李政興

（山西交通控股集團(tuán)有限公司，山西 太原 030006）

0 引言

霍永高速公路永和至永和關(guān)段工程是國(guó)家高速公路網(wǎng)青蘭高速公路的組成部分，是山西省高速公路網(wǎng)規(guī)劃“三縱十二橫十二環(huán)”第九橫的重要組成部分，是連接山西省霍永高速公路和陜西省延（安）延（川）高速公路的紐帶。設(shè)計(jì)為瀝青混凝土路面，將膠粉添加到瀝青中用于中面層，一方面變廢為寶，減輕廢舊輪胎對(duì)環(huán)境的污染，另一方面可提升路面的使用功能。近幾年，隨著橡膠瀝青性能的提升，已經(jīng)被廣泛研究應(yīng)用[1-2]，但針對(duì)改性劑的研究還較少，且目前對(duì)改性劑的研究較為分散[3-10]。

1 試驗(yàn)研究

采用次氯酸鈉作為膠粉改性劑制備改性橡膠瀝青，將其應(yīng)用于霍永高速公路永和至永和關(guān)段路面工程中面層，對(duì)改性前后橡膠瀝青的性能進(jìn)行了分析。

1.1 材料

1.1.1 基質(zhì)瀝青

試驗(yàn)采用90號(hào)道路石油瀝青，性能指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 基質(zhì)瀝青性能指標(biāo)

1.1.2 膠粉

試驗(yàn)用膠粉的性能指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 膠粉性能指標(biāo)

1.1.3 改性劑

次氯酸鈉溶液呈堿性，是微黃色溶液，在受熱受光下會(huì)快速分解，具有強(qiáng)氧化性。

1.2 次氯酸鈉改性橡膠瀝青的制備

1.2.1 膠粉活化

取一定量膠粉置于托盤中，于60℃烘箱中干燥5 h。將質(zhì)量比為10∶1的膠粉和次氯酸鈉溶液置于燒杯中，攪拌使之充分混合。將燒杯中的混合物倒入托盤中，攤鋪均勻，并于40℃烘箱中放置16 h，得到活化膠粉。

1.2.2 改性橡膠瀝青制備

將基質(zhì)瀝青倒入盛樣容器中攪拌加熱至160℃，加入活化膠粉，繼續(xù)升溫至一定溫度，并在此溫度下攪拌反應(yīng)1 h，得到改性橡膠瀝青。

普通橡膠瀝青則是摻入未活化膠粉，其他試驗(yàn)條件與改性橡膠瀝青相同。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

本文采用90號(hào)瀝青、40目膠粉，在不同摻量、不同溫度下反應(yīng)得到橡膠瀝青，按照規(guī)范測(cè)定改性橡膠瀝青和普通橡膠瀝青的性能指標(biāo)；選用180℃旋轉(zhuǎn)黏度和軟化點(diǎn)作為高溫性能指標(biāo)，5℃延度和25℃針入度作為低溫性能指標(biāo)，并測(cè)定了25℃彈性恢復(fù)性能。

2.1 不同膠粉摻量

為了研究橡膠瀝青性能受膠粉摻量的影響，本文測(cè)定40目膠粉活化前后摻量分別為20%、25%、30%，反應(yīng)溫度為180℃樣品的性能，結(jié)果如表3所示。

表3 不同膠粉摻量改性前后橡膠瀝青性能

2.1.1 高溫性能指標(biāo)

2.1.1.1 180℃旋轉(zhuǎn)黏度

圖1 改性前后橡膠瀝青180℃旋轉(zhuǎn)黏度性能圖

從圖1可以看出，改性前后橡膠瀝青的黏度均隨膠粉摻量的增加而增大，而改性橡膠瀝青的黏度則低于同等摻量下普通橡膠瀝青的黏度，可見(jiàn)次氯酸鈉對(duì)橡膠瀝青起到降黏作用。

2.1.1.2 軟化點(diǎn)

圖2 改性前后橡膠瀝青軟化點(diǎn)性能圖

從圖2可以看出，改性前后橡膠瀝青的軟化點(diǎn)均隨膠粉摻量增加而變大，而改性橡膠瀝青的軟化點(diǎn)則低于同等摻量下普通橡膠瀝青，改性后高溫性能略有降低。

2.1.2 低溫性能指標(biāo)

2.1.2.1 25℃針入度

圖3 改性前后橡膠瀝青25℃針入度性能圖

從圖3可以看出，改性前后橡膠瀝青的針入度均隨膠粉摻量的增加而減小，而改性橡膠瀝青的針入度則低于同等摻量下普通橡膠瀝青，說(shuō)明改性后橡膠瀝青變硬，改性使橡膠瀝青的高溫性能得到提升。

