本發(fā)明屬于橡膠瀝青制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于大溫差環(huán)境下公路路面的橡膠瀝青的制備方法。

背景技術(shù)：

高等級(jí)公路建設(shè)的發(fā)展，對(duì)路面的使用品質(zhì)和功能提出了更高的要求。實(shí)踐表明，舊路面改造中所面臨的技術(shù)問(wèn)題比新建公路瀝青路面要復(fù)雜的多。例如舊路面加鋪中需要注意加鋪層的抗反射裂縫能力、高低溫性能及與舊路面良好的粘結(jié)效果等。不少工程由于這些問(wèn)題處理不當(dāng)，導(dǎo)致公路維修后迅速破壞，造成維修費(fèi)用的巨大浪費(fèi)，甚至陷入年年修、反復(fù)修的困境。對(duì)于以上技術(shù)問(wèn)題，除了改進(jìn)瀝青路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)外，另一個(gè)重要的改進(jìn)措施為采用性能良好的橡膠瀝青。橡膠瀝青由于其優(yōu)良路用性能和對(duì)環(huán)境保護(hù)的特殊意義，日益受到國(guó)內(nèi)工程界的重視。

甘肅、新疆、青海地區(qū)屬中溫帶干旱氣候區(qū)，降雨少、蒸發(fā)量大、日照時(shí)間長(zhǎng)、晝夜溫差顯著、冬春季節(jié)不太明顯，夏季炎熱而冬季寒冷，風(fēng)大砂多，植被稀少，具有典型的大陸性荒漠氣候特征，日溫差較大。根據(jù)氣象資料統(tǒng)計(jì)，該地區(qū)多年平均氣溫6.9℃，極端最低氣溫-31.6℃，路面路表溫度達(dá)-38℃，極端最高氣溫38.4℃，路面路表溫度可達(dá)60℃；該地區(qū)多年平均降水量63.3～86.7mm，在全國(guó)公路氣候自然分區(qū)中屬于西北干旱ⅵ區(qū)。目前，該地區(qū)的公路修建過(guò)程中，由于氣候環(huán)境的特殊性，公路路面采用的橡膠瀝青在-38-60℃的大溫差環(huán)境中存在集料易剝落、瀝青易老化等問(wèn)題，最大缺陷是裂縫多，平均間距較大，裂縫寬度一般為2.5mm左右，且都為橫向貫通基層反射裂縫。

由于在-38-60℃的大溫差環(huán)境中，公路路面應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)制備的橡膠瀝青時(shí)，常常出現(xiàn)集料剝落、瀝青老化，裂縫多、平均間距較大，且都為橫向貫通基層反射裂縫的問(wèn)題，導(dǎo)致這種環(huán)境中的公路陷入年年修、反復(fù)修的困境。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種適用于大溫差環(huán)境下公路路面的橡膠瀝青的制備方法，應(yīng)用該方法制備的橡膠瀝青具有良好的抗高溫和耐低溫性能，且在大溫差環(huán)境下(-38-60℃)集料不易剝落、瀝青不易老化、車(chē)轍淺、裂縫少。

本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是：

一種適用于大溫差環(huán)境下公路路面的橡膠瀝青的制備方法，該方法包括以下步驟：

步驟1：取報(bào)廢的全鋼載重子午線輪胎，常溫下破碎成50×50mm膠塊，經(jīng)兩次搓切成≤10×10mm膠粒并分離鐵質(zhì)和纖維，進(jìn)行首次除鐵，然后在常溫下粉碎、篩選、除纖維制成粒徑為1～3mm的粗膠粉，進(jìn)行再次除鐵，分級(jí)除去纖維后輸送至儲(chǔ)料倉(cāng)，常溫下對(duì)粗膠粉進(jìn)行精細(xì)研磨，得粒徑為30～120目的橡膠粉；

步驟2：瀝青加熱至145-155℃，按基質(zhì)瀝青的質(zhì)量百分比，取橡膠粉18～28％均勻加入所述瀝青中，然后將瀝青的溫度升至165-175℃，再攪拌20-40min，使橡膠粉充分分散到瀝青中；

步驟3：將步驟2所得產(chǎn)品泵送至高速剪切機(jī)，緩慢加熱至溫度為200℃，先低速率10-20r/min下剪切3-5min，然后調(diào)大剪切速率至4500r/min，剪切45-55min；

