| 废胶粉改性沥青的应用实践 | |||||||||
来源： 发布日期：2007-8-29
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1 前 言 全世界每年废弃的十几亿只轮胎中，得到再生利用的不到10％。废轮胎的再生利用包括将废轮胎加工成胶粉用于沥青中。但我国利用的废胶粉有相当大的比例并不是来自废轮胎，而是来自其它杂胶，如鞋底、手套、内胎边角料等。这些胶粉在沥青中的溶解性相差较大，但其粉碎工艺较子午线轮胎等要容易得多。多年来，这些废胶粉一直受到建筑防水材料企业的青睐，其原因有二：一是可以提高沥青的弹性，扩大沥青的使用温度区间，比较全面地改善沥青的使用性能,从而使沥青防水卷材的性能得到改善；二是价格便宜，目前国内最便宜的弹性体材料就是废胶粉。由于这两个优点突出，以至于不少企业用废胶粉改性沥青冒充SBS改性沥青，使废胶粉改性沥青走进了假冒伪劣产品的歧途，这可能会成为废胶粉改性沥青发展的障碍。其实废胶粉改性沥青可以名正言顺的成为一个系列产品，从而有利于拓展其应用领域；着重于废物利用这一方面，根据废胶粉改性沥青的质量决定其用途，而不是将这类产品定位于SBS改性沥青的品位上。实际上，市场对SBS 改性沥青的认识也是近10年的事，由于其优异的性能、易于掌握的混溶工艺，才迅速占领市场。同样对废胶粉改性沥青的认同也有一个过程。 2 废胶粉改性沥青在防水材料中的应用 废胶粉改性沥青在我国防水材料行业的应用，从20世纪70年代后半期到80年代较为盛行。这个时期的弹性体改性沥青防水卷材和防水油膏的原料来源大体有二：(1)沥青材料以石化部门所供的渣油为主，各油毡厂可以在厂内氧化出合格的沥青。作为国家统一的调拔物质，除渣油外，进口沥青如阿尔巴尼亚沥青也比较便宜；(2)弹性体改性剂主要为废胶粉、再生胶，并辅以植物油油渣、硫化鱼油以及未硫化的丁苯、氯丁、顺丁及天然橡胶等生胶原料。废胶粉显然有价格和质量上的优势，在这一时期，由于SBS改性沥青未在国内推广，胶粉改性沥青没有必要也不可能去冒充SBS改性沥青。以胶粉为改性剂的防水材料性能在当时也是比较好的，其制品可举例如下。 2.1 胶粉―桐油渣改性沥青油膏 (1)主要原料：60号石油沥青、桐油油渣(含61％桐油)、废胶粉、滑石粉、石棉粉。 (2)配制方法：将60号石油沥青、桐油油渣在锅内熔化，200 ℃时加入胶粉，搅拌2.5 h后加入滑石粉等。 (3)成品性能 耐热度：90 ℃时，下垂值小于2 mm；渗油性：幅度0 mm，张数不多于2张；施工度：不小于17.4 mm。 这类材料的废胶粉掺量较多，高温性能可满足使用要求，但低温性能不太好，如果按弯曲板法测试，其低温柔性一般都难以达到－15 ℃。 2.2 胶粉改性沥青热熔涂料 制成涂料的改性沥青需要有较低的施工粘度，故胶粉以再生胶为主，细度按当时的粉碎工艺可达到32目。 (1)主要原料：再生胶粉∶60号石油沥青=1∶7、石棉粉； (2)配制方法： 将石油沥青在锅内熔化到170～200 ℃时加入胶粉，搅拌。 (3)成品性能：75 ℃、5 h耐热度合格；低温柔性：厚度1 mm涂层，Φ10 mm圆棒，0 ℃无裂纹。 施工时用玻纤布做加强层，以热熔法施工，2层厚度5 mm。2.3 改性沥青卷材涂盖料 胶粉的掺量掌握在10％～12％，当时选用了两种基质沥青。