SBS和橡胶复合改性沥青应用技术研究

时间:2022-09-07 02:41:42

SBS和橡胶复合改性沥青应用技术研究

摘 要:道路工程建设对社会发展以及经济发展具有重要作用,近些年来我国不断加大建设力度,道路工程为社会以及经济发展做出重要贡献。沥青是道路工程建设中的主要材料,传统的沥青具有一定的优点,但是成本较高,不利于大面积推广使用。文章首先对沥青改性机理进行分析,然后通过具体实验对改性沥青的应用技术进行探究。

关键词:SBS;橡胶复合改性;沥青;应用技术

在社会与经济不断发展的同时,公路建设也在进行不断的发展,改性沥青在道路工程建设中发挥越来越重要的作用。现阶段我国超过90%的路面对改性沥青进行使用,同时取得显著效果。但在实际推广与应用中还是存在一定的问题,成本较高就是其中问题之一,为对这一项现象进行改善,我们对沥青改性原料进行改良,在保证改良性状的基础上对成本进行有效降低。对改性剂优势的充分发挥,不仅有利于道路建设工程的发展,还有利于社会与经济的发展。

1 改性机理分析

聚合物改性沥青主要由三种状态构成,这三种状态都属于沥青的改性机理,下面对这三种状态进行仔细分析:一是物质的相似相容性,沥青的某些成分对聚合物有相容性;二是聚合物在沥青里面溶胀分散;三是聚合物在沥青中的分散时的临界状态。

1.1 相容性

聚合物改性沥青是一种两相共混物,主要由聚合物以及沥青两种物质共同构成,可对其进行一定的分类,将相的连续性作为依据,主要有以下三种类型:第一种类型,连续相作为沥青相,分散相的单项连续结构为聚合物的相;第二种类型,该种类型与第一种类型刚好相反,连续相作为聚合物的相,分散相的单项连续结构作为沥青相;第三种类型为两种相互相连续,也可以理解为沥青相与聚合物相是互相连续的关系。

1.2 溶胀

溶胀是一种化学反应,将聚合物与沥青融合不会发生化学反应,将研究表明,为促使溶胀反应的发生,可将沥青进行轻质组分作用,该项作业会在一定程度促进聚合物发生膨胀现象,有效促使溶胀反应的发生。为对稳定性进行一定的保证,首先可利用聚合物对沥青中的油分进行吸取,促使聚合物体积进行有效膨胀,长至原体积的5-10倍。沥青中轻质组在化学位的驱动下会发生一定的改变,逐渐向高分子的聚合物中渗透,这种改变在一定程度上会促进溶解现象的发生,且可以对少量的芳香酚以及蜡等物质进行吸收。

1.3 临界掺量

聚合物与沥青在进行掺和时有一定的量,不是随意掺和,我们将这个量称为临界值,也可称为临界质量分数,为促使聚合物形成稳定的结构网络,在实际进行掺和工作时一定要严格按照相关临界值进行,一旦超过此值,改性体系就会发生一定的改变,聚合物相性也会发生改变,主要由分非连续性改为连续性,而沥青的改变则与之相反,主要是由连续性改变为非连续性。

1.4 复合改性机理

复合改性机理主要是将橡胶粉改性与还SBS改性进行有结合,将两种改性剂的优势进行协同补充,在对高低温性能都能保证的基础上实现对改性沥青的有效改善。对符合改性体系机理进行分析时,可将橡胶粉改性机理与聚合物改性机理作为主要依据展开,这两种机理有相互协同的作用。胶粉与聚合物在与沥青融合后会同时发生两种作用,即溶胀作用以及相容作用。胶粉以及聚合物也可在一定程度上对沥青中的油分进行有效吸附,促使其膨胀后形成结构稳定的网络,这种方式不仅可以在一定程度上有效加大沥青黏度,也可对其低温性能进行有效改善。

2 试验方案与结果讨论

2.1 原材料

2.1.1 基质沥青。基质沥青是一种混合物,主要由多种复杂的碳氢化合物组成,这种化合物的非金属衍生物也是基质沥青的重要组成部分。沥青质、胶质、饱和酚以及芳香酚共同构成完整的沥青,我们在对其进行区分时,也可将这四种物质作为主要物质。复合改性橡胶沥青性能是由基质沥青性能直接决定的,对这一性能进行研究,在实际对复合改性对象进行选择时,根据实际情况与实验相关要求我们选择用中石化广东茂名东海牌的基质沥青。

