橡胶改性沥青

一种把废旧轮胎制成的胶粉

橡胶改性沥青（Asphalt Rubber,简称AR）是一种把废旧轮胎制成的胶粉，作为改性剂添加到基质沥青中，在一个专门的特殊设备中，经高温、添加剂和剪切混合等一系列作用制成的新型的优质复合材料。能使路面的使用寿命提高、降低噪声、减轻震动、提高热稳定性和热开裂性、提高抗结冰性。

基本介绍

定义

橡胶粉改性沥青（Asphalt Rubber,简称AR）是一种新型的优质复合材料。它在重交沥青与废旧轮胎橡胶粉和外加剂的共同作用下，橡胶粉通过吸收沥青中的树脂，烃类等多种有机质，经过一系列的物理和化学变化，使胶粉湿润，膨胀，粘度增大，软化点提高，并兼顾了橡胶和沥青的粘性，韧性，弹性，从而提高了橡胶沥青的路用性能。

“橡胶粉改性沥青”是指把废旧轮胎制成的胶粉，作为改性剂添加到基质沥青中，在一个专门的特殊设备中，经高温、添加剂和剪切混合等一系列作用制成的黏合材料。

橡胶粉改性沥青的改性原理是轮胎橡胶粉粒在充分拌合的高温条件下与基质沥青充分熔胀反应形成的改性沥青胶结材料。橡胶粉改性沥青对基质沥青的使用性能有很大的改善，且优于目前常用的改性剂SBS、SBR、EVA等制成的改性沥青。鉴于它优良的使用性能和对环保的巨大贡献，有专家预言：橡胶粉改性沥青有望取代SBS改性沥青。

优点

在公路和高速公路的建设中可将胶粉加到沥青中。这种应用起初不作为消耗废轮胎的出路，而是为了提高沥青的性能以达到与含有新弹性体的高质量沥青相近的性能。将胶粉加到沥青中的优点包括降低了路面开裂的倾向（尤其是在寒冷地区），提高了路面的耐久性、耐水性及石子的稳定性。橡胶改性沥青更耐用，平均起来比传统沥青混合物使用寿命长7年。

用于改性沥青的橡胶是具有高弹性的高聚物,在基质沥青中加入硫化胶粉,能达到甚至超过苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物改性沥青同样的效果。胶粉改性沥青的特点包括:

1、针入度减小,软化点提高,黏度增大,说明沥青高温稳定性提高,对夏季行车的路面车辙、推挤现象有改善。

2、温度敏感性降低。在温度较低时,沥青变脆使路面发生应力开裂;在温度较高时,路面变软,受承载车辆作用而变形。而用胶粉改性后,沥青的感温性得到改善,抗流动性提高,橡胶粉改性沥青的黏度系数大于基质沥青,说明改性后的沥青有较高的抗流动变形能力。

3、低温性能得到改善。胶粉可提高沥青的低温延度,增加沥青的柔韧性。

4、黏附性增强。由于石料表面黏附的橡胶沥青膜厚度增加,可提高沥青路面抗水侵害能力,延长路用寿命。

5、降低噪声污染。

6、增加车辆轮胎与路面的抓着性,提高行驶安全。

缺点

但是，这样使用胶粉使沥青的成本额外提高了，而且胶粉加到沥青中使沥青混合物更难处理（容易黏结），增加了操作时间。有时候含有大量胶粉的沥青在熔化过程中容易着火，因此建议橡胶改性沥青中胶粉的含量应低于10%。

沥青分类

丁苯橡胶改性沥青

丁苯橡胶改性沥青是丁苯橡胶与沥青的混合物。在沥青中掺入2~3%的丁苯橡胶，能使混合物在零下三十摄氏度时仍有弹性变形现象；且在零摄氏度时仍有很大强度。这种改性沥青的耐磨性和抗老化性能较佳，对酸、碱、水、臭氧也都有较好的耐受能力。丁苯橡胶改善了沥青的延伸性，提高了针入度。掺入法有：

(1)乳液法：用丁苯胶乳直接掺入沥青中使用；

(2)溶剂法：在异辛烷中溶入10%的丁苯橡胶，再和直镏沥青按1：1重量比在90摄氏度的环境下置于加热器中混合，再于180摄氏度蒸发溶剂，制得针入度为92的改性沥青。这种改性沥青是良好的防水材料。

丁腈橡胶改性沥青

丁腈橡胶改性沥青丁腈橡胶与沥青的混合物。丁腈橡胶是由丁二烯和丙烯腈在乳液中制成的共聚物。它有较高的耐热性，可在130~-150摄氏度的环境中使用，且其耐汽油及脂肪烃油类的性能很优异。制作法大多以丁腈乳胶的方式掺入乳化沥青中，以提高沥青的耐热、耐寒、耐油、耐化学腐蚀的性能和粘结性。这种改性材料是良好的防水材料。

天然橡胶改性沥青

天然橡胶改性沥青由混溶性较好的天然橡胶与石油沥青制成的混合物。这种改性沥青在较高温度时热稳定性好，变形很小；低温时仍有一定弹性和塑性，可以避免一般石油沥青在低温下容易产生的脆性和易裂性。配制时先行搅拌，使橡胶分散在液体碳氢化合物中，然后再将此胶乳和硬质沥青混合，使混合物达到所需的针入度。这种改性沥青是良好的防潮、防漏、耐气候变化及温度变化的防水材料。

老化影响

对物理性能的影响

通常在热老化条件下，沥青的变化趋势是变硬，表现为针入度降低。老化使三种改性沥青的软化点均升高。在70℃老化条件下，SBS改性沥青的软化点变化不大，SBR改性沥青的软化点则升高较多，而在100℃老化条件下，三种改性沥青的软化点均以较快的速度上升，但SBS改性沥青软化点的增幅仍然是最小的。这表明SBR改性沥青比SBS改性沥青易于老化。两种SBR改性沥青相比较，在100℃时，溶剂法制备的改性沥青软化点增幅大，这是因为在温度低时，SBR改性沥青中残留的溶剂挥发性较小，对老化无明显影响，而温度高时，残留溶剂挥发性提高，导致改性沥青的老化迅速增加。

对形貌的影响

在老化的过程中沥青内部结构的变化通常会引起其微观结构形貌的改变。目前在沥青的微观结构形态研究方面，光学显微镜是应用非常广泛的仪器。沥青中聚合物形貌的变化可以通过光学显微镜的观察来进行定性的分析，通过光源发出的自然光照向压成薄片的沥青样品，使得沥青中与背景有较大反差的聚合物颗粒在目镜中成像，通过调节目镜的焦距和采用适当的物镜的放大倍数可以清晰地观察到沥青中聚合物的形貌。光学显微镜在使用过程中不需要特别制样，这样对仪器本身不会造成污染，与采用其他观察沥青形貌的方式相比，采用光学显微镜具有直观、便捷的特点。

对化学结构的影响

在热氧老化作用下，改性沥青中聚合物和沥青均会发生氧化反应，使得改性沥青中含氧官能团增多，红外光谱中羰基吸收峰的面积会增加，采用羰基吸收峰相对面积的变化可以评价改性沥青的老化程度。对于SBR改性沥青，在老化过程中由于聚合物的降解使得烯烃的含量减少，因而丁二烯双键上C-H弯曲振动吸收峰的相对面积会减小，因此通过丁二烯中C-H吸收峰面积的变化可评价沥青中SBR的降解程度。

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