文摘

近年来,由于汽车工业的发展,越来越多的汽车轮胎,浪费的重用废轮胎已成为迫切需要解决的问题。在这项研究中,浪费的碎橡胶汽车轮胎用于修改沥青橡胶改性沥青做准备,这不仅可以解决使用废轮胎的问题,还有效改善沥青路面的性能。本研究定义了四个内容与不同的橡胶粉改性沥青,也被定义为1 #,2 #,3 #和4 #,分别。四种改性沥青之间的性能差异和基础沥青相比,通过实验来说明橡胶改性沥青的优点。这四个选择橡胶沥青和沥青基础受到粘性韧性试验,表观粘度测试、安全域测试和BBR测试来确定高,橡胶沥青的低温特性。实验数据的分析表明,橡胶改性沥青可以有效改善沥青的低温性能,使沥青有更好的韧性,同时改善沥青的高温剪切阻力。最后,确定添加10%橡胶粉沥青底部有最好的效果。

1。介绍

长期堆积大量的废轮胎会占用土地资源,破坏植被(1,2),可能会引起火灾。这些旧轮胎的分解会造成很多环境问题。如果没有网站处理,填埋是必需的,它会导致污染物土壤渗透问题。据不完全统计和预测,到2030年,旧轮胎的全球年产量将达到12亿(3]。在美国,2.9亿年废轮胎产生2017年(4]。这些轮胎的目的地如下:市场消耗8%,tire-derived燃料消耗43%,人工景观消耗25%,土木工程市场消耗8%,16%被视为无用的浪费在垃圾填埋场5]。作为一个最成功的材料对沥青改性、橡胶有明显的优势。最好有发情的电阻、热抗裂性、抗剪强度、疲劳性能(6- - - - - -8]。此外,橡胶改性沥青具有较好的经济和环境效益9,10]。

为了重用废轮胎,我们将废轮胎橡胶的作用最大化。首先,废轮胎加工成橡胶粉。橡胶粉作为修饰符有益影响橡胶沥青的流变特性。它的组件可以改善沥青的高温性能和抗衰老的性能,提高沥青的粘结效果和矿物材料(11]。国内学者进行深入研究的应用橡胶和styrene-butadiene-styrene composite-modified透水路面的沥青。研究结果表明,改性沥青可以应用于透水沥青路面(12- - - - - -16]。玉等人进行了全面研究橡胶改性针对温拌沥青混合料的性能,结果表明,橡胶能提高针对温拌沥青混合物的抗裂性,可以针对温拌沥青混合物有更长的生命14- - - - - -16]。格洛弗等人研究了橡胶沥青的解散和antivulcanization,发现90%的橡胶沥青溶解在高速剪切下40分钟,在260°C 6.5 h (17]。王用次氯酸钠、激活剂、汽油和柴油橡胶进行预处理,可大大提高橡胶和沥青之间的兼容性。然而,改性沥青仍然具有较高的粘度和高温贮存稳定性差(18]。Takallou等人通过橡胶沥青的提取实验证明,橡胶沥青中有化学反应,但他们中的大多数主要是生理反应(19]。在橡胶沥青橡胶扮演一个重要的成键作用。橡胶沥青powder-modified牛顿剪切流可以增加20% (20.当标本从压力中删除。随着橡胶粉含量的增加,试样的变形减小。Yildirim显示弹性材料的特点(21]。从2005年到2007年,布拉德利j . Putman和Serji n Amirkhanian克莱姆森大学,美国进行了一项研究。深入研究橡胶沥青进行了机理和互动反应和橡胶粉在橡胶沥青的填充效果已确认(22]。

目前,很少有研究对橡胶改性沥青的温度敏感性,和数据和结果相对稀缺。在本文中,我们准备自己废轮胎橡胶powder-modified沥青。它是用来提高沥青路面整体性能根据混合时间决定,混合温度、剪切速度、网格数量的改性沥青和橡胶粉。已筛橡胶粉添加到沥青根据预先确定的内容准备改性沥青。我们进行弯曲流变刚度试验,流变特性测试和粘韧性试验。通过以上测试,两个废轮胎橡胶powder-modified沥青与最好的综合性能终于筛选奠定了良好的基础为后续混合测试。同时,它提供了一个理论依据橡胶沥青的优越性。