2.1.2.2 5℃延度

圖4 改性前后橡膠瀝青5℃延度性能圖

從圖4可以看出，改性前后橡膠瀝青的延度均隨膠粉摻量的增加而提高，說(shuō)明膠粉摻量越高，低溫性能則越好，改性橡膠瀝青的針入度則高于同等摻量下普通橡膠瀝青，即其低溫性能得到了提高。

2.1.3 彈性恢復(fù)性能

圖5 改性前后橡膠瀝青彈性恢復(fù)性能圖

從圖5可以看出，改性前后橡膠瀝青的彈性恢復(fù)性能均隨膠粉摻量的增加而有所提高，而改性橡膠瀝青的彈性恢復(fù)性能則低于同等摻量下普通橡膠瀝青。膠粉摻量及改性劑對(duì)彈性恢復(fù)性能影響并不明顯。

2.2 不同反應(yīng)溫度

為了研究橡膠瀝青性能受反應(yīng)溫度變化的影響，本文測(cè)定40目膠粉活化前后反應(yīng)溫度分別為170℃、180℃、190℃，膠粉摻量為25%樣品的性能指標(biāo)，結(jié)果如表4所示。

表4 不同反應(yīng)溫度改性前后橡膠瀝青性能

2.2.1 高溫性能指標(biāo)

2.2.1.1 180℃旋轉(zhuǎn)黏度

圖6 不同反應(yīng)溫度改性前后橡膠瀝青180℃旋轉(zhuǎn)黏度性能圖

從圖6可以看出，改性前后橡膠瀝青的黏度均隨反應(yīng)溫度的升高而降低，說(shuō)明隨著溫度的升高，膠粉在高溫?zé)崃ψ饔孟赂着c瀝青發(fā)生反應(yīng)而成為更小的顆粒，從而使橡膠瀝青的流動(dòng)性變大、黏度降低；改性橡膠瀝青隨溫度變化黏度變化幅度稍小，而普通橡膠瀝青隨溫度變化黏度變化更大，說(shuō)明添加了改性劑后，黏度指標(biāo)對(duì)溫度的敏感性降低。

2.2.1.2 軟化點(diǎn)

圖7 不同反應(yīng)溫度改性前后橡膠瀝青軟化點(diǎn)性能圖

從圖7可以看出，改性前后橡膠瀝青的軟化點(diǎn)均隨反應(yīng)溫度的升高而提高，這是由于在較高溫度下，膠粉與瀝青之間反應(yīng)更深入、更易形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，結(jié)合力更強(qiáng)，因此軟化點(diǎn)提高。

2.2.2 低溫性能指標(biāo)

2.2.2.1 25℃針入度

圖8 不同反應(yīng)溫度改性前后橡膠瀝青25℃針入度性能圖

從圖8可以看出，改性前后橡膠瀝青的針入度均隨反應(yīng)溫度的升高而增大，這是由于在較高溫度下，有利于膠粉與瀝青發(fā)生溶脹反應(yīng)，膠粉粒徑變小，橡膠瀝青的流動(dòng)性變大，針入度增大。

2.2.2.2 5℃延度

圖9 不同反應(yīng)溫度改性前后橡膠瀝青5℃延度性能圖

從圖9可以看出，改性前后橡膠瀝青的延度均隨反應(yīng)溫度的升高而提高，且改性橡膠瀝青隨溫度變化的變化值更大，這是由于較高溫度有利于膠粉反應(yīng)，使溶于瀝青中的膠粉分子鏈段數(shù)增加，反應(yīng)后橡膠瀝青的柔韌性得到改善，宏觀表現(xiàn)為延度值的增大，特別是添加改性劑后，其延度增大更為明顯。

2.2.3 彈性恢復(fù)性能

圖10 不同反應(yīng)溫度改性前后橡膠瀝青彈性恢復(fù)性能圖

從圖10可以看出，改性前后橡膠瀝青的彈性恢復(fù)性能均隨反應(yīng)溫度的升高而有所提高，隨溫度升高，橡膠瀝青的柔韌性有所提高，因此彈性恢復(fù)性能更好。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)次氯酸鈉改性橡膠瀝青的性能研究和在霍永高速公路永和至永和關(guān)段路面中面層中的應(yīng)用表明：改性后橡膠瀝青與普通橡膠瀝青有相同的性能變化規(guī)律，隨著膠粉摻量的增加，黏度提高、軟化點(diǎn)變大、延度提高、針入度下降、彈性恢復(fù)性能更好；隨著反應(yīng)溫度提升，黏度降低、軟化點(diǎn)提高、延度增大、針入度增加、彈性恢復(fù)性能更好。與普通橡膠瀝青相比，改性橡膠瀝青的黏度有所降低，更利于施工；軟化點(diǎn)降低，高溫性能略有下降；針入度下降、延度提高，低溫性能得到提升；彈性恢復(fù)性能略有降低。