论文部分内容阅读
摘要：本文重点分析了胶粉改性沥青的种类和特点，供具体工程选择合适的橡胶粉。研究了胶粉改性沥青的生产工艺、制备方法。
关键词：橡胶沥青；生产工艺；评价体系
中图分类号：TQ328文献标识码： A
橡胶沥青是“沥青、回收轮胎橡胶和某些添加剂混合而成的胶结料，橡胶成分最少占到总量的15%，并且与热沥青充分反应，橡胶颗粒产生融胀”。它具有高的弹性性能和低的弹性模量。橡胶沥青是在高温条件下（≥180℃）和高速剪切下生产的，促进了沥青和橡胶成分间的物理反应，使橡胶颗粒悬浮在沥青中。
1、前言
废胶粉应用于沥青路面的技术主要分为湿法和干法两大类。根据美国加州沥青橡胶使用指南的定义，湿法是指先与沥青拌和，制成一种称为橡胶沥青的改性沥青胶结料，然后再与集料拌和；干法是指将CRM作为一部分细集料先与石料干拌，然后喷入沥青拌制成废橡胶粉（或颗粒）改性沥青混合料。
2、 橡胶的分类
橡胶粉按粉碎方式可分为，常温粉碎法、低温粉碎法、常温化学法三种；按来源可分为胎面胶粉、鞋底胶粉和杂品胶粉；按胶粉粒度可分为粗胶粉、细胶粉、微细胶粉、超微细胶粉；按胶粉的处理方法可分为普通胶粉和脱硫活化胶粉。
表1 橡胶粉的分类
选择适合于沥青改性的橡胶粉，主要应考虑以下三个因素：
（1）胶粉的粒度
粗的橡胶颗粒容易在沥青中沉淀。橡胶粉越细，橡胶颗粒越容易在沥青轻质中溶胀，越能增强与沥青的和易性，达到均匀分散，促使橡胶粉与沥青相互渗透，融成一体，从而提高改性效果。但胶粉越细，其价格也越高，在实际应用中，应从技术，经济两方面考虑。
（2）胶粉的性质
所谓硫化，就是指胶料经过化学，物理的方法处理后，橡胶分子直链结构变为三维的立体网状结构，改变了橡胶的物理和机械性能。所以，硫化实质上是橡胶链状分子的交链反应过程。生胶变成硫化橡胶后，失去了可塑性，不能直接加工使用，要重新使用就得将废橡胶制品粉碎成胶粉“脱硫”使其恢复某些生胶性能。所谓脱硫，不是分离硫磺，而是通过高温或蒸汽的作用，使硫化橡胶发生氧化解聚等作用，从而使橡胶分子的大立体网状结构被打破，变成小的立体网状结构和链状物，易于和沥青互溶，达到改性沥青的目的。
（3）橡胶粉的品种
目前国内批量生产的橡胶粉主要有胎面胶粉，鞋底胶粉和杂品胶粉三大类。在选择其品种时，一是要看橡胶粉中橡胶含量大小，含量越高越好，二是看橡胶的种类，一般来说，SBR（丁苯橡胶），EPDM（乙丙橡胶）比较好；三是要做与沥青掺混后的技术性能对比试验，根据橡胶粉沥青材料的技术性能，来确定所用橡胶粉的品种。
3、橡胶粉的生产工艺
目前橡胶粉的生产工艺有很多，主要方法有：常温粉碎法、低温粉碎法和溶液粉碎法三种。此外现在正在研究的方法还有臭氧粉碎法、高压爆破法、高温超速粉碎法、助剂浸混粉碎法以及高压射击粉碎法等。
3.1 常温粉碎法
常温粉碎法是指在常温下对废旧橡胶用辊筒或其他设备的剪切作用进行粉碎的一种方法。常温粉碎法的生产工序主要为粗碎与细碎。一般分三个阶段：首先将大块废旧橡胶破碎成 50mm 大小的胶块；第二步是在粗碎机将上述胶块再粉碎成 20mm 的胶粒，然后将粗胶粒送入金属分离机中分离出金属杂质，再送入风选机中除去废纤维；第三步是用细碎机将上述胶粒进一步磨碎后，经筛选分级最后得到粒径 40～200μm 的胶粉。
3.2 低温粉碎法