2。材料和方法

2.1。实验材料
2.1.1。沥青

根据最新的“公路工程沥青橡胶(jtt798 - 2011)”,基础沥青的生产轮胎橡胶powder-modified沥青可以选择年级50 #,70 #,90 #,110 #道路石油沥青满足JTG F40规定。在该测试中,交通拥挤90 #基质沥青生产的盘锦,辽宁,被选中。它的各种指标如表所示1。

表1
90 #基质沥青性能及技术要求。
2.1.2。轮胎橡胶粉

由于各种修饰符的轮胎橡胶、轮胎具有良好的强度、弹性和耐高温的考验在夏季和冬季低温,下雨,下雪了。与此同时,长期耐用性,以确保其质量。因此,大多数橡胶沥青的制备使用轮胎橡胶粉作为橡胶粉的来源。橡胶沥青准备以这种方式具有较高的性能和质量。本文中使用的橡胶粉的生产方法是常温粉碎。这种方法利用机械外力挤压橡胶在室温下使橡胶表面不均匀,断裂是由于机械破碎。正是因为这断裂的存在。橡胶粉能更全面地吸收光组件基础沥青在沥青的反应,和肿胀反应发生改善连接性能的橡胶粉沥青和橡胶沥青本身的整体性能。本文中使用的废轮胎橡胶粉是40网和60网浪费轮胎胎面橡胶粉由焦作Hongrui橡胶有限公司有限公司生产的橡胶粉生产按照“公路工程沥青橡胶(jtt798 - 2011)”标准。

2.1.3。轮胎橡胶的制备过程Powder-Modified沥青

本文使用一个特别定制的高速剪切乳化剂混合设备。同时,本文使用了一个专门定制的高精度油浴温度控制锅的温度控制设备。这两个设备是用于轮胎橡胶powder-modified沥青的制备。在准备的过程中废轮胎橡胶powder-modified沥青,几个控制参数被改变,不同类型的废轮胎橡胶沥青powder-modified准备。主要参数如下:废轮胎橡胶粉细度(20网,30个网格,网格,50个网格,60目,70目,80目橡胶粉可以进一步筛选获得的);轮胎橡胶粉添加量的基础沥青(5%,10%,15%,20%,25%,和30%);测试搅拌速度(1000 r / min, 4000 r / min, 7000 r / min, 10000 r / min,和13000 r / min);混合温度(155°C, 160°C, 165°C, 170°C, 175°C,和180°C);混合时间(15分钟,30分钟,45分钟,60分钟和75分钟);和最新的应用程序手册的标准测试方法的公路工程沥青和沥青混合物(JTG e20 - 2011)由交通运输部实现2011年的中华人民共和国。沥青的三个基本指标是沥青和改性沥青检测基地。通过绩效评估的三个主要指标,几种类型的废轮胎橡胶powder-modified沥青优越的综合性能被选作准备。最初,我们选择橡胶粉的细度60网。高速剪切后,我们发现,它并不与沥青。最后,我们决定增加50目橡胶粉90 #基质沥青通过许多实验。搅拌温度为165°,剪切速度是7000 r / min,搅拌时间是45分钟。橡胶粉的参数是5%,10%,15%,和20%,分别。他们被定义为1 #,2 #,3 #,4 #。四个橡胶改性沥青的三大指标如表所示2。

