浅裂解橡胶颗粒干法改性SMA性能及作用机理研究

发布时间：2020-10-22 06:38

　　 干法橡胶沥青混合料不仅可大量利用废旧轮胎、减少黑色污染、节约石料资源,而且生产工艺相对简单、无需特殊设备,因而该技术仍具有重要的研究与应用价值。但干法橡胶沥青混合料由于橡胶粉膨胀造成压实困难,引起路用性能不稳定的问题尚未得到完全解决,需要继续深入研究。本研究应用一种经浅裂解技术预处治的废旧轮胎橡胶颗粒(light pyrolysis crumb rubber,简称LPCR)干法改性SMA。通过室内试验与理论分析系统研究了 LPCR-沥青作用机制、LPCR干法改性SMA配合比设计方法、不同掺量LPCR干法改性SMA性能及改性机理。通过上述研究得出:(1)LPCR掺量不变时,其吸油性指数和体积膨胀性指数随着共混时间、温度的升高,均呈上升趋势,大约反应至4h时,达到基本稳定,175℃条件下反应最为充分;相同反应时间和温度条件下LPCR的膨胀性和吸油性随着其掺量的增加而提高,175℃条件下反应至4h时,LPCR掺量分别为1%、2%、3%、4%时,体积膨胀性指数分别为3.7%、3.9%、4.1%、4.2%,吸油性指数分别为 33%、36%、37%、38%。(2)基于LPCR-沥青作用机制研究结果,将体积膨胀性指数、吸油性指数引入到配合比设计方法,对骨架嵌挤密实体积法进行了改进,建立了相关配比计算公式。试验结果表明,采用改进的骨架嵌挤密实体积法进行LPCR干法改性SMA配合比设计更加合理与科学。(3)不同掺量的LPCR干法改性SMA路用性能试验结果表明,LPCR干法改性SMA的低温抗裂性能、水稳性能和蠕变特性随着掺量增加呈类似抛物线的变化规律,在掺量为2%时达到最佳改性效果,而高温稳定性随着掺量的增加呈线性上升的趋势;LPCR掺量为2%时,LPCR干法改性SMA的路用性能明显优于70#沥青SMA,低温抗裂性优于SBS改性SMA,高温稳定性、水稳性和和低温蠕变特性基本与SBS改性SMA的水平相当。(4)从微观结构分析可以看出,LPCR干法改性SMA时,对沥青胶结料和混合料结构都有不同程度的改性作用,与普通橡胶粉相比,在混合料中LPCR与沥青的反应更加充分,沥青中橡胶粒子含量更高、更细微、分散更均匀,对沥青的改性效果更佳;当LPCR掺量为2%时,混合料中橡胶颗粒含量和大小均适中,沥青粘度适中,施工和易性较好,混合料中各组分分布均匀;而当LPCR掺量大于2%时,混合料中橡胶颗粒存在堆积和团聚现象,同时沥青粘度过大,混合料施工和易性较差,影响了 LPCR对混合料性能的改性效果。本研究为干法橡胶沥青混合料的设计及最终路用性能的提升提供了理论依据与技术支撑,因而具有一定的理论创新价值与重要的工程实践意义。
【学位单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U414
【部分图文】：

将废旧橡胶的交联键断裂，破坏其三维交联网络，得到浅裂橡胶烘干后再分别用丙酮和甲苯为溶剂，抽提出极性、低分溶胶部分等非极性物质，剩余的产物即为浅裂解炭黑，与其黑表面附着有一层厚度约为７－１２?ｎｍ聚合物层，这层聚合物成的结合胶组成的，这层结合胶的存在对于浅裂解炭黑的各过扫描电镜试验分析表明，当挤出温度较低时（２６０°Ｃ），废坏，部分橡胶分子链仍然以三维交联网络形式存在，包裹在现了团聚物。当挤出温度为３００°Ｃ时，废旧橡胶的三维交联网面包裹的是结合胶，橡胶分散相比较均匀，与沥青的反应程，与热裂解相比，由于浅裂解条件比较温和，浅裂解炭黑中为ＺｎＳ，这有利于橡胶与沥青的共混与反应，同时较低的反的需求和对环境的二次污染程度。??ＩＩ?Ｌ．．．辦??■■＇＇－－——

．??图２．２浅裂解橡胶颗粒??采用双螺旋挤出机（如图２．１所示），在３００°Ｃ条件下将废旧橡胶进行反应挤出，得??到粘稠状的浅裂解橡胶，置于５０°Ｃ的真空烘箱中干燥２?ｈ得到ＬＰＣＲ，如图２．２所示。??２．２浅裂解橡胶颗粒与沥青的相互作用研究??经过浅裂解处理值后，改善了废旧橡胶与沥青的相容性，ＬＰＣＲ会吸收一定量的沥??青，从而对混合料沥青用量产生影响，同时ＬＰＣＲ体积也会成倍膨胀，进而会对ＳＭＡ??的骨架结构产生一定的影响，考虑到ＬＰＣＲ与沥青反应对混合料性能的影响，在配合比??设计时应充分考虑ＬＰＣＲ的吸油性和膨胀性，保证混合料空隙率等关键体积指标与路用??性能符合规范要求。??２．２．１浅裂解橡胶颗粒在沥青中的吸油性??采用网篮法［６５］测试ＬＰＣＲ与沥青共混作用后的吸油性特征。??ＬＰＣＲ的吸油性检测方法：??（１）

?？－－??ＷＨＢＨＨｗｉＨＭ＾ＷＢＨＳｉｉＭＭＷｌｉｉＭ?ｍｕ?＇??图２．５?ＬＰＣＲ在沥青中的体积膨胀性试验??根据以上试验步骤进行ＬＰＣＲ在沥青中的膨胀性试验，试验结果如表２－６所示，绘??制得到变化曲线，如图２．６所示（图中ｎ为ＬＰＣＲ与沥青的质量百分比）。??表２－６?ＬＰＣＲ的体积膨胀性指数５Ｋ?（°／？）??ＬＰＣＲ?（％）??温度ｒｃ）?????１５?３０?４５?６０??１５５?３．１７?３．４１?３．５２?３．６１??１６５?３．６１?３．８５?４．００?４．１０???１７５?３Ｊ４?３＾９?４Ａ５?４．２０??４．５?－＊－１５％??ｑ?４．２?－?一３〇％??＾??－＊－４５％??盧?３．９?＿?—６。。／。??議?３６?＾一＾??３３??３??Ｉ?Ｉ?Ｉ??１５５?１６５?１７５??反应温度ｒｃ）??图２．６?ＬＰＣＲ的心变化曲线??根据ＬＰＣＲ体积膨胀性试验结果和图２．６中的变化曲线可以直观的发现其体积膨胀??性变化规律：在反应温度在１５５°Ｃ－１７５°Ｃ之间时，三种掺量的ＬＰＣＲ体积膨胀指数均随??着反应温度的增加而增大，当温度达到１７５°Ｃ时，曲线变化趋于平缓，增长幅度约为３．６％，??体积膨胀性指数基本不再增加，可以认为１７５°Ｃ时的体积膨胀指数为该ＬＰＣＲ在沥青混??合料中的体积膨胀指数，用于混合料配合比的设计参考。??１７??
【参考文献】

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本文编号：2851238