INTERACTION OF ASPHALT WITH GROUND TIRE RUBBER

ABSTRACT

This study characterizes the interaction of asphalt cement with ground tire rubber (GTR) using rheological tests, chemical characterization tests, settling and rubber dissolution tests. Curing time and temperature, mixing rate, rubber mesh size are important factors that affect the rubber depolymerization rate. The obtained high cure asphalt-rubber binders are homogeneous, compatible and have non-detrimental viscosity at hot-mix temperatures, while still being viscous and elastic at rutting temperatures and less stiff at cold temperatures than base asphalt.     

微波对胶粉与沥青交互作用的影响

制备了不同微波时间处理的胶粉改性沥青,用凝胶渗透色谱测定了微波处理胶粉的甲苯抽出物的相对分子质量分布,采用溶剂抽提法将胶粉改性沥青的胶粉相与沥青相分离,用热重分析考察胶粉的交联度和橡胶烃含量的变化。结果表明,胶粉改性沥青的性质与其甲苯中的溶解度有明显的联系;经过5 min微波处理的胶粉,在沥青中的降解程度最高,胶粉在沥青中破碎形成带状结构,其制备的改性沥青的延度和针入度最高,软化点稍低;微波处理时间为5 min时胶粉中的部分大分子发生解交联,产生中等大小的分子,而继续延长微波处理时间到6 min,使5 min时形成的中等分子又重新与大分子反应连接。沥青中胶粉的交联度随微波时间延长先减小后增加,4 min时达到最大,而橡胶烃含量随微波时间延长先减小后增加,5 min时达到最小。胶粉交联度的减小有利于沥青中轻组分溶胀进入胶粉内部,使沥青中重组分相对含量提高,沥青变硬。而胶粉中降解产生的小分子,进入沥青后,使沥青变软,并且在胶粉和沥青之间形成界面层增强了二者的作用力。     

废橡胶改性沥青的储存稳定性研究

研究了维他连接剂(TOR)、多聚磷酸(PPA)、硫化交联体系(硫磺、稳定剂及硫化促进剂)和原料基质沥青对改性沥青储存稳定性的影响。结果表明：使用TOR和PPA可在一定程度上降低改性沥青的离析软化点差,改善改性沥青的储存稳定性;在硫化体系中,硫磺及稳定剂的加入可改善改性沥青的储存稳定性,且其加入量都有最佳值,促进剂的复合配伍有利于提高改性沥青的储存稳定性;基质沥青对改性沥青的储存稳定性影响较大,基质沥青的芳香度高时,有利于胶粉在沥青中的溶胀,有助于体系中发生脱硫降解和交联反应,达到良好的改性效果。     

沥青橡胶乳液破乳机理研究

详细分析沥青橡胶乳液破乳过程的前提下，对其破乳机理进行了深入的研究，指出了乳化剂是影响两类乳液破孔机理不同的关键因素，并指出了乳液中沥青、橡胶分布均匀性与沥青橡胶膜结构的关系及对橡胶改性效果的影响。     

现场拌和法丁苯胶乳改性沥青混合料橡胶均匀度考察试验

用红外光谱仪对胜利炼油厂开发的现场拌和法丁苯胶乳改性沥青混合料胶含量分布进行了测定，结果表明，胶乳在拌和法机经较短的时间拌合（１０ｓ左右）可比较均匀地分布在混合料中，其精度能够满足实际应用的需求。     

沥青橡胶乳液稳定机理研究

使用性能较好的沥青橡胶乳液的制备必须同时满足下列条件：沥青乳液和橡胶乳液的乳化剂类型一致，乳化剂亲水亲油平衡值一致，密度一致，酸碱性一致，表面张力一致．同时还必须满足两个基本要求：相容性好；符合路用要求。     

微波胶粉比表面积对橡胶沥青流变性能的影响

通过考察不同微波辐射时间对胶粉活化处理并制备胶粉改性沥青的效果,研究微波辐射对胶粉表观特性与其改性沥青流变性能的影响。采用气体吸附仪、动态剪切流变仪分别测定胶粉活化前后的比表面积及改性沥青的流变性能,并将胶粉的比表面积与沥青流变性能进行关联。在此基础上,结合扫描电镜,从微观角度揭示活化胶粉对沥青流变性能的影响机理。结果表明:在测定时间内,微波辐射使得胶粉表面变得蓬松,孔隙增多,比表面积增长显著;一定时间范围内(60～120s)的微波辐射对胶粉改性沥青的高温抗车辙能力有显著影响;胶粉微波活化后其比表面积与改性沥青流变性能之间有很好的相关性,胶粉比表面积越大,其复数剪切模量越大,相位角越小,沥青的高温抗变形能力越好。     