低温粉碎法是废橡胶在经低温作用脆化后而采用机械进行粉碎的一种方法。该方法可比常温粉碎法制得粒径更小的胶粉。低温粉碎的基本原理就是利用冷冻使得橡胶分子链段不能运动而脆化，而易于粉碎。如轮胎在-80℃时像土豆片一样脆，在锤磨机中，轮胎的各部分很容易分离。低温粉碎法有两种：一是利用液氮作为冷冻介质在低温下进行冷冻粉碎；另一种是就是空气涡轮制冷直吹连续式速冻胶管技术（ATCG）。
3.3 溶液粉碎法
溶液粉碎法主要采用的设备是磨盘式胶体研磨机，采用常温粉碎将废旧轮胎进行初步粉碎；用溶剂或专门配置的水溶液对胶粉进行预处理；将处理过的胶粉投入一个或几个磨盘式胶体磨中进行研磨粉碎，再经过除碱、除溶剂和脱水干燥等处理，即可得到超细胶粉。该方法工艺过程比较复杂，而且效率低下成本过高，故所生产的胶粉仅用于高档制品或有特殊要求的橡胶制品。
3.4 臭氧粉碎法
臭氧粉碎法是将整个轮胎放入一密闭装置中，充入超高浓度的臭氧，经60分钟后，启动装置中的10千瓦动力机械，使轮胎中的骨架与硫化橡胶分离，并将橡胶粉碎。采用该方法能够得到粒径分布较宽的胶粉，而这种装置每吨胶粉仅耗电60kw·h，较滚筒粉碎法节能达85%。
3.5 高压爆破粉碎法
高压爆破法是将废橡胶置于高压容器中，充入500个大气压的压力，利用高压使橡胶与骨架分离，然后将橡胶回收。该法生产的胶粉很粗，仅30%左右为10～16目的胶粉，需要进行再加工。
3.6 高压射击粉碎法
高压射击粉碎法是采用高压水枪以245MPa以上高压水流和直径1～2mm的喷嘴连续射击废橡胶，直至橡胶粉碎。该方法只能生产5～10mm的橡胶颗粒，需要经过二次再加工。但该法省却了机械粉碎所需的各种机械设备，使生产工艺得到简化，同时生产过程的能耗也有所降低。
4、 胶粉沥青制作工艺
利用废胶粉改性沥青，虽然工艺比较简单，但是一个非常重要的因素，每个环节必须严格控制。 当基质沥青加热到要求的温度时，开动高剪切分散乳化机，转速逐渐增大，边剪切边均匀地加入胶粉，搅拌规定的时间并注意搅拌过程温度的保持，即可制出胶粉改性沥青样品。
（1）前期准备工作阶段：①胶粉烘干时一定要把握温度，温度太低，胶粉中的水分不易除尽，温度太高，可能会破坏胶粉的空间网状结构，烘干温度最好定在 110℃为宜。②沥青脱水的目的是在沥青加热时不会出现溢锅现象，以免引起火灾。另外也为后面的工作做好准备。
（2）在試验搅拌过程中：①在称取定量脱水基质沥青加热时，也一定要注意温度，应在沥青的闪点以下。本次试验所用的沥青的闪点为 230℃，基质沥青加热温度加热至 180℃。②胶粉加入热的沥青中时，一定要边搅拌边加入，以防产生喷溅伤人。③开动搅拌机搅拌时，速度应由慢到快，使转速逐渐稳定下来。在这一环节中，搅拌温度必须控制严格，一般在 190℃～218℃。④要控制好搅拌时间，橡胶屑颗粒应在上述高温的基质沥青中至少反应45min，使他们充分溶胀，但仍保持着固体颗粒的核心。
（3）试验后期试样准备阶段：搅拌以后的沥青进行二次脱水的目的是将搅拌时混入改性沥青中的水汽排出，以免影响性能的测试结果。橡胶沥青制备过程中应注意：当基质沥青加热至 180℃后，将橡胶粉缓慢倒入基质沥青中，切忌倒在喷头上（以免橡胶粉成团堵塞剪切仪），同时不要急于启动高速剪切仪，而是要边倒边搅拌，至分散均匀了再启动高速剪切仪。
参考文献
[1]姚震中，橡胶粉改性沥青：具有广阔的应用前景[J]．中国公路建设市场，2004，7：51．
[2]张玉贞，新方法生产橡胶粉改性沥青[J]．中国公路建设市场，2004, 10: 63.
