橡胶沥青制备工艺研究

橡胶沥青制备工艺研究（精选4篇）

橡胶沥青制备工艺研究 第1篇

1 橡胶沥青反应机理

橡胶沥青的一个本质特征就是橡胶颗粒在高温的沥青中浸泡, 并与沥青中的轻质油分发生溶胀后, 仍然保持着固体颗粒的核心。

橡胶沥青与普通沥青、高分子聚合物改性沥青最大的不同就在于它是一种液—固两相的混合物, 橡胶沥青即使在200℃的高温下仍然保持着液—固两相的状态。因此, 生产橡胶沥青时, 为使橡胶颗粒在沥青中充分溶胀, 必须要高温生产。正是由于存在着通过凝胶体与沥青分子相连的固体橡胶颗粒核心, 因此橡胶沥青所呈现的特性就不仅与基质沥青和凝胶体的特性有关, 而且也反映了固体橡胶颗粒的性质。这些被凝胶体所包围的橡胶颗粒核心的存在使沥青粘结剂变稠、变硬而呈现出某些固体橡胶的性质, 这也解释了橡胶沥青为什么具有较好的高低温性能。

2 橡胶沥青反应进程

橡胶沥青的反应进程一般认为经过两个反应阶段, 第一阶段为橡胶粉在高温下吸收沥青中的轻质油分, 发生溶胀反应阶段;第二阶段为脱硫和降解反应阶段。

2.1 溶胀反应阶段

橡胶粉在沥青中会发生溶胀反应, 且随着时间的延长, 溶胀反应越来越充分, 两者之间存在明显的相互化学作用。但在整个过程中, 沥青中始终拥有胶粉颗粒的存在, 又说明橡胶沥青中胶粉的物理作用是一定存在的。

2.2 脱硫、降解反应阶段

脱硫造成维持不同橡胶分子共同作用的交联断裂, 最终导致橡胶颗粒崩解, 降解导致橡胶分子链断裂, 橡胶分子量下降。这两个过程都将导致粘度下降, 如果检测到橡胶沥青粘度出现趋势性下降, 说明脱硫和降解进程开始占据主导地位。

3 橡胶沥青制备工艺

3.1 干法和湿法

橡胶沥青的制备工艺分为干法和湿法两类, 其中干法已经很少使用, 普遍采用的均是湿法工艺。

(1) 干法

干法是将废胶粉直接喷入沥青混合料拌和鼓中拌和, 胶粉的添加量一般为混合料的2%～3%, 所得到的混合料称为橡胶改性沥青混合料。

(2) 湿法

湿法制备橡胶沥青的工艺简单, 对现有聚合物改性沥青设备进行一定改造即可进行。但是, 其改性效果却与许多因素有关, 如:沥青品种、胶粉来源、生产方法、相容剂、添加剂和稳定剂含量、品种、填加方式以及改性沥青混合设备类型、剪切速度、混合时间、温度等等, 因此, 要生产出合格的橡胶沥青还需要进行系统的理论与实践的研究。

橡胶沥青中使用的是废橡胶粉。由于废橡胶粉制造工艺和废橡胶的来源不同, 成品橡胶粉的品质、颗粒形状和表面形态有较大的差别, 对改性沥青的性能也有很大的影响。

橡胶沥青制备工艺见图1。

3.2 工艺参数研究

(1) 反应温度

试验温度选定为190℃±5℃;现场实际反应温度为190℃。

(2) 胶粉起始投料温度及投料时间

试验室反应容器较小, 在不影响试验条件的情况下尽量简化试验方法, 沥青升温至160℃时, 开始投入橡胶粉, 橡胶粉投料时间为15～20min。现场实际反应条件为:沥青升温至170℃时投入胶粉, 胶粉投料时间约45min。

(3) 升温时间及反应时间

160～190℃升温时间7～10min, 从开始加入胶粉时 (160℃) 开始计时, 总反应时间1.5h。现场实际反应条件为:加完胶粉后反应釜内温度降至165℃, 2～3h升温至190℃, 进储存罐。考虑橡胶沥青反应进程, 根据时温等效应原理, 试验室橡胶沥青在190℃恒温反应80min, 反应温度高于现场, 反应时间小于现场, 比较接近实际生产工艺。