步驟4：將步驟3所得產(chǎn)品泵送到150℃的發(fā)育罐內(nèi)繼續(xù)發(fā)育90min，獲得成品橡膠瀝青。

進(jìn)一步地，所述步驟1中的橡膠粉中天然橡膠組分的含量和橡膠烴的含量分別是33％和59％。

相比于現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明橡膠瀝青的制備方法簡(jiǎn)單，操作易于控制，所制備的橡膠瀝青具有超高的抗高溫性能和耐低溫性能，用于大溫差環(huán)境下公路路面其集料牢固不易剝落、瀝青老化緩慢、承壓能力強(qiáng)，車(chē)轍淺、裂縫少。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明橡膠粉的制作工藝流程圖。

圖2是本發(fā)明用于大溫差環(huán)境下公路路面的橡膠瀝青的制備工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實(shí)施例1

步驟1：取報(bào)廢的9.00r20型全鋼載重子午線輪胎，常溫下將整胎破碎成50×50mm的膠塊后，經(jīng)破膠機(jī)兩次搓切成10×10mm的膠粒，分離鐵和纖維，進(jìn)行首次除鐵，送入細(xì)碎機(jī)，在常溫下粉碎成粒徑為1～3mm的粗膠粉，再次去除鐵，分級(jí)除去纖維后輸送至儲(chǔ)料倉(cāng)，常溫下對(duì)粗膠粉進(jìn)行精細(xì)研磨，得粒徑30～120目的橡膠粉；

步驟2：取克拉瑪依瀝青(制造單位為中石油克拉瑪依石化有限公司)加熱至145-155℃，按基質(zhì)瀝青的質(zhì)量百分比，取橡膠粉18％均勻加入所述瀝青中，然后將瀝青的溫度升至165-175℃；再攪拌30min，使橡膠粉充分分散到瀝青中；

步驟3：將步驟2所得產(chǎn)品泵送至高速剪切機(jī)，緩慢加熱至溫度為200℃，先低速率10-20r/min下剪切3-5min，然后調(diào)大剪切速率至4500r/min，剪切45-55min；

步驟4：將步驟3所得產(chǎn)品泵送到150℃的發(fā)育罐內(nèi)繼續(xù)發(fā)育90min，獲得成品橡膠瀝青。

實(shí)施例2

步驟1：取報(bào)廢的10.00r20型全鋼載重子午線輪胎，常溫下將整胎破碎成50×50mm的膠塊后，經(jīng)破膠機(jī)兩次搓切成10×10mm的膠粒，分離鐵和纖維，進(jìn)行首次除鐵，送入細(xì)碎機(jī)，在常溫下粉碎成粒徑為1～3mm的粗膠粉，再次去除鐵，分級(jí)除去纖維后輸送至儲(chǔ)料倉(cāng)，常溫下對(duì)粗膠粉進(jìn)行精細(xì)研磨，得粒徑30～120目的橡膠粉；

步驟2：取克拉瑪依瀝青(制造單位為中石油克拉瑪依石化有限公司)加熱至145-155℃，按基質(zhì)瀝青的質(zhì)量百分比，取橡膠粉24％均勻加入所述瀝青中，然后將瀝青的溫度升至165-175℃，再攪拌20min，使橡膠粉充分分散到瀝青中；

步驟3：將步驟2所得產(chǎn)品泵送至高速剪切機(jī)，緩慢加熱至溫度為200℃，先低速率10-20r/min下剪切3-5min，然后調(diào)大剪切速率至4500r/min，剪切45-55min；

步驟4：將步驟3所得產(chǎn)品泵送到150℃的發(fā)育罐內(nèi)繼續(xù)發(fā)育90min，獲得成品橡膠瀝青。

實(shí)施例3

步驟1：取報(bào)廢的12.00r20型全鋼載重子午線輪胎，常溫下將整胎破碎成50×50mm的膠塊后，經(jīng)破膠機(jī)兩次搓切成10×10mm的膠粒，分離鐵和纖維，進(jìn)行首次除鐵，送入細(xì)碎機(jī)，在常溫下粉碎成粒徑為1～3mm的粗膠粉，再次去除鐵，分級(jí)除去纖維后輸送至儲(chǔ)料倉(cāng)，常溫下對(duì)粗膠粉進(jìn)行精細(xì)研磨，得粒徑30～120目的橡膠粉；