苯乙烯焦油对橡胶改性沥青性能的影响

实验以辽河油田生产的沥青为原料,加入橡胶粉和苯乙烯焦油,以高速剪切法制备改性沥青。考察了橡胶粉和苯乙烯焦油对沥青性能的影响,并对改性沥青进行老化实验。确定最佳橡胶粉质量分为15%,并向质量分数为15%橡胶改性沥青中加入苯乙烯焦油,使橡胶粉可在沥青中充分溶胀,提高橡胶沥青的使用性能。实验表明,苯乙烯焦油的加入可提高橡胶改性沥青的性能,此时沥青的软化点可达39.7℃,沥青的针入度可以达11(0.1mm),延度为121cm,符合140号道路沥青标准。老化实验表明,改性沥青老化后橡胶粉有聚结和析出。     

油品组成对废橡胶改性沥青性能的影响

以催化裂化油浆(FCC)和糠醛抽出油(FEO)为原料,利用溶剂萃取法来减少油品中的饱和分质量分数。分别以萃取前后的油品作为改性沥青相容剂,对比了在预混工艺下经四种相容剂制备的改性沥青的性能。采用凝胶色谱、元素分析和核磁共振分析手段,对油品的相对分子质量、元素组成和组成结构进行了表征。实验结果表明,胶粉经两种萃取油预处理后制备的改性沥青的5℃延度和高温存储稳定性显著得到改善。FEO的萃取油中因含有相对较多与沥青相容性好的稠环芳烃以及对橡胶有较好溶胀作用的大环烷烃,采用其所制备的改性沥青的高温存储稳定性最好。     

发育时间对橡胶沥青性能的影响研究

制备了不同发育时间的胶粉改性沥青样品,并通过动态剪切流变仪（DSR）和弯曲梁流变仪（BBR）等对其进行分析。用得到的高温指标（黏度、软化点、车辙因子等）和低温指标（延度、蠕变劲度）分析发育时间对胶粉改性沥青性能的影响。结果表明：胶粉改性沥青样品的高温性能和低温性能均较好;但随发育时间的增加,高温性能和低温性能有所下降,温度敏感性变大,胶粉和沥青的相容性变好,热储存稳定性变好。     

橡胶粉的溶解度对改性沥青性质的影响

研究了橡胶粉溶解度对橡胶粉改性沥青的动态剪切流变性质和低温蠕变性质的影响。研究结果表明，随着溶解度的增加，改性沥青60℃和135℃的粘度降低，58℃复合模量降低，相角增加，低温蠕变劲度和蠕变劲度斜率随溶解度的增加变化不大。与基质沥青相比，橡胶粉的加入改善了沥青的抗车辙能力，弹性响应加强，低温性质得到较大程度的改善。     

AN INVESTIGATION OF OXIDATIVE CURING ON THE PROPERTIES OF HIGH CURE ASPHALT RUBBER

Air blowing is combined with high temperature-high shear mixing to produce a high cure asphalt rubber that differs in several important ways from conventional asphalt rubber material. It has excellent grade-span, good settling properties and low high-temperature 135°C (275°F) viscosity, important characteristics for easy use as a binder in dense-graded mixes. These properties are related to curing conditions, rubber mesh and asphalt composition. The grade span is very dependent on asphalt composition and the extent of air oxidation but relatively insensitive to other curing variables and to mesh size. Settling is dependent on the extent of oxidation, original mesh size and the degree of high shear mixing.     

AN INVESTIGATION OF OXIDATIVE CURING ON THE PROPERTIES OF HIGH CURE ASPHALT RUBBER

Air blowing is combined with high temperature-high shear mixing to produce a high cure asphalt rubber that differs in several important ways from conventional asphalt rubber material. It has excellent grade-span, good settling properties and low high-temperature 135°C (275°F) viscosity, important characteristics for easy use as a binder in dense-graded mixes. These properties are related to curing conditions, rubber mesh and asphalt composition. The grade span is very dependent on asphalt composition and the extent of air oxidation but relatively insensitive to other curing variables and to mesh size. Settling is dependent on the extent of oxidation, original mesh size and the degree of high shear mixing.     