(4) 储存温度

制备橡胶沥青试样放于190℃烘箱中恒温储存。现场实际储存温度为180～190℃。

橡胶沥青生产设备组成单元见图2。

4 橡胶沥青生产设备研究

在吸取国外橡胶沥青生产设备技术经验的基础上, 先后与四川新筑公司、北京蓝派公司、天津海泰环保有限公司、江苏燕宁等公司进行技术合作。针对不同设备存在的问题, 集众家所长, 我公司与辽宁省机械研究院共同研制了SXAR系列橡胶沥青生产设备。与国外同类产品相比价格降低了60%, 比国内同类产品相比价格降低了20%, 具有很强的实用性。

橡胶沥青生产设备主要由基质沥青快速升温、预混、反应、成品储存四个单元组成。

4.1 快速升温单元

采用分区加热方式, 实现了加热速度快, 热效率高, 节约能源。避免了由于长时间加热引起的沥青老化现象。40t的基质沥青储罐预热时, 高温区升温

速度达到2～4℃/min, 正常生产后, 可实现连续生产。

4.2 预混单元

由胶粉、沥青的输送、计量、预混、控制系统组成。

4.3 反应单元

由两个独立的反应釜组成, 采用直火加热及通轴桨式搅拌。

通轴桨式搅拌解决了反应釜内离析及粘度、温度不均的问题。克服了传统的螺旋搅拌存有死角、易形成胶粉焦块堵塞管道的缺点, 保证了橡胶沥青的质量。

直火加热采用大功率进口燃烧器, 使生产效率得到有效提高。设置了添加剂添加口, 可以根据用户的需要, 添加适宜的添加剂。

4.4 成品储存单元

由储存罐和输送泵组成, 采用直火加热及通轴桨式搅拌。能够保证成品橡胶沥青的温度, 防止离析, 提高了成品供应能力。成品储存单元具有良好的机动性能。可根据拌和站或用户需要增加成品储罐数量和储量。

4.5 安全控制系统

各单元均设置了液位与温度的报警系统。并根据设备运行工艺要求, 设置了连锁保护功能。设置了应急按钮。同时采用了防烫伤、坠落、触电等相关措施。符合国家安全生产的相关规定。

通过对样机的性能测试及生产试运行, 设备的性能达到设计要求。生产的橡胶沥青指标达到标准要求。

5 橡胶沥青工业试生产

在实验研究的基础上, 采用所研制的胶粉沥青制备工艺和配方, 进行了中试生产。中试生产所得到的产品性能与实验室结果基本吻合, 各性能均满足混合料拌和及路面铺设的要求, 而且性能稳定。

摘要：介绍了橡胶沥青反应机理、反应进程及干法和湿法制备工艺, 对反应温度、反应时间等工艺参数进行了研究, 同时介绍了橡胶沥青的生产设备。

关键词：橡胶沥青,干法,湿法,胶粉

参考文献

[1]王旭东.橡胶沥青及混凝土应用成套技术[M].人民交通出版社, 2008.03.01.

橡胶沥青生产及施工工艺设计 第2篇

根据橡胶沥青的性能特点,介绍橡胶沥青的`生产、混合料配比的设计以及断级配混合料路面的施工工艺,通过对橡胶沥青施工中原材料要求、设备配置、施工工艺和质量控制等方面的分析,提出橡胶沥青施工的控制要点,以供参考.

作 者：李亮 赵毅 韩东明 丁王飞 罗杰 LI Liang ZHAO Yi HAN Dong-ming DING Wang-fei LUO Jie 作者单位：李亮,韩东明,丁王飞,罗杰,LI Liang,HAN Dong-ming,DING Wang-fei,LUO Jie(重庆交通大学土木建筑学院,重庆,400074)

赵毅,ZHAO Yi(重庆交通大学土木建筑学院,重庆400074;河北交通职业技术学院土木工程系,河北 石家庄 050091)

