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摘 要:本文主要从废旧轮胎橡胶粉利用的现状和必然性进行了评述,分析了废旧轮胎橡胶粉改性沥青的改性机理以及主要路用性能,总结废旧轮胎橡胶粉改性沥青存在和注意的问题,论述其良好的发展前景。
关键词:橡胶粉;改性沥青
1、废旧轮胎橡胶粉的利用现状
废旧轮胎是国际公认的影响环境而必须处理的固体废弃物,随着汽车工业的发展,我国废旧轮胎的产出量近几年急剧增长,到2005年,我国报废的轮胎就达到1亿多条,每年产生的废胶量超过200万吨。预计到2010年,我国的汽车保有量将达到7000万辆,废旧轮胎的产生量也将达到2亿条。废旧轮胎具有很强的抗热、抗机械性,将它埋在土地里,100年也不会分解腐烂,若长期露天存放,不仅占用土地,而且会产生大量有毒有害气体,严重污染生存环境,危害人民身体健康。
我国在20世纪80年代开始研制废旧轮胎橡胶粉改性沥青,目前,我国的常温胶粉工业化生产技术已处于国际领先地位,通过此法将废旧轮胎粉碎或研磨成微粒,胶粉无须脱硫,所以生产过程中耗费能源少,不排放废水、废气污染环境。随着废旧轮胎胶粉加工工艺的改善,精细废胶粉的生产成本不断降低,并且对废胶粉改性沥青从特征机理到开发应用均做了大量工作,高等级公路沥青的开发生产已获得重大突破,废旧轮胎胶粉在公路工程中的应用研究已全面开展[1]。
2、废旧轮胎橡胶粉的改性机理分析
橡胶粉的掺入不仅能提高沥青的软化点、高低温性能、抗老化性能,改善低温下的流动性,降低针入度,提高延度(尤其是低温下的延度),而且使沥青的弹性性能也有不同程度的改善。其改性机理如下:
(1)废旧轮胎橡胶粉中各组分对沥青性能的影响。一般废轮胎橡胶粉中含有天然橡胶、合成橡胶、硫磺、碳黑、抗老化剂等组成成分,对改善沥青混凝土的品质都十分有益。
(2)废旧轮胎橡胶粉交联结构对沥青性能的影响。废旧轮胎橡胶粉的来源为废旧轮胎,它是已经硫化(交联)的橡胶,具有空间网状结构,虽经机械粉碎成粉末状,但是其粒子的微观结构仍保持空间网状结构,交联点之间保持着较长的柔性链段、橡胶粉的部分交联段与沥青基质胶团均匀地分布在沥青油中,形成了一个稳定的不易产生分离的相容体系,与橡胶S.P值相近的油蜡组分,会缓慢的扩散浸入橡胶链段的空隙中,使橡胶分子链段松动,脱离以至混溶[2]。
(3)废旧轮胎胶粉掺入到沥青中以后制成橡胶粉与沥青的共混物,成为橡胶改性沥青,目前橡胶粉与沥青之间的相互作用机理仍有其它多种说法:物理共混说、网格填充说以及化学共混说,每种说法各有千秋,这些学说论及的橡胶粉与沥青的相互作用,在其共混过程中都有可能存在,只是程度不同,这与橡胶粉的成分、沥青的品质、添加剂的种类以及加工方式等因素有较密切的关系。
3、废旧轮胎橡胶粉改性沥青存在和注意的问题
存在和应注意的问题如下:
(1)胶粉改性沥青存在的非均匀性和粘度高、难以压实的问题并未提出切实可行的解决方法,而这些问题已被大量应用实践所证明对道路建设是十分不利的。正如Hussain和Robert的研究所指出的:CRM(橡胶粉改性剂)对沥青进行改性的结果导致在混合温度和泵送温度下粘度的增加,因此用CRM改性的沥青会使泵送和热混沥青的压实和混合更困难,易导致道路的空隙率高,粘合剂有可能没有完全润湿集料而引起道路破坏。
(2)拌和橡胶改性沥青会发出大量的臭味,比起一般沥青混凝土超出许多倍,容易引起空气污染问题,现场施工作业时,拌合场必须有废气回收设备,工作人员需做好劳动防护工作。
(3)橡胶改性沥青生产工艺中,除原料、设备外,最重要的是温度控制,橡胶粉改性剂的熔点在180℃左右,基质沥青的加热温度越高,橡胶粉改性剂越容易被溶化、并能加快沥青的溶解速度。但是,沥青的温度过高,沥青容易老化,橡胶粉改性剂会被氧化、焦化、分解、降解,造成使用性能下降,所以基质沥青的温度应控制在165~180℃之间。
4、废旧轮胎橡胶粉改性沥青的发展前景
发展适应重载交通作用或满足特种需求的沥青面层,均需以应用不同改性沥青为前提条件,对于重载交通,特别是超载的沥青路面来讲,车辙是最为常见的病害之一,使用高粘度的改性沥青能够显著提高沥青路面的抗车辙的能力;水泥混凝土桥面需要层间结合良好、密水、抗车辙的沥青混合料,因此需要使用高粘附改性沥青;由于很多道路问题对于改性沥青有特殊要求,要用一种改性沥青来满足所有的需要不太现实的,应该根据不同的需要选择不同的改性沥青。