步驟2：取克拉瑪依瀝青(制造單位為中石油克拉瑪依石化有限公司)加熱至145-155℃，按基質(zhì)瀝青的質(zhì)量百分比，取橡膠粉28％均勻加入所述瀝青中，然后將瀝青的溫度升至165-175℃，再攪拌40min，使橡膠粉充分分散到瀝青中；

步驟3：將步驟2所得產(chǎn)品泵送至高速剪切機(jī)，緩慢加熱至溫度為200℃，先低速率10-20r/min下剪切3-5min，然后調(diào)大剪切速率至4500r/min，剪切45-55min；

步驟4：將步驟3所得產(chǎn)品泵送到150℃的發(fā)育罐內(nèi)繼續(xù)發(fā)育90min，獲得成品橡膠瀝青。

按上述實(shí)施例1-實(shí)施例3中步驟1獲得的橡膠粉中天然橡膠組分的含量和橡膠烴的含量分別是33％和59％。該膠粉的加熱減量≤1.0％、鐵含量≤0.03％、纖維含量≤0.1％、體積密度260～460kg/m³、灰分≤8％、丙酮抽出物≤8％、橡膠烴含量≥42％、炭黑含量≥26％。

效果實(shí)施例

1、本發(fā)明在生產(chǎn)橡膠粉的原材料上嚴(yán)格選用全鋼載重子午線輪胎，由于常溫法生產(chǎn)的橡膠粉相比冷凍法生產(chǎn)的橡膠粉具有更大的表面積，并且用于生產(chǎn)橡膠瀝青時(shí)，該橡膠粉更容易與瀝青發(fā)生物理、化學(xué)反應(yīng)，因此本發(fā)明在常溫下采用橡膠細(xì)碎與精細(xì)研磨工藝相結(jié)合的機(jī)械方法，得到表面活性高，比表面積高，含氧基團(tuán)含量高并與聚合物材料、瀝青和混凝土具有良好相容性的橡膠粉。

2、橡膠粉化學(xué)成分測(cè)定

瀝青在使用過(guò)程中常會(huì)出現(xiàn)老化現(xiàn)象，在中國(guó)西部，瀝青老化主要體現(xiàn)在太陽(yáng)光中強(qiáng)烈的紫外線輻射導(dǎo)致的高分子材料老化，而決定瀝青抗紫外老化最關(guān)鍵的因素就是瀝青本身的化學(xué)組成。因此，對(duì)本發(fā)明制備的橡膠粉進(jìn)行化學(xué)成分測(cè)定，另外，選取市面上銷售的煜邦橡膠粉和山西橡膠粉做對(duì)照，通過(guò)物理檢測(cè)、化學(xué)檢測(cè)以及紅外分析測(cè)得結(jié)果如下表1所示。

表1不同橡膠粉的化學(xué)成分及指標(biāo)

由表1的測(cè)定結(jié)果可知，本發(fā)明制備的橡膠粉中丙酮抽出物為7％，市售煜邦橡膠粉和山西橡膠粉中丙酮抽出物分別為12％和18％，本發(fā)明制備的橡膠粉中橡膠烴含量為59％，市售煜邦橡膠粉和山西橡膠粉中橡膠烴含量分別為45％和42％，本發(fā)明制備的橡膠粉中天然橡膠的含量是33％，市售煜邦橡膠粉和山西橡膠粉中天然橡膠含量分別為26％和20％。由于本發(fā)明制備的橡膠粉中天然橡膠的含量高，而天然橡膠含量高能有效提高了抗紫外老化能力，對(duì)于延緩瀝青的老化有積極地作用。

3、橡膠瀝青的混合料進(jìn)行高溫和低溫性能試驗(yàn)

將本發(fā)明制備的橡膠瀝青制成橡膠瀝青混合料進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)過(guò)程中采用現(xiàn)有的橡膠瀝青混合料做對(duì)照試驗(yàn)。

(1)高溫性能采用車(chē)轍試驗(yàn)評(píng)價(jià)，試驗(yàn)條件為：溫度60±1℃，壓強(qiáng)0.7±0.05mpa，在該試驗(yàn)條件下進(jìn)行車(chē)轍試驗(yàn)，車(chē)轍動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2車(chē)轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度

(2)低溫抗裂性能實(shí)驗(yàn)采用小梁試驗(yàn)，進(jìn)行低溫性能評(píng)價(jià)，試驗(yàn)條件：溫度-20℃，速率50mm/min，試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3小梁彎曲試驗(yàn)結(jié)果