橡胶沥青制备工艺研究 第3篇

关键词：SBS,废橡胶粉,复合改性沥青

1 引言

随着汽车工业的飞速发展, 汽车持有量迅速增加, 越来越多的废旧轮胎形成“黑色污染”, 与此同时带来了大量废旧轮胎的处理问题[1]。通过回收废轮胎生产胶粉, 得到路用沥青的改性剂, 是废轮胎无害化综合利用的有效途径之一, 它集环保与资源再利用于一体[2]。SBS具有优良的性能, 是目前应用最为广泛的道路沥青改性剂[3]。复合改性技术就是利用不同改性剂对沥青高、低温性能的不同改性效果进行复合, 充分发挥各自的优势, 使各改性剂之间相互促进与补充, 同时改善沥青的性能[4]。

本文选用SBS与废橡胶粉作为改性剂对70号沥青进行改性。主要研究了剪切速率、剪切温度、剪切时间、不同掺量对复合改性沥青性能的影响规律。

2 原材料

2.1 沥青

沥青采用壳牌70#基质沥青, 性能指标见表1。

2.2 改性剂

橡胶粉:四川邻水恒源橡胶有限公司生产的30目橡胶粉。

SBS:中国石化巴陵石油化工有限公司的SBS1401 (YH792) 型, 为细长型粒。

3 试验部分

3.1 剪切速率对复合改性沥青性能的影响

为研究剪切速率对复合改性沥青性能的影响, 以SBS掺量5%, 废橡胶粉掺量12%的复合改性沥青为研究对象, 设定剪切时间为1h, 剪切温度为180℃, 改变剪切速率分别为2500r/min、3000r/min、3500r/min、4000r/min、4500r/min, 测定沥青针入度、软化点、延度随剪切速率的变化, 结果如下表2。

由表4可知, 虽剪切速率的增大, 复合改性沥青的针入度小幅下降, 软化点、延度上升。当剪切速率大雨3500r/min时, 沥青性能增加不明显, 故适宜的剪切速率为3500r/min。

3.2 剪切时间对复合改性沥青性能的影响

为研究剪切速率对复合改性沥青性能的影响, 以SBS掺量5%, 废橡胶粉掺量12%的复合改性沥青为研究对象, 设定剪切速率3500r/min, 剪切温度为180℃, 改变剪切时间分别为0.5h、1.0h、1.5h、2.0h, 测定沥青针入度、软化点、延度随剪切时间的变化, 结果如下表3。

由表5可知, 随着剪切时间的增加, 复合改性沥青的针入度减小, 稠度增大;软化点升高;延度小幅升高, 在2h延度有所下降, 这是由于剪切时间太长使沥青老化。由三大指标的裱花可知, 适宜剪切时间为1.0h。

3.3 剪切温度对复合改性沥青性能的影响

为研究剪切速率对复合改性沥青性能的影响, 以SBS掺量5%, 废橡胶粉掺量12%的复合改性沥青为研究对象, 设定剪切速率3500r/min, 剪切时间为1.0h, 改变剪切温度分别为160℃、170℃、180℃、190℃、200℃, 测定沥青针入度、软化点、延度随剪切温度的变化, 结果如下表4。

由表6可知, 随着剪切温度升高, 复合改性沥青的针入度减小, 稠度变大;软化点升高;延度小幅降低, 由于200℃沥青老化, 使得下降幅度增大, 适宜的剪切温度为180℃。

综合考虑, 复合改性沥青的制备工艺如下:剪切速率3500r/min, 剪切时间1h, 剪切温度180℃。

3.4 废橡胶粉掺量对复合改性沥青性能的影响

为研究废橡胶粉掺量对复合改性沥青性能的影响, 设定剪切速率3500r/min, 剪切时间为1.0h, 剪切温度为180℃, SBS掺量5%, 改变废橡胶粉掺量分别为10%、12%、14%、16%, 测定沥青针入度、软化点、延度随废橡胶粉掺量的变化, 结果如下表5。

由表7可知, 随着废橡胶粉掺量的增加, 复合改性沥青的针入度减小, 稠度变大;软化点、延度增大。当废橡胶粉掺量大于12%时, 软化点、延度增幅较小, 且针入度降低幅度变大, 所以废橡胶粉适宜的掺量为12%。

4 结论

(1) 复合改性沥青的适宜制备工艺为:剪切速率3500r/min, 剪切时间1h, 剪切温度180℃。

(2) 废橡胶粉掺量不同, 对沥青的改性效果也有一定的差异。当SBS掺量为5%时, 复合改性沥青的针入度随废橡胶粉掺量的增大而减小, 软化点、延度则随胶粉掺量的增大而增大, 废橡胶粉的适宜掺量为12%。

参考文献

[1]陈丽.废塑料—橡胶粉复合改性沥青混合料试验研究.[D].重庆交通大学硕士论文, 2011.