[3]黄文元，环保+路用性能:橡胶沥青应用两大驱动力[J]．中国公路建设市场，2004，7:52-53.
[4]纪奎江，胶粉:沥青改性新选择[J]．中国公路建设市场，2004，7: 54-55.
关键词：橡胶沥青；生产工艺；评价体系
中图分类号：TQ328文献标识码： A
橡胶沥青是“沥青、回收轮胎橡胶和某些添加剂混合而成的胶结料，橡胶成分最少占到总量的15%，并且与热沥青充分反应，橡胶颗粒产生融胀”。它具有高的弹性性能和低的弹性模量。橡胶沥青是在高温条件下（≥180℃）和高速剪切下生产的，促进了沥青和橡胶成分间的物理反应，使橡胶颗粒悬浮在沥青中。
1、前言
废胶粉应用于沥青路面的技术主要分为湿法和干法两大类。根据美国加州沥青橡胶使用指南的定义，湿法是指先与沥青拌和，制成一种称为橡胶沥青的改性沥青胶结料，然后再与集料拌和；干法是指将CRM作为一部分细集料先与石料干拌，然后喷入沥青拌制成废橡胶粉（或颗粒）改性沥青混合料。
2、 橡胶的分类
橡胶粉按粉碎方式可分为，常温粉碎法、低温粉碎法、常温化学法三种；按来源可分为胎面胶粉、鞋底胶粉和杂品胶粉；按胶粉粒度可分为粗胶粉、细胶粉、微细胶粉、超微细胶粉；按胶粉的处理方法可分为普通胶粉和脱硫活化胶粉。
表1 橡胶粉的分类
选择适合于沥青改性的橡胶粉，主要应考虑以下三个因素：
（1）胶粉的粒度
粗的橡胶颗粒容易在沥青中沉淀。橡胶粉越细，橡胶颗粒越容易在沥青轻质中溶胀，越能增强与沥青的和易性，达到均匀分散，促使橡胶粉与沥青相互渗透，融成一体，从而提高改性效果。但胶粉越细，其价格也越高，在实际应用中，应从技术，经济两方面考虑。
（2）胶粉的性质
所谓硫化，就是指胶料经过化学，物理的方法处理后，橡胶分子直链结构变为三维的立体网状结构，改变了橡胶的物理和机械性能。所以，硫化实质上是橡胶链状分子的交链反应过程。生胶变成硫化橡胶后，失去了可塑性，不能直接加工使用，要重新使用就得将废橡胶制品粉碎成胶粉“脱硫”使其恢复某些生胶性能。所谓脱硫，不是分离硫磺，而是通过高温或蒸汽的作用，使硫化橡胶发生氧化解聚等作用，从而使橡胶分子的大立体网状结构被打破，变成小的立体网状结构和链状物，易于和沥青互溶，达到改性沥青的目的。
（3）橡胶粉的品种
目前国内批量生产的橡胶粉主要有胎面胶粉，鞋底胶粉和杂品胶粉三大类。在选择其品种时，一是要看橡胶粉中橡胶含量大小，含量越高越好，二是看橡胶的种类，一般来说，SBR（丁苯橡胶），EPDM（乙丙橡胶）比较好；三是要做与沥青掺混后的技术性能对比试验，根据橡胶粉沥青材料的技术性能，来确定所用橡胶粉的品种。
3、橡胶粉的生产工艺
目前橡胶粉的生产工艺有很多，主要方法有：常温粉碎法、低温粉碎法和溶液粉碎法三种。此外现在正在研究的方法还有臭氧粉碎法、高压爆破法、高温超速粉碎法、助剂浸混粉碎法以及高压射击粉碎法等。