2.1.2 橡胶粉。天然橡胶以及合成橡胶都是橡胶粉的主要化学成分,合成橡胶主要包括丁苯橡胶、顺丁橡胶等,还有一些添加剂也是主要构成成分,主要有硫、氧化硅以及氧化铁等元素,这些不仅是橡胶粉的主要构成成分,也可作为沥青的改良剂使用,可取得良好的效果。在实际对橡胶粉进行制作时,主要以大型钢丝胎的胎面胶粉作为原料,与改性沥青拌和使用,其中橡胶粉为40目以上,最后用橡胶粉对改性沥青进行喷洒,其中橡胶粉为60-80目。在实际进行该项作业之前应对胶粉进行合理选择,选用当地的生产厂家,同时对胶粉质量进行检验,促进相关建筑工程的整体质量。

2.2 制备工艺

在实际进行作业之前,首先应该对原料进行充分准备,根据实验要求与相关标准,我们将材料选择为:20%的外掺胶粉、复合外掺SBS以及制备复合改性橡胶沥青。在实际进行施工时必须严格按照以下相关要求与标准进行,下面我们对工艺流程进行分析:

(1)首先将基质沥青加热,注意在加热过程中一定要缓慢进行,当温度达到185度左右时停止加热,然后将适量的SBS加入到沥青液当中,一定要保持匀速,为对SBS的量进行保证,可在实际作业之前对其进行称量,最后将SBS与沥青液的混合液体倒入高速剪切机中,剪切机转速为3000r・min-1,充分混合后再停止剪切,一般时间为2小时,具体时间根据实际情况来确定,主要以充分混合为主。

(2)对橡胶粉进行称量,然后将适量的橡胶粉与SBS改性沥青进行混合,最后对其搅拌2小时促使其充分融合,在实际进行搅拌作业时一定要注意对温度的控制,最好保持在190摄氏度,上下幅度不要太大。

(3)难度程度大以及浪费时间长是基质沥青在进行搅拌作业时的显著特点,所以在对橡胶沥青进行符合改性时必须采用剪切工艺。

(4)试验结果分析。

针入度:针入度是由SBS掺入量的多少直接决定,针入度呈现出降低且稳定的态势是SBS掺量增大的具体表现。SBS添加到2.5-3%时,针入度可以到46左右,这项数据说明为实现对橡胶沥青感温性的有效改善,必须对SBS的掺入量进行增加,这对感温性改善有一定的促进作用。

软化点:SBS不仅能对橡胶沥青的感温性进行改变,还可在一定程度上对橡胶沥青的高温性进行改善,为有效实现复合型改性沥青的软化点增加,可对SBS掺量逐渐增加。普通橡胶沥青的软化点在58℃左右,而添加2.5-3%的SBS改性剂后,软化点可以达到65-70℃。所以说SBS的掺量对橡胶沥青的高温性可进行有效改善。

延度:随着SBS掺量的增加,复合改性橡胶沥青的低温性能明显改善。普通橡胶沥青的低温延度较低,常不能满足规范要求,而在SBS掺加量达到1%后,复合改性橡胶沥青的低温延度就可达到8cm以上,掺加量达到2%时,延度可达到10cm以上,掺加量达到3%时,延度达到12cm上。

3 结束语

经性能研究和断面结构表征分析发现,复合改性后的沥青表现出优良的高温和低温性能,这归因于聚合物改性剂和沥青之间有良好的界面相容性。因此,利用废胶粉化学交联网络结构和SBS物理交联网络结构的互相协同和补充作用,筛选两者合适的配比,既可利用废胶粉丰富的回收利用资源,又可以较低的价格得到一种综合性能优良的聚合物改性沥青,是一种新的沥青复合改性的方法。

参考文献

[1]宋家楠,黄治冶,徐向辉.胶粉/SBS复合改性沥青与SBS改性沥青、橡胶沥青的基本性能比较研究[J].北方交通,2012(7).

[2]郭吉坦,张波.SBS与橡胶粉复合改性沥青性能研究[J].新型建筑材料,2010(5).

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