关键词:橡胶粉;改性沥青
1、废旧轮胎橡胶粉的利用现状
废旧轮胎是国际公认的影响环境而必须处理的固体废弃物,随着汽车工业的发展,我国废旧轮胎的产出量近几年急剧增长,到2005年,我国报废的轮胎就达到1亿多条,每年产生的废胶量超过200万吨。预计到2010年,我国的汽车保有量将达到7000万辆,废旧轮胎的产生量也将达到2亿条。废旧轮胎具有很强的抗热、抗机械性,将它埋在土地里,100年也不会分解腐烂,若长期露天存放,不仅占用土地,而且会产生大量有毒有害气体,严重污染生存环境,危害人民身体健康。
我国在20世纪80年代开始研制废旧轮胎橡胶粉改性沥青,目前,我国的常温胶粉工业化生产技术已处于国际领先地位,通过此法将废旧轮胎粉碎或研磨成微粒,胶粉无须脱硫,所以生产过程中耗费能源少,不排放废水、废气污染环境。随着废旧轮胎胶粉加工工艺的改善,精细废胶粉的生产成本不断降低,并且对废胶粉改性沥青从特征机理到开发应用均做了大量工作,高等级公路沥青的开发生产已获得重大突破,废旧轮胎胶粉在公路工程中的应用研究已全面开展[1]。
2、废旧轮胎橡胶粉的改性机理分析
橡胶粉的掺入不仅能提高沥青的软化点、高低温性能、抗老化性能,改善低温下的流动性,降低针入度,提高延度(尤其是低温下的延度),而且使沥青的弹性性能也有不同程度的改善。其改性机理如下:
(1)废旧轮胎橡胶粉中各组分对沥青性能的影响。一般废轮胎橡胶粉中含有天然橡胶、合成橡胶、硫磺、碳黑、抗老化剂等组成成分,对改善沥青混凝土的品质都十分有益。
(2)废旧轮胎橡胶粉交联结构对沥青性能的影响。废旧轮胎橡胶粉的来源为废旧轮胎,它是已经硫化(交联)的橡胶,具有空间网状结构,虽经机械粉碎成粉末状,但是其粒子的微观结构仍保持空间网状结构,交联点之间保持着较长的柔性链段、橡胶粉的部分交联段与沥青基质胶团均匀地分布在沥青油中,形成了一个稳定的不易产生分离的相容体系,与橡胶S.P值相近的油蜡组分,会缓慢的扩散浸入橡胶链段的空隙中,使橡胶分子链段松动,脱离以至混溶[2]。
(3)废旧轮胎胶粉掺入到沥青中以后制成橡胶粉与沥青的共混物,成为橡胶改性沥青,目前橡胶粉与沥青之间的相互作用机理仍有其它多种说法:物理共混说、网格填充说以及化学共混说,每种说法各有千秋,这些学说论及的橡胶粉与沥青的相互作用,在其共混过程中都有可能存在,只是程度不同,这与橡胶粉的成分、沥青的品质、添加剂的种类以及加工方式等因素有较密切的关系。
3、废旧轮胎橡胶粉改性沥青存在和注意的问题
存在和应注意的问题如下:
(1)胶粉改性沥青存在的非均匀性和粘度高、难以压实的问题并未提出切实可行的解决方法,而这些问题已被大量应用实践所证明对道路建设是十分不利的。正如Hussain和Robert的研究所指出的:CRM(橡胶粉改性剂)对沥青进行改性的结果导致在混合温度和泵送温度下粘度的增加,因此用CRM改性的沥青会使泵送和热混沥青的压实和混合更困难,易导致道路的空隙率高,粘合剂有可能没有完全润湿集料而引起道路破坏。
(2)拌和橡胶改性沥青会发出大量的臭味,比起一般沥青混凝土超出许多倍,容易引起空气污染问题,现场施工作业时,拌合场必须有废气回收设备,工作人员需做好劳动防护工作。
(3)橡胶改性沥青生产工艺中,除原料、设备外,最重要的是温度控制,橡胶粉改性剂的熔点在180℃左右,基质沥青的加热温度越高,橡胶粉改性剂越容易被溶化、并能加快沥青的溶解速度。但是,沥青的温度过高,沥青容易老化,橡胶粉改性剂会被氧化、焦化、分解、降解,造成使用性能下降,所以基质沥青的温度应控制在165~180℃之间。
4、废旧轮胎橡胶粉改性沥青的发展前景
发展适应重载交通作用或满足特种需求的沥青面层,均需以应用不同改性沥青为前提条件,对于重载交通,特别是超载的沥青路面来讲,车辙是最为常见的病害之一,使用高粘度的改性沥青能够显著提高沥青路面的抗车辙的能力;水泥混凝土桥面需要层间结合良好、密水、抗车辙的沥青混合料,因此需要使用高粘附改性沥青;由于很多道路问题对于改性沥青有特殊要求,要用一种改性沥青来满足所有的需要不太现实的,应该根据不同的需要选择不同的改性沥青。