[2]倪彤元, 戴晓栋, 杨杨等.SBS与废胶粉复合改性沥青性能试验研究, 新型建筑材料, 2009.

[3]公路改性沥青路面施工技术规范 (JTG F40—2004) [P].人民交通出版社, 2005.

橡胶沥青路面施工工艺探讨 第4篇

沥青路面是目前我国公路与城市道路的主要路面结构形式。随着国民经济的发展, 交通运输行业也在迅猛发展, 原有普通沥青混凝土路面的高温稳定性、低温抗裂性、抗老化均已不能满足日益增大的交通流量及重载超载路面性能要求。同时随着我国汽车行业的高速发展, 我国不仅成为全球最大的轮胎生产国, 废旧轮胎的产生量也在急剧增加, 因此废旧橡胶轮胎的再生利用成为人们非常关注的问题。近年来, 随着不少国家将废旧轮胎作为橡胶沥青道路的生产原料, 已经成为废旧轮胎再生利用的一个较佳途径。

橡胶沥青路面由于其具有较好的水稳定性、高低温性能、抗老化、抗反射裂缝、低噪声、平整舒适、抗滑等优点, 必将成为我国今后一段时间内各级新建、改建公路工程的主要路面类型, 而采用什么样的施工工艺的来保证工程质量成为主要要解决的问题。本文结合省道S333省道邮仪段大中修工程的应用, 探讨现场湿法橡胶沥青路面施工工艺。

二、橡胶沥青混合料施工工艺

1. 橡胶沥青拌制

橡胶沥青的拌制根据橡胶粉颗粒加入沥青和集料的先后顺序分为湿法和干法两种生产工艺。由于干法橡胶颗粒与集料及沥青之间不能完全相容, 不易压实, 易造成剥落松散等早期损害, 因此本项目采用现场湿法拌制橡胶沥青, 即将需用的基质沥青 (优质A级70#道路石油沥青) 加热至170℃, 然后将橡胶粉 (规格为40目以下, 纤维比例不超过0.5%, 橡胶粉是沥青重量的18%) 和胶粉沥青反应连接剂 (为橡胶粉的4.5%) 混合均匀后边搅拌边加入沥青中, 最终完成橡胶改性沥青半成品的过程。橡胶沥青核心性能指标粘度主要取决于搅拌温度和搅拌时间这两个生产工艺控制参数, 故搅拌过程中温度控制在170±3℃, 从开始加入橡胶粉、反应连接剂到完全加入时间约为60-90min, 待全部加入后, 搅拌器搅拌60min左右, 搅拌速率为60-100rpm。现场湿法橡胶沥青生产具体流程如图1所示。

橡胶沥青拌制完成后应及时使用, 如遇特殊情况需存储时温度应将至145~155℃, 且存储时间不宜超过3d;再次使用前应加热并检验其指标是否满足技术要求, 另不超过两个加热循环。

2. 橡胶沥青混合料拌合

本项目SMA-13橡胶沥青混合料中所用的集料为镇江茅迪玄武岩, 矿粉为石灰岩矿粉, 4%橡胶粉重量的碳酸钙作为外掺剂。橡胶沥青混合料拌合温度直接影响路面的水稳定性和抗老化性能, 因此拌合前除严格把关集料的各项技术指标外, 各阶段温度控制则是重中之重, 橡胶沥青混合料拌合温度控制建议如表1所示, 其中拌合时间为35~40S, 温度最大不宜超过195℃, 否则为废料。拌合好的橡胶沥青混合料存放时间不宜超过48h, 最好是在24h内使用完, 防止时间过长造成橡胶粉融化, 以致与普通沥青混合料没区别。