沥青的软化点为60～80 ℃，以此涂盖料做的石油沥青纸胎油毡主要性能如下： 耐热度：90 ℃、5 h合格； 低温柔性：Φ20 mm圆棒，－15 ℃ 无裂纹。 应指出的是，石油沥青纸胎油毡的厚度均小于2 mm，应三毡四油使用。 3 路用胶粉改性沥青研究的进展 欧美国家废轮胎的利用是以翻修和做燃料为主。1991年开始，以美国伊利诺斯州为推行试点，美国联邦公路局要求在铺路沥青中加入20％的废轮胎橡胶作为铺路材料。废胶粉并不一定与沥青混合，可以单独使用。不过废胶粉在铺路沥青中的应用到目前为止，无论是美国还是西欧均无规模性的成功经验，不能全面铺开。美国公路战略研究计划(SHRP)完成后，公路沥青的应用、改性沥青胶接料的检测将更为完善。在这种情况下，为求路面的质量，废胶粉的应用反而放慢了速度，原因是许多工作尚不成熟。但废胶粉改性沥青的研究则加快了脚步。有的研究认为在胶粉加入到沥青之前，先进行改性，在表面加入所谓自由基，然后加入到改性沥青中去，并且与改性沥青中少量的丁苯橡胶发生共聚，从而使体系更为稳定。这种化学改性胶粉(Chemically Modified Crumb Rubber，简称CMCR)由格林曼(Green Man)科技公司生产，细度为80 目。利用于2种基质沥青的试验结果表明：CMCR改性后的沥青使用温度区间较基质沥青扩展了19～22 ℃，而且4 ℃时的延伸值可由12 cm增至56 cm，分层离析(按AASHTO PP5－93试验法)也得到很大的改善：未经化学改性的胶粉(CRM)和CMCR相比，其在沥青中的分层离析要多出20％；而较大规模的试验室研究表明，用常温法制作的胶粉和低温法制作的胶粉改性的性能几乎一致。较大粒径(40目)的胶粉在少量酸存在的沥青中共混，可以明显改善沥青低温性能及贮存性能。对胶粉沥青的使用范围及胶粉沥青在雨水冲刷下对地下水的影响研究表明，并没有发现废胶粉本身的溶出物会对环境发生影响。实际上胶粉的燃烧对环境造成的污染更大，特别是硫化物对水的酸化是非常显著的。相比之下，在沥青中利用废胶粉是技术含量较高，而实施效果更好。 4 胶粉改性沥青与SBS改性沥青 以目前可得到的国内胶粉(60～80 目的杂胶胶粉)和岳阳石化YH801 SBS为改性材料分别制作改性沥青，在外掺量一样时显然SBS改性沥青的性能更好。在掺加量均为10％,基质沥青为100号胜利炼油厂沥青的情况下，物理性能对比见表1。 表1 改性沥青性能??
作为一般要求不高的防水层，胶粉改性沥青中胶粉含量达14％亦可应用，但屋面自然暴露1年后的观察表明，胶粉改性沥青老化分离严重，重测低温柔性只有0 ℃左右。 废胶粉改性沥青的均匀性比SBS改性沥青差很多，显微观察表明胶粉粒子有少量溶解，大部分不溶。在光学显微镜下观察(以四氢呋喃稀释)有独立颗粒存在,扫描电镜下可见有粒子聚集，而SBS改性沥青的扫描电镜形态(较图2放大倍数大1倍)表明，改性沥青体系无明显颗粒，各相之间过渡平缓。 5 结论与建议 (1)废胶粉改性沥青可在一定范围内应用。目前国内在防水材料行业应用较广，而国外在道路改性方面研究得较多。 (2)胶粉改性沥青可从胶粉本身的改性入手，增加其与沥青的相溶性，这种改性沥青的应用前途可能很广。 (3)为不影响建筑防水材料质量，胶粉在沥青中应用需加强规范，废胶粉改性沥青不能等同于SBS改性沥青，以免引起市场混乱。 |
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