利用膠粉制作改性瀝青的加工工藝及應(yīng)用效果

　　摘要：作為一種新型筑路材料，橡膠瀝青表現(xiàn)出特有的優(yōu)越性。如何高質(zhì)量、低成本地制作其成晶，已成為相關(guān)學(xué)術(shù)界及工程技術(shù)人員關(guān)注并研究的重點(diǎn)之一。

　　關(guān)鍵詞：橡膠瀝青　工藝　設(shè)備

　　利用改性瀝青鋪筑高等級(jí)瀝青路面，尤其是高速公路路面，已成為現(xiàn)代公路建設(shè)的必要條件之一。而改性瀝青制作工藝的方便性、材料成本的經(jīng)濟(jì)性及使用性能的優(yōu)劣等，不僅與基質(zhì)瀝青本身的標(biāo)號(hào)有關(guān)，亦與政性劑的品種及其性能參數(shù)有直接的關(guān)系。近年來(lái)利用膠粉，尤其是廢舊橡股粉制作改性瀝青，已成為改性瀝青在高等級(jí)瀝青路面鋪筑工程的重要選擇之一。

　　1 利用膠粉制作橡膠改性瀝青 

　　橡膠瀝青是改性瀝青的一種。所謂改性瀝青就是在普通石油柵青(基質(zhì)擁青)中摻配一定比例的改性劑形成的海合物。目前，在公路工程的應(yīng)用中，改性瀝青所有的改性劑主要有如下幾種(表1)。

表1 改性劑的主要晶種

　　目前，在公路建設(shè)在應(yīng)用最多的改性劑為熱塑性橡股SBS，約占改性瀝青總用量的85%以上。但上述大部分改性劑的使用成本較高，如SBS材料每噸現(xiàn)價(jià)在15000元以上，其它改性劑材料亦是如此。隨著我國(guó)公路建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，如山西省近期要完成的三縱十一橫公路交通大動(dòng)脈，都會(huì)使得改性瀝青用量的大幅提高。顯然，提高道路施工質(zhì)量，降低工程建造成本，并在道路施工中兼顧對(duì)環(huán)境的保護(hù)，已成為相關(guān)學(xué)術(shù)界及工程技術(shù)人員關(guān)注并研究的重點(diǎn)之一。

　　隨著我國(guó)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，廢舊輪胎及各種廢舊橡膠制品的存量越來(lái)越多。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年僅廢舊輪胎退役量約140萬(wàn)噸以上。并且以每年15%左右的速度遞增。西方發(fā)達(dá)國(guó)家早在40年代已大量回收使用。而我國(guó)起步較晚，其利用率不足30%，而大部分被廢棄。既浪費(fèi)資源，又污染環(huán)境。因此廢舊輪胎是一種不可替代的資源。回收利用再生資源已引起我國(guó)政府的高度重視。早在70年代我國(guó)政府曾責(zé)成經(jīng)貿(mào)委、物資部、財(cái)政部、環(huán)保局、稅務(wù)總局聯(lián)合下達(dá)有關(guān)文件，對(duì)廢舊物資再生回收給予很多免稅優(yōu)惠政策。

　　目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于廢舊橡膠的剝離和粉碎有很多的研究，其處理方法也不一樣。最常見(jiàn)的是機(jī)械加工方法和爆炸臭氧結(jié)合法。

　　機(jī)械加工方法的工藝流程基本為：先將輪胎用刀具將橡膠圈割掉，然后利用割膠機(jī)(或人工刀割)將輪胎割成塊狀，再喂人破碎機(jī)，粉碎成10-15mm左右的顆粒，由輸送機(jī)送人橡膠磨粉機(jī)，通過(guò)磨粉落人振動(dòng)篩，經(jīng)篩選后部分半成晶繼續(xù)進(jìn)行循環(huán)加工，即可得到成品膠粉。例如廣州某公司生產(chǎn)的“常溫粉碎廢輪胎精制細(xì)膠粉設(shè)備”能夠?qū)⑤喬?nèi)所含三大原料：橡股、鋼絲、纖維徹底分離，從而生產(chǎn)出15-180目橡膠細(xì)粉和尼龍纖維絮、鋼碎和鋼絲，故可100%的回收利用。生產(chǎn)過(guò)程無(wú)二次污染(無(wú)廢水、無(wú)廢氣、無(wú)廢塵)、綜合能耗低、效率高。

　　爆炸和臭氧結(jié)合法制作橡股粉是從俄羅斯引進(jìn)的技術(shù)，其主要工藝為：在密閉爆炸倉(cāng)內(nèi)通過(guò)爆炸方法將廢舊汽車輪胎、傳送帶等炸成直徑小于50mm的小塊或顆粒，并將橡膠制品內(nèi)的鋼絲、簾子布與橡膠剝離。產(chǎn)物經(jīng)分選或臭氧適當(dāng)處理，再經(jīng)機(jī)械粹碎，可達(dá)0.2-2mm的粉末，整條生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加載或卸載，爆炸中產(chǎn)生的塵埃和氣體經(jīng)凈化系統(tǒng)處理排放，不污染環(huán)境。