表2
三个指标的4种橡胶改性沥青。
2.2。实验方法
2.2.1。粘度Powder-Modified轮胎橡胶沥青的性能测试

在测试期间,恒温水浴是用来控制温度,和测试温度 。这个测试中使用的测试工具是“悉德- 0624沥青粘度测试仪”由上海四天仪器有限公司有限公司的最大装载量仪器1 kN,拉伸加载速率是500毫米/分钟。测试过程如下:(1)在测试前,控制测试温度的恒温水浴 (2)90 #基质沥青和1 #,2 #,3 #,4 #(5种沥青样品)投入反过来,粘性测试仪和测试仪器(3)沥青的粘性测试仪在500毫米/分钟直到拉伸试样破裂或变形达到300毫米,和测试目的

2.2.2。表观粘度Powder-Modified轮胎橡胶沥青的性能测试

在这项研究中,沥青的表观粘度在135°C和175°C被用来画粘温曲线,和粘度时的温度 作为混合温度范围。的温度 被压实成型温度范围。测试步骤如下:(1)烤箱的温度控制 在这个测试的开始(2)准备90 #基质沥青和1 #,2 #,3 #,4 #(5种沥青样品)被放置在表观粘度测试容器反过来,启动和测试时的温度稳定到135°C和175°C的乐器,并记录数据(3)各种沥青的表观粘度在110°C, 120°C, 135°C, 150°C, 160°C, 175°C, 190°C的记录

2.2.3。弯曲蠕变性能测试轮胎橡胶Powder-Modified沥青

弯曲梁流变仪方法略BBR方法,主要基于相关的标准和测试方法由美国制定和材料试验学会(ASTM)和美国国家公路与运输协会(AASHTO)。BBR方法可以用来测量弹性模量和抗弯刚度 价值的原始旋转薄膜烘箱老化沥青老化和压力和评价沥青在低温条件下的弯曲蠕变特性。测试步骤如下:(1)无水乙醇作为恒温浴中,和测试温度范围是0°~ -36°C,精确到±0.1°C(2)沥青样本的大小 (3)打开BBR测试仪,测试负载 ,最初的接触载荷 ,测试时间是240年代(4)测试温度从-12°C和减少每次6°C到抗弯刚度模量大于300 MPa 值小于0.3,停止测试

2.2.4。剪切流变特性的轮胎橡胶Powder-Modified沥青

动态剪切流变仪方法略DSR的方法,这是编译,参照相关标准和测试方法由美国国家公路与运输协会制定(AASHTO)。DSR方法可以测量动态剪切模量和相位角原始旋转薄膜烘箱老化沥青的老化和压力,以评估高温性能和沥青结合料的中、低温疲劳性能。实验步骤如下:(1)乙二醇和水的混合液体作为介质的恒温浴,和测试温度范围是5°~ 85°C,精确到±0.1°C(2)试样的直径板 (3)基础沥青和改性沥青受到两个平行测试,和平均值作为测试结果(4)对于原沥青,测试温度从76°C和增加或减少,每次到6°C 值是大于或等于1.0 kPa,并停止测试

3所示。结果与讨论

3.1。分析沥青粘度的测试结果

摘要标准粘性测试进行了所选的四个轮胎橡胶powder-modified沥青(1 #,2 #,3 #,4 #)和90 #基质沥青。通过测试,基本沥青或改性沥青的粘度和韧性。

轮胎橡胶powder-modified沥青粘度测试结果表中可以看到3和数字1和2。除了4 #改性沥青的粘度指数,1 #,2 #,3 #改性沥青比90 #基质沥青。其中,2 #改性沥青的粘度和韧性最高,其次是1 #,3 #,90 #,4 #粘度最低。它表明在1 #,2 #,3 #改性沥青,轮胎橡胶粉和基础沥青的反应效果更好。轮胎橡胶粉有效地提高基础沥青的粘性和韧性。相对韧性和粘度指数的2 #,韧性比powder-modified轮胎橡胶沥青的粘度是最大,超过50%。韧性比粘度的1 #和4 #轮胎橡胶沥青powder-modified接近90 #基质沥青。1 #的韧性比粘度略大于90 #基质沥青。4 #的韧性比粘度略小于90 #基质沥青。3 #的韧性比粘度轮胎橡胶powder-modified沥青是最小的。