3. 橡胶沥青混合料运输

(1) 橡胶沥青混合料可以采用大吨位自卸车来运输, 并且在车厢底部和侧面涂抹隔离剂, 以防止沥青与车厢发生粘连。隔离剂可采用植物油溶液, 但绝不允许使用柴油和水的混合料作为隔离剂。

(2) 采用数字显示插入式热电偶温度计检测橡胶沥青混合料的出厂温度和运到现场的温度。插入深度要大于150mm, 在运料车侧面中部设专用检测孔, 孔口距车厢底部约300mm。

(3) 拌合机向运料车放料时, 汽车应前后移动, 分三堆装料, 以减少离析现象。

(4) 沥青混合料运输车的运量应较拌合能力和摊铺速度有所富余, 摊铺机前方应3~5辆运料车等候卸料。

(5) 连续摊铺过程中, 运料车在摊铺机前10~30cm处停住, 不得撞击摊铺机。卸料过程中运料车应挂空档, 靠摊铺机推动前进。

4. 橡胶沥青混合料摊铺

(1) 摊铺前应检查确认下承层的质量, 清扫待铺工作面;调整并预热摊铺机40~60min, 使熨平板温度达到100℃以上方可摊铺。

(2) 采用具有自动调节厚度及找平的装置的摊铺机, 须具有振动熨平板或振动夯等初步压实装置。普通段落采用2台摊铺机梯队全宽度摊铺, 2台摊铺机前后距离不超过10m, 中间重叠10~15cm。

(3) 摊铺机的速度宜控制在2~4m/min, 应调节至与供料、压实速度相平衡, 保证连续不断的均衡摊铺, 中间不停顿。

(4) 混合料温度在运料车卸料到摊铺机上时均要测量。当路表温度低于15℃时, 不宜摊铺橡胶粉沥青混合料。摊铺时摊铺机料斗内混合料温度宜≥165℃, 刚摊铺好的铺层温度宜≥160℃。摊铺过程中料车应保持覆盖, 以减少混合料的温度散失。

(5) 摊铺的混合料未压实前, 施工人员不得进入踏踩, 一般不用人工整修, 只有在特殊情况下, 需在现场技术主管人员的指导下允许人工找补或更换混合料, 缺陷较严重时予以铲除, 并调整摊铺机或改进摊铺工艺。

5. 橡胶沥青混合料的碾压

(1) 机械组合及碾压遍数

初压时应选择适宜类型的压路机, 以确保面层压实度和横向平整度, 初压用11T以上钢轮压路机紧随摊铺机碾压, 复压以胶轮压路机进行碾压, 应在初压完成后混合料温度降温至130℃左右进行, 终压用较宽的钢轮压路机碾压。压路机的碾压遍数及组合方式依据试铺段确定。压实机械组合、碾压方式可以按照表2中要求。

(2) 碾压速度

压路机应以缓慢而均匀的速度碾压, 压路机的适宜碾压速度需要随着初压、复压、终压及压路机的类型而有所区别, 按表3选用。

(3) 注意事项

压路机静压时相邻辗压带应重叠1/3~1/2轮宽, 不小于1/4轮宽, 振动时相邻碾压常重叠宽度不得超过15~20cm。要将驱动轮面对摊铺机方向, 防止混合料产生推移。压路机的起动、停止必须减速缓慢进行。对初压、复压、终压段落应设置明显标志, 便于司机辨认。对松铺厚度、碾压顺序、压路机组合、碾压遍数、碾压速度及碾压温度应设专岗管理和检查, 做到不漏压、不超压。

三、结语

本文通过对S333省道邮仪段大中修工程中SMA-13橡胶沥青路面施工工艺的详细阐述, 现场检测表明橡胶沥青路面的路用初期性能较好, 为其推广应用提供了一定的参考依据, 而橡胶沥青路面长期路用性能尚需进行跟踪与验证。

参考文献

[1]湿法橡胶沥青路面施工技术规范[R].江苏:江苏省质量技术监督局, 2012.

[2]刘敏, 橡胶沥青混凝土路面施工工艺[J].民营科技, 2011, (4) :226-232.

[3]晏华安.浅谈橡胶沥青混凝土路面施工方法[J].山西建筑, 2010, 36 (30) :306-307.