废橡胶粉/SBS复合改性沥青制备研究

以SK AH-70为基质沥青,外掺废胶粉和SBS,采用高速剪切法制备复合改性沥青。通过正交实验考察了沥胶比、糠醛抽出油掺量和稳定剂掺量对沥青性能的影响,确定最优条件为:沥胶比为3,糠醛抽出油加入量4%,稳定剂加入量3‰。在最优条件下制备的复合改性沥青软化点为61.0℃,5℃延度为30.0 cm,弹性恢复为85%。废胶粉/SBS复合改性沥青的性能明显优于胶粉改性沥青,而稍低于SBS改性沥青,但是其成本低廉、易于施工,并且性能达到SBS改性沥青的相关要求,具有良好的应用前景。     

油浆改质沥青与其SBS改性沥青性质关联研究

以70号沥青、减压渣油和催化裂化油浆为原料，制备配制沥青原料、油浆改质沥青和SBS改性油浆改质沥青，分析其性质和族组成，探讨了油浆改质沥青性质对SBS改性沥青性质的影响，并结合荧光显微照片，考察了SBS在油浆改质沥青中的分散状态和微观结构。结果表明：芳香分含量较高时，油浆改质沥青的性能较好，SBS与其相容性也较好，从而能够制备出性能较好的SBS改性油浆改质沥青；SBS改性缩合油浆改质沥青的性质优于SBS改性油浆改质沥青的性质，且达到了SBS改性沥青I-D级标准。     

水滑石/废橡胶粉复合改性沥青的制备及其性能研究

以克拉玛依90号沥青作为基质沥青、废橡胶粉和水滑石（LDHs）作为改性剂,制备了LDHs/废橡胶粉复合改性沥青,在废橡胶粉加入量不变的条件下,考察LDHs加入量对复合改性沥青的物理性能、抗紫外老化性能和流变性能的影响。结果表明：当废橡胶粉加入量（w）为15%时,随着LDHs的加入,复合改性沥青的软化点升高,针入度和延度有所下降,两种改性剂相互结合,使复合改性沥青的物理性能得到改善,并且满足国家聚合物改性沥青标准的要求,考虑到改性剂成本,选取LDHs加入量（w）为3%～4%;LDHs的加入使复合改性沥青的软化点增量减小,残留针入度比和延度保留率上升,表明LDHs可明显提高复合改性沥青的抗紫外老化性能;LDHs的加入可使复合改性沥青复数模量和车辙因子增加,相位角下降,说明LDHs可提高复合改性沥青的抗车辙性能。     

MODIFICATION OF ASPHALT BY CHEMICAL TREATMENT WITH SULPHUR

The Theological properties of asphalt of different chemical compositions were assessed after treating them with sulphur at various reaction conditions. To correlate the observed alterations in the physical properties of the products with changes in the chemical composition, a study on model compounds was conducted to throw some light on this issue.     

MODIFICATION OF ASPHALT BY CHEMICAL TREATMENT WITH SULPHUR

Abstract

The Theological properties of asphalt of different chemical compositions were assessed after treating them with sulphur at various reaction conditions. To correlate the observed alterations in the physical properties of the products with changes in the chemical composition, a study on model compounds was conducted to throw some light on this issue.     

减压渣油掺兑沥青的减粘裂化

为了解决脱油沥青的出路问题，以减压渣油掺兑不同比例的脱油沥青为原料，采用上流式减粘裂化工艺进行减粘裂化反应试验。试验表明在低温长停留时间条件下，减压渣油与沥青混合物的粘度降低，减少了稀释油的用量。为了防止加热炉结焦和改善产品的安定性，还进行了在减压渣油和沥青混合物中加入适当的高芳烃组分，对于沥青质和胶质的结焦倾向起到抑制作用。结果表明，在相同反应条件下延长了开工周期和在相同开工周期情况下提高了反应深度，为脱油沥青的处理提供了一个可行的方法。     

复合改性对沥青性质的影响

讨论了改性剂单独改性及复合改性沥青的试验结果，结果表明复合改性确对高低温性能均有兼顾，并分析了优缺点，评价了应用的可能性。