從表2和表3可以看出：在60±1℃、0.7±0.05mpa試驗(yàn)條件下，現(xiàn)有的橡膠瀝青混合料的車(chē)轍動(dòng)穩(wěn)定度為3290次/mm，略高于目前公路的車(chē)轍動(dòng)穩(wěn)定度要求3000次/mm，而本發(fā)明橡膠瀝青制成的橡膠瀝青混合料的車(chē)轍動(dòng)穩(wěn)定度高達(dá)5148次/mm；在溫度-20℃的小梁試驗(yàn)中，本發(fā)明橡膠瀝青制成的橡膠瀝青混合料的小梁彎曲試驗(yàn)的破壞應(yīng)變?yōu)?001.6με，現(xiàn)有的橡膠瀝青混合料的小梁彎曲試驗(yàn)的破壞應(yīng)變?yōu)?713.8με，略低于破壞應(yīng)變要求2800με。因而采用本發(fā)明橡膠瀝青制成的橡膠瀝青混合料的車(chē)轍動(dòng)穩(wěn)定度和低溫破壞應(yīng)變性能均高于現(xiàn)有的橡膠瀝青混合料的車(chē)轍動(dòng)穩(wěn)定度和低溫破壞應(yīng)變性能，完全滿足-38-60℃大溫差范圍下橡膠瀝青的性能指標(biāo)要求，說(shuō)明本發(fā)明制備的橡膠瀝青具有良好的抗高溫性能和耐低溫性能，能適用于大溫差環(huán)境下的公路路面。

4、水穩(wěn)定性能試驗(yàn)

通過(guò)浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)對(duì)采用本發(fā)明制成的橡膠瀝青混合料和現(xiàn)有的橡膠瀝青混合料進(jìn)行水穩(wěn)定性能試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4和表5。

表4浸水馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

表5凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果

表4和表5表明，采用本發(fā)明橡膠瀝青制成的橡膠瀝青混合料浸水馬歇爾的殘留穩(wěn)定度為88.3％，現(xiàn)有的橡膠瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度85.5％，浸水馬歇爾的殘留穩(wěn)定度大則其受水損害時(shí)抵抗剝落的能力更強(qiáng)；凍融劈裂試驗(yàn)中，采用本發(fā)明橡膠瀝青制成的橡膠瀝青混合料的劈裂強(qiáng)度為85.3％，比現(xiàn)有的橡膠瀝青混合料的劈裂強(qiáng)度(81.1％)大。由此可見(jiàn)，采用本發(fā)明橡膠瀝青制成的橡膠瀝青混合料的水穩(wěn)定性更好。

5、抗疲勞性能試驗(yàn)

采用四點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)，進(jìn)行疲勞性能評(píng)價(jià)，采用的應(yīng)變?yōu)?00με。疲勞試驗(yàn)條件的溫度為15℃，當(dāng)模量降低到初始模量50％時(shí)的疲勞次數(shù)，試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。

表6疲勞試驗(yàn)結(jié)果(15℃)

表6顯示，應(yīng)變300με，溫度15℃，模量降低到初始模量50％時(shí)采用本發(fā)明橡膠瀝青制成的橡膠瀝青混合料的疲勞循環(huán)次數(shù)可達(dá)246868次，現(xiàn)有的橡膠瀝青混合料的疲勞循環(huán)次數(shù)則為198491次，疲勞循環(huán)次數(shù)多，表明其抗疲勞性能良好，其抗反射裂縫能力更強(qiáng)，能有效克服路面瀝青裂縫多的問(wèn)題，因而采用本發(fā)明橡膠瀝青制成的橡膠瀝青混合料能適用于裂縫較多的區(qū)域。

通過(guò)上述試驗(yàn)結(jié)果及分析可知，本發(fā)明制備的橡膠瀝青具有良好的耐高溫和抗低溫性能，能應(yīng)用于-38-60℃的大溫差環(huán)境的公路建設(shè)中，其抗反射裂縫能力強(qiáng)，能有效解決公路瀝青裂縫多的問(wèn)題。另外，本發(fā)明在瀝青中加入橡膠粉，而橡膠粉則采用常溫下橡膠細(xì)碎與精細(xì)研磨工藝相結(jié)合的機(jī)械方法，橡膠粉中天然橡膠組分的含量和橡膠烴的含量分別達(dá)33％和59％，使得最終得到的橡膠瀝青在應(yīng)用中不易剝落，老化速度慢，水穩(wěn)定性能好。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。