本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域，具體涉及一種高寒地區(qū)可儲存廢舊橡膠粉改性瀝青及其制備方法。
背景技術(shù)：
高寒地區(qū)的季節(jié)性溫差較大，溫度較低，隨著交通量的日益增長和汽車載重的不斷增大，瀝青路面的早期病害問題也日益加劇，基于廢輪胎的橡膠瀝青具有良好的耐溫變性能、抗疲勞性能，較低的路面噪音和筑路成本的力學和溫度特性，有望更好地處理某些病害，且瀝青資源有限，使得工程建設(shè)困難和成本增加，尋找一種替代品成為了亟待解決的問題。
廢舊輪胎橡膠粉中含有的天然橡膠、合成橡膠、硫磺、碳黑、抗老化劑等組分有利于提高橡膠瀝青混凝土的品質(zhì)，其中，橡膠可以提高瀝青的軟化點，降低針入度，提高延度，提高瀝青的彈性恢復性；碳黑可以改善瀝青的粘附性、耐久性和抗磨性、提高瀝青混合料的抗車轍性能；硫磺可以改善瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性；抗老化劑能提高瀝青抗老化性能。
然而，受橡膠粉的加工設(shè)備、施工技術(shù)等方面的影響，廢胎膠粉橡膠瀝青在公路行業(yè)中的應用進展緩慢，特別是橡膠瀝青易離析、高溫貯存穩(wěn)定性差等特性仍然對施工造成很大的限制，制約著橡膠瀝青路用技術(shù)的發(fā)展。橡膠瀝青在實際應用中存在的主要問題在于輪胎橡膠粉的分子量很大，在瀝青中不易溶脹，瀝青與膠粉之間缺少化學作用。
而且，膠粉的比重較瀝青大，與瀝青的相容性差，熱儲存穩(wěn)定性差，膠粉吸收瀝青輕組分后瀝青的粘度大大增加，增加了施工難度，導致工程質(zhì)量難以保障。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種高寒地區(qū)可儲存廢舊橡膠粉改性瀝青及其制備方法，該橡膠粉改性瀝青的穩(wěn)定性及綜合性能好、成本低且利于存儲，既確保廢舊輪胎橡膠粉能夠得到有效的利用，又能顯著提高改性瀝青的相關(guān)性能和適應性。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明高寒地區(qū)可儲存廢舊橡膠粉改性瀝青按重量份數(shù)計包括100份的基質(zhì)瀝青、20～24份的橡膠粉以及4～5份的聚辛烯橡膠維他連接劑。
所述基質(zhì)瀝青的環(huán)與球法軟化點為42℃～48℃，25℃的針入度為9.3mm～9.7mm，25℃的延度大于150cm，5℃的延度大于12cm。
所述橡膠粉采用經(jīng)常溫粉碎的廢舊子午線輪胎制備而得，顆粒大小規(guī)格為30～40目，相對密度為1.1～1.2，按質(zhì)量分數(shù)計，金屬的含量小于0.03％，纖維的含量小于0.1％，灰分的含量小于8％，炭黑的含量為28％～38％。
所述的聚辛烯橡膠維他連接劑選用“8012”反式聚辛烯。
本發(fā)明高寒地區(qū)可儲存廢舊橡膠粉改性瀝青的制備方法包括以下步驟：
1)將基質(zhì)瀝青加熱至140℃～150℃，再將混合均勻的橡膠粉和聚辛烯橡膠維他連接劑加入；
2)持續(xù)加熱，待溫度升高至(205±5)℃時開始計時，用攪拌機持續(xù)攪拌(30±5)min；
3)再在(205±5)℃的溫度下，使用剪切機剪切(60±5)min；
4)保持同樣的溫度，持續(xù)攪拌(30±5)min；
5)在(140±5)℃溫度下發(fā)育(30±5)min，得到高寒地區(qū)可儲存廢舊橡膠粉改性瀝青。
攪拌機的攪拌速率均為(3000±500)r/min，剪切機的剪切速率均為(5000±500)r/min。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明橡膠粉改性瀝青具有如下的有益效果：橡膠粉改善了基質(zhì)瀝青的粘度、提高了基質(zhì)瀝青的高溫性能，所得瀝青的相容性較好，不會發(fā)生離析和分層現(xiàn)象，儲存穩(wěn)定性好，本發(fā)明橡膠粉改性瀝青的制備工藝和材料組成設(shè)計解決了現(xiàn)有橡膠粉改性瀝青儲存穩(wěn)定性差、容易離析的現(xiàn)象。經(jīng)過實驗測試，本發(fā)明改性瀝青的低溫延度、彈性恢復率、感溫性和離析指標均得到了改善，增強了橡膠粉改性瀝青的高/低溫性能、疲勞開裂和水穩(wěn)定性能，橡膠粉摻量較大，也降低了產(chǎn)品的成本。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明橡膠粉改性瀝青的制備方法操作簡便，制得的橡膠粉改性瀝青低溫延度、彈性恢復率、感溫性和離析指標均得到了改善，生產(chǎn)效率較高。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明。