表3
轮胎橡胶沥青powder-modified韧性试验结果。

图1
列图表powder-modified轮胎橡胶沥青的粘性韧性试验。2 #改性沥青的性能明显高于其他沥青样品。

图2
韧性/粘度powder-modified轮胎橡胶沥青的柱状图。

粘性测试载荷变形图中可以找到数据3- - - - - -7。前面部分的曲线是线性弹性区域的面积,和后面的部分曲线是非线性弹性区域的面积。总面积是沥青的粘度。后面的非线性弹性区域的面积是韧性,及其单位N·m。从最大负载的角度,1 #和3 #的最大负载曲线相对比较大,约为240 N。2 #和90 #矩阵的最大负载沥青是大约180 N。4 #最小的负载,大约170 N。从变形程度的角度来看,90年#基质沥青的最大变形,超过10厘米,紧随其后的是2 # 10厘米。1 # 7厘米,3 #和4 #变形最小,约5厘米。的轮胎橡胶粉有效地提高基础沥青的粘度,以及橡胶粉的掺入可以有效降低了沥青混合料低温开裂的概率。


图3
1 #轮胎橡胶powder-modified沥青粘度测试载荷变形图。

图4
2 #轮胎橡胶powder-modified沥青粘度测试载荷变形图。

图5
3 # powder-modified轮胎橡胶沥青粘度测试载荷变形图。

图6
4 #轮胎橡胶powder-modified沥青粘度测试载荷变形图。

图7
90 #基质沥青粘度测试载荷变形图。
3.2。分析沥青旋转粘度测试结果

摘要90 #基质沥青和1 #,2 #,3 #,4 #轮胎橡胶powder-modified沥青进行了测试在110°C, 120°C, 135°C, 150°C, 160°C, 175°C, 190°C的表观粘度。

我们可以看到在桌子上4和数字8和9,无论是基础沥青或轮胎橡胶powder-modified沥青,其表观粘度随测试温度的增加而减小。4 #改性沥青的粘温曲线具有最大的价值。第二是2 #改性沥青的粘温曲线1 #和3 #改性沥青是在中间,和90 #基质沥青的粘温曲线是最小的。这是由于轮胎橡胶粉的良好的高温稳定性。与基础沥青反应后,整体提高改性沥青的高温电阻。橡胶粉沥青改性改善了温度敏感性和改善流阻。橡胶powder-modified沥青的粘度系数高于基础沥青,表明改性沥青具有较高的流动阻力变形。

表4
测试结果的轮胎橡胶powder-modified沥青的表观粘度。

图8
135°C / 175°C轮胎橡胶powder-modified沥青粘温曲线。

图9
轮胎橡胶的粘温曲线powder-modified沥青温度。
3.3。轮胎橡胶Powder-Modified沥青弯曲蠕变试验结果

这个测试采用目前国内先进的TE-BBR-F弯曲梁流变仪。90 #基质沥青和1 #,2 #,3 #,4 #轮胎橡胶沥青powder-modified受到低温弯曲蠕变试验。由于沥青的性质不同,基础沥青测试在-12°C,而轮胎橡胶powder-modified沥青测试在-18°C。测试结果蠕变刚度和弯曲 值对应于60年代。

从实验数据可以发现在桌子上5和数字10和11,无论是轮胎橡胶powder-modified沥青或90 #基质沥青,弯曲蠕变性能随温度变化是一致的。随着测试温度降低,沥青的弯曲蠕变刚度逐渐增加,而 值逐渐降低。沥青的低温性能而言,在相同的测试温度、弯曲蠕变刚度越小,值越大 。这表明沥青的低温变形能力越好,就越能更好抵抗低温收缩变形损坏。相反,如果弯曲蠕变刚度更大,的价值 更小。这表明沥青的低温变形能力越差,温度会发生收缩变形故障较低温度。的低温弯曲蠕变性质1 #,2 #,3 #,4 #改性沥青比90 #基质沥青。其中,2 #轮胎橡胶powder-modified沥青的低温性能最好。橡胶沥青powder-modified可以改善沥青混合料的低温性能和降低沥青的温度敏感性。