　　以廢舊輪胎及各種廢舊橡膠制品為原料制成的橡膠粉為改性劑的橡膠瀝青由于具有高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性和耐久性等優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用在道路建筑和工程建設(shè)中的各種特殊用途上。橡膠汩青在國(guó)外已形成批量生產(chǎn)，并廣泛地用于道路建設(shè)中。我國(guó)以廢舊橡膠粉制作改性瀝青并在道路工程建設(shè)中的應(yīng)用剛剛起步，其技術(shù)進(jìn)步和工程應(yīng)用具有廣闊的前景。

　　2 橡膠瀝青的制備工藝 

　　橡膠粉用于改性瀝青的制作有2種工藝方式。一種方式是將橡膠粉當(dāng)作填料，在黑色混合料拌和時(shí)直接將橡膠粉加人，代替礦粉使用；另一種方式是將粉預(yù)橡膠先加入到融化的擁青中，經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理，制成橡股結(jié)合料使用。

　　室內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，采取將粉當(dāng)橡膠作礦料直接與礦料瀝青拌合成黑色混合料，由于橡膠顆粒與擁青接觸后，會(huì)吸收擁青中油分而膨脹，致使成型的黑色混合料試件的體積增大，試件成疏松狀，結(jié)果強(qiáng)度大幅度下降.實(shí)際上如果橡膠粉僅僅起填料作用，則對(duì)灑青性質(zhì)就無(wú)改性可言。將粉加橡膠人到灑青中，配制成橡膠灑青結(jié)合料，才能充分發(fā)揮對(duì)灑青的改性作用.橡膠改性灑青的成晶必須達(dá)到改性灑青的路用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)且稠度均勻、不沉淀和不離析。保證和達(dá)到這些要求，就必須注意下述作業(yè)條件。

　　2.1橡膠粉的劑量 

　　在試驗(yàn)中采用的橡膠粉的摻配劑量為3%、6%、9%三種，摻配工藝為180-200’C保溫?cái)嚢?小時(shí)。

　　隨著橡膠粉劑量的增加，針人度逐漸減小，但減小幅度不大。另外，通過(guò)橡膠粉汩青與石料的粘附作用實(shí)驗(yàn)表明，3%劑量的橡膠瀝青可提高一定的粘附能力，而6%、9%劑量的橡膠瀝青的粘附能力高于3%劑量的橡膠 灑青，且二者提高粘附能力的效果幾乎一樣，故選擇6%的橡股劑量較為適宜。

　　2.2適當(dāng)?shù)膿脚錅囟?nbsp;

　　根據(jù)瀝青針人度顯示的稠度變化情況，可以分析橡膠粉在較低溫度下膠粉和瀝青的相互作用。由圖1可以看出，橡膠粉在120℃、150℃加入時(shí)，由于溫度較低，橡膠粉與瀝青間難以發(fā)生相互作用，其增稠原因系膠粉作為填料影響所致。而在180℃以后加入時(shí)，橡膠粉與瀝青之間相互作用較明顯；而在≥220℃時(shí)，過(guò)高的摻配溫度對(duì)前青本身產(chǎn)生了一定的老化作用。

　　考慮到橡膠分子的裂解速度和活化劑的脫水效果以及加熱老化產(chǎn)生的不利影響，橡膠粉和瀝青的摻配條件為：

　　(1)溫度180℃，然后加熱到200℃保溫；

　　(2)加強(qiáng)攪拌防止橡膠粉沉淀。 

　　制備好的橡膠瀝青，其膠粉呈絮狀，均勻地分散在瀝青中成為一種懸浮液，橡膠改性瀝青應(yīng)是液項(xiàng)與固項(xiàng)并存的雙項(xiàng)體。

　　2.3確定保溫?cái)嚢钑r(shí)間 

　　國(guó)外資料介紹，橡膠粉與瀝青的摻配溫度要求在200℃左右，但保溫時(shí)間不一，有的要求不少于20-30分鐘，有的卻要求長(zhǎng)達(dá)2-4小時(shí)，并沒(méi)有給出一個(gè)比較確定的數(shù)值。我們對(duì)此進(jìn)行了大量的實(shí)際試驗(yàn)。結(jié)果顯示，橡膠瀝青的針人度隨攪拌和保溫時(shí)間的增長(zhǎng)沒(méi)有明顯變化，即1小時(shí)的效果與3小時(shí)相當(dāng)?？紤]到瀝青和橡膠粉均為易于老化的高分子物質(zhì)，建議加熱和保溫時(shí)間以1.5小時(shí)為宜。
　　3 結(jié)語(yǔ) 

　　利用橡膠粉與瀝青的摻配制備橡膠改性瀝青可以成功的應(yīng)用于高等級(jí)道路的鋪筑工程，且可使大量的廢棄橡膠材料得到有益的再生利用而具有顯著的能源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)意義.隨著相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的科技進(jìn)步，利用橡膠粉與瀝青的摻配制備橡膠改性瀝青的加工工藝會(huì)更趨完善。