實施例1：
本實施例提供的一種舊輪胎橡膠粉改性瀝青，原料按重量份數(shù)計包括：韓國產(chǎn)SK-90#基質(zhì)瀝青100份，30目廢舊輪胎橡膠粉24份，聚辛烯橡膠維他連接劑4份。
廢舊輪胎橡膠粉為常溫工藝研磨粉碎的廢舊子午胎，相對密度為1.15，按質(zhì)量分數(shù)計，金屬含量為0.02％，纖維含量為0.08％，灰分含量為5％，炭黑含量為31％。
聚辛烯橡膠維他連接劑，為市售“8012”標識反式聚辛烯。
本實施例中橡膠粉改性瀝青的制備方法包括以下步驟：
1)將稱重好干燥的30目橡膠粉和聚辛烯混合均勻備用；
2)設(shè)置烘箱溫度140℃，將SK-90#基質(zhì)瀝青放入烘箱中加熱至軟化；
3)將稱重好的基質(zhì)瀝青放在電爐上加熱，并用攪拌機以3000r/min的速度持續(xù)攪拌，待溫度穩(wěn)定至140℃時，均勻加入橡膠粉和聚辛烯混合顆粒；
4)持續(xù)加熱3)中產(chǎn)物，待溫度升高至(205±5)℃時開始計時，持續(xù)攪拌(30±5)min；
5)設(shè)置剪切機剪切速率為5000r/min，將4)中產(chǎn)物，在(205±5)℃的溫度下，持續(xù)剪切(60±5)min。
6)設(shè)置攪拌機攪拌速率為3000r/min，將5)中產(chǎn)物，在(205±5)℃的溫度下，持續(xù)攪拌(60±5)min。
7)將6)中產(chǎn)物，在140℃溫度下發(fā)育(30±5)min，即制備得橡膠粉改性瀝青。
實施例2：
與實施例1相比，本實施例中提供的一種舊輪胎橡膠粉改性瀝青，原料按重量份數(shù)計包括：韓國產(chǎn)SK-90#基質(zhì)瀝青100份；30目廢舊輪胎橡膠粉24份；聚辛烯橡膠維他連接劑4.5份。其他步驟及工藝參數(shù)同于實施例1。
實施例3：
本實施例中提供的一種舊輪胎橡膠粉改性瀝青，原料按重量份數(shù)計包括：韓國產(chǎn)SK-90#基質(zhì)瀝青100份；40目廢舊輪胎橡膠粉24份；聚辛烯橡膠維他連接劑4.5份。其中廢舊輪胎橡膠粉為常溫工藝研磨粉碎的廢舊子午胎，相對密度為1.17，按質(zhì)量分數(shù)計，金屬含量為0.02％，纖維含量為0.07％，灰分含量為6％，炭黑含量為33％，其他步驟及工藝參數(shù)同于實施例1。
各組實施例制備的橡膠粉改性瀝青的測試結(jié)果見下表：
從表中數(shù)據(jù)可得，本發(fā)明各實施例的橡膠粉改性瀝青的各項性能均滿足橡膠瀝青指標要求，其中軟化點、彈性恢復、延度等指標更是大幅優(yōu)于指標要求。尤其值得一提的是：本發(fā)明各實例的25℃彈性恢復率超過規(guī)范值的33％～58％，這表明本發(fā)明能夠解決普通瀝青路面受荷載作用產(chǎn)生大的殘余變形的問題，減少了路面損傷；本發(fā)明各實施例的48小時離析軟化點差均小于2.5℃，這表明本發(fā)明能夠解決橡膠瀝青儲存穩(wěn)定性差而不利于一定距離運輸?shù)碾y題，從而便于橡膠瀝青工廠化生產(chǎn)。
聚辛烯維他連接劑的摻量和橡膠粉的目數(shù)均對對橡膠粉改性瀝青的熱儲存穩(wěn)定性存在影響，其中維他連接劑摻量的大小對改性瀝青的高溫性能有一定影響，而橡膠粉目數(shù)對改性瀝青抗剪切性能以及儲存穩(wěn)定性的影響較為顯著。聚辛烯維他連接劑摻量越大越有利于改性瀝青的高溫性能，但其黏度也隨之增大，不利于施工；橡膠粉目數(shù)越大，橡膠顆粒越細，改性瀝青的熱儲存穩(wěn)定性越好，但其常溫下的路用性能有一定的減弱，且膠粉制作成本提高。但是，在本發(fā)明限定的范圍內(nèi)，改性瀝青的路用性能和熱儲存穩(wěn)定性均得到了一個綜合的提高。