表5
轮胎橡胶powder-modified沥青弯曲蠕变试验结果。

图10
轮胎橡胶powder-modified沥青弯曲蠕变刚度曲线。

图11
价值曲线轮胎橡胶powder-modified沥青。
3.4。剪切流变试验结果分析轮胎橡胶Powder-Modified沥青

这个测试使用最先进的宝石- 200 - 903动态剪切流变仪在中国。使用90 #基质沥青的动态剪切流变试验和1 #,2 #,3 #,4 #轮胎橡胶powder-modified沥青、PG分类测试结果4种轮胎橡胶powder-modified沥青。根据不同性质的沥青,测试起价76°C。根据测试和调整温度 从测试获得的价值。每次6°C,直到提高或降低 ,相应的温度是PG分级测试沥青的结果。

可以清楚地发现在表6和图12,当 用作沥青PG分类所需的临界值,PG分类温度1 #,2 #,3 #,4 #轮胎橡胶沥青powder-modified显著高于90 #基础沥青超过10°C。其中,2 #轮胎橡胶沥青powder-modified PG分级温度最高,达到80.80°C,紧随其后的是4 #,3 #,1 #。90 #基础沥青的PG分级温度是最低的,仅为64.86。从提高PG的程度分类温度,2 #轮胎橡胶powder-modified沥青增加最多,为24.6%。4 #,3 #,1 #轮胎橡胶沥青powder-modified范围分别为22.4%,21.1%,和18.2%,分别。轮胎橡胶powder-modified沥青产生这个结果。原因仍然是由于轮胎橡胶粉。轮胎橡胶粉有效地提高基础沥青的高温剪切流变特性。橡胶粉的掺入有效改善沥青的沥青混合料的剪切强度具有更好的剪切强度,可以有效地延长沥青路面的使用寿命。

表6
轮胎橡胶的动态剪切流变试验结果powder-modified沥青。

图12
轮胎橡胶的动态剪切流变试验结果powder-modified沥青。

4所示。结论

摘要90 #基质沥青和1 #,2 #,3 #,4 #轮胎橡胶powder-modified沥青粘度测试和表观粘度,以及弯曲蠕变特性的比较试验和动态剪切流变特性。通过研究结果,可以得出以下结论:(1)在这项研究中,通过粘度测试、蠕变试验,等等,powder-modified橡胶沥青的最佳内容最终确定为10%(2)橡胶沥青powder-modified有效提高基础沥青的低温弯曲蠕变性能的改性沥青有较好的低温变形能力。长期东北季节性冰冻地区冬季低温环境,这种大变形在低温条件下不破坏性能尤为重要。橡胶沥青powder-modified可以有效地减少收缩损伤引起的沥青路面低温和减少长度、宽度、长度和温度收缩引起的裂缝损伤。它可以有效地改善总体性能和长期使用寿命沥青路面在中国东北(3)橡胶沥青powder-modified有效提高基础沥青的高温剪切流变特性,使改性沥青有较好的耐高温剪切变形。夏季高温环境的季节性冰冻地区,东北橡胶powder-modified沥青可以有效降低沥青路面的车辙变形和损伤由于高温和车辆,可以有效改善的整体性能和长期使用寿命沥青路面在中国东北

本文分析了橡胶powder-modified沥青的性能。目前,该方法仍限于macrotest方法使用。进一步的研究将从微级。主要分析沥青的化学成分和微观结构。此外,在本文中使用的橡胶粉是由生产厂家购买。橡胶粉的类型和性质有很大的不同。进一步研究轮胎橡胶粉的自制。分析的影响,由不同类型的轮胎橡胶粉沥青的性质。

数据可用性

使用的实验数据来支持本研究的结果包括在本文中。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。