料那样允许考虑荷载间隙时间;
 
c )耐气候性优异:轮胎不是固定设施,材料设计时必须考虑道路的各种极端气候条件。
 
d )与沥青亲和力:沥青与橡胶同根同源。轮胎胶主要成分与沥青一样来自石油。
 
e )耐老化性能优异:在橡胶制作轮胎的配方中,加人了大量的防老化剂,包括抗氧剂、热稳定剂、紫外线吸收剂和光屏蔽剂等。这些抗老化剂,加上对光屏蔽非常有效的碳黑填充剂,在橡胶沥青的混炼过程中会大量释放到沥青中,从而极大改善沥青混合料的抗老化性能。
 
 胶粉颗粒规格有20目、40目、60目、80目等,由于不同规格的胶粉粒度不同,价位相差较大,40目的胶粉颗粒约为0.63 mm,经过与高温沥青的熔融,基本可以达到要求;而20目胶粉颗粒较粗,影响溶胀效果;60目胶粉虽然颗粒较细,但价格高;因此采用40目的胶粉。而且,橡胶粉应无铁丝或其它杂质,一般含有占橡胶粉重量4%的碳酸钙,以防止胶粉颗粒间相互粘结。
 
 
1.3胶粉改性沥青的试验方法及质量指标
 
 胶粉改性沥青是首先把胶粉处理,作为改性剂,在高温条件下(180℃以上)与基质沥青充分混合,再加人一定量的 SBS ,经过初步溶胀反应后,再与基质沥青一起经过高速剪切机剪切,在成品罐内充分溶胀反应形成的一种改性沥青胶结材料。胶粉改性沥青的质量指标见表2。
 
 
 
 
 
 
 
2试验结果与研究
 
 2.1不同比例的胶粉对沥青改性结果影响研究
 
 影响沥青改性效果的重要因素之一是改性剂与基质沥青的配伍性。因以前所使用的SBS(1301-1)是成熟的工艺,因此本研究仍采用此种SBS,但胶粉作为改性剂,还需进一步研究其改性的效果。
 
 对特定的道路沥青(中海36-1AH-70)和一定量的SBS(1%)来说,适宜的胶粉加人量都是通过试验过程筛选。表3中列出了不同比例的胶粉对基质沥青改性的效果。
 
 
 
由于基质沥青里已经添加了1%的SBS,已经对基质沥青有一定的改性作用。对比表3中的数据可见:胶粉用量对沥青的软化点、针人度、延度和弹性恢复均有较显著的影响。胶粉加人量加大后,粘度也有超标。随着胶粉量的加大,离析值也越大。因此,为保证胶粉改性沥青具有适宜的拌和与施工粘度,胶粉的用量不宜过高,选择胶粉添加比例为18%作进一步研究。
 
从表3看出:胶粉的加人量从12%~20%进行对比后,12%的改性效果不佳,软化点尚有欠缺,15%的勉强达标,而20%的与18%比较,软化点提高效果不明显。
从表3还可以看出,随着胶粉的加人量增加,低温延度基本也呈现递增关系,说明胶粉改性沥青的低温性能有所改善。但加人量到20%时,延度改善不多。
 
 
 
2.2稳定剂的加入量的优化试验研究
 
 胶粉改性沥青中的胶粉与沥青的熔融基本是物理过程,相当部分的胶粉颗粒只是均匀分散在体系中,因此当外界环境有变化时,会出现胶粉离析分层现象。加人一定量的稳定剂对沥青体系有一定的改善效果。胶粉改性沥青为18%的胶粉和1%的SBS,稳定剂的加人量对胶粉改性沥青各项指标的影响结果见表4。
 
 
 
 
由表4中的结果可见:稳定剂的加人量在达到0.15%后,再增加加人量对体系的效果很不明显,只会增加胶粉改性沥青的生产成本。
 
 
 
2.3操作参数对改性效果的研究
 
 沥青改性的过程一定是在一定的温度条件下完成,并且具有足够的溶胀和改性的时间,这样才能形成一个相对稳定的热力学体系。一般来说,胶粉要能与沥青进行溶胀,必须大于180℃。而确定适宜的溶胀温度和时间,是本研究的重点工作。沥青温度过低,影响溶胀效果;溶胀温度过高,浪费能源,且沥青容易老化,而且对工业生产的安全性有相当的影响(易发生胶粉起火事故)。胶粉沥青为18%的胶粉、15%的 SBS 及0.15%的稳定剂,不同温度条件和不同溶胀时间条件下的沥青改性效果见表5。
 
由表5可以看出:
 
 a )改性温度的提高有助于提高胶粉沥青体系的相容性,但温度过高部分沥青会老化,会引起软化点的降低。通过对比不同温度下改性沥青的性能变化,温度为195~200℃为宜;见图1。
 
 
 
 
b )适当延长改性时间有利于胶粉对沥青的改性,但单纯依靠改性时间的增加,对改性效果不会有突破性提高。改性时间为2h为宜。
 
 
 
2.4胶粉改性沥青性质的分析
 
 经过对中海,利用胶粉和适量的SBS制成的胶粉改性沥青具有以下特点:
 
 a )降低了沥青的温度敏感性;b)增加了沥青的弹性;
 c )减少沥青路面的龟裂和老化;
 d )提高路面的防滑性能,车辆的行驶安全;
 e )为废旧橡胶的回收利用、保护环境做出贡献;
 f )胶粉加入量越大,生产成本越低。
 
 胶粉改性沥青的性质是该产品开发中重要的问题,研究各种影响因素对胶粉改性沥青的影响其最终的目标是要获得性能满足相应胶粉改性沥青产品技术标准的产品。目前,中海油总公司已经制订了该产品的企业标准(见表2),中海沥青(泰州)有限责任公司已经开发出了满足此标准要求的胶粉改性沥青。
 
 
 
3 结论
 
经过对中海36-1 AH -70重交沥青进行胶粉改性的研究,利用本文的胶粉和SBS、稳定剂等加人量,在一定的工艺条件下,能够生产出符合中海油对应企业标准的胶粉改性沥青。改性剂的添加量宜为胶粉18%+1% SBS ,稳定剂的加人量宜为0.15%;操作温度控制在195~200℃比较适宜,溶胀时间2h 。
 
 
 
参考文献
 
[1]刘日鑫,胶粉改性沥青材料[ D ].昆明:昆明理工大学,2002.
 
[2]王振龙。废胎胶粉改性沥青影响因素探讨。石油沥青,2010,24(4):42-48
 
[3]交通部公路科学研究院废旧轮胎橡胶粉道路应用成套技术研究报告[ R ].2006,12.
 
[4]吕伟民.沥青混合料设计原理与方法[ M ].上海:同济大学出版社,2001.1.
此文关键词:中海,油,36-1,胶粉,改性沥青,的,研究,摘要,

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