3.1 常温粉碎法
常温粉碎法是指在常温下对废旧橡胶用辊筒或其他设备的剪切作用进行粉碎的一种方法。常温粉碎法的生产工序主要为粗碎与细碎。一般分三个阶段：首先将大块废旧橡胶破碎成 50mm 大小的胶块；第二步是在粗碎机将上述胶块再粉碎成 20mm 的胶粒，然后将粗胶粒送入金属分离机中分离出金属杂质，再送入风选机中除去废纤维；第三步是用细碎机将上述胶粒进一步磨碎后，经筛选分级最后得到粒径 40～200μm 的胶粉。
3.2 低温粉碎法
低温粉碎法是废橡胶在经低温作用脆化后而采用机械进行粉碎的一种方法。该方法可比常温粉碎法制得粒径更小的胶粉。低温粉碎的基本原理就是利用冷冻使得橡胶分子链段不能运动而脆化，而易于粉碎。如轮胎在-80℃时像土豆片一样脆，在锤磨机中，轮胎的各部分很容易分离。低温粉碎法有两种：一是利用液氮作为冷冻介质在低温下进行冷冻粉碎；另一种是就是空气涡轮制冷直吹连续式速冻胶管技术（ATCG）。
3.3 溶液粉碎法
溶液粉碎法主要采用的设备是磨盘式胶体研磨机，采用常温粉碎将废旧轮胎进行初步粉碎；用溶剂或专门配置的水溶液对胶粉进行预处理；将处理过的胶粉投入一个或几个磨盘式胶体磨中进行研磨粉碎，再经过除碱、除溶剂和脱水干燥等处理，即可得到超细胶粉。该方法工艺过程比较复杂，而且效率低下成本过高，故所生产的胶粉仅用于高档制品或有特殊要求的橡胶制品。
3.4 臭氧粉碎法
臭氧粉碎法是将整个轮胎放入一密闭装置中，充入超高浓度的臭氧，经60分钟后，启动装置中的10千瓦动力机械，使轮胎中的骨架与硫化橡胶分离，并将橡胶粉碎。采用该方法能够得到粒径分布较宽的胶粉，而这种装置每吨胶粉仅耗电60kw·h，较滚筒粉碎法节能达85%。
3.5 高压爆破粉碎法
高压爆破法是将废橡胶置于高压容器中，充入500个大气压的压力，利用高压使橡胶与骨架分离，然后将橡胶回收。该法生产的胶粉很粗，仅30%左右为10～16目的胶粉，需要进行再加工。
3.6 高压射击粉碎法
高压射击粉碎法是采用高压水枪以245MPa以上高压水流和直径1～2mm的喷嘴连续射击废橡胶，直至橡胶粉碎。该方法只能生产5～10mm的橡胶颗粒，需要经过二次再加工。但该法省却了机械粉碎所需的各种机械设备，使生产工艺得到简化，同时生产过程的能耗也有所降低。
4、 胶粉沥青制作工艺
利用废胶粉改性沥青，虽然工艺比较简单，但是一个非常重要的因素，每个环节必须严格控制。 当基质沥青加热到要求的温度时，开动高剪切分散乳化机，转速逐渐增大，边剪切边均匀地加入胶粉，搅拌规定的时间并注意搅拌过程温度的保持，即可制出胶粉改性沥青样品。
（1）前期准备工作阶段：①胶粉烘干时一定要把握温度，温度太低，胶粉中的水分不易除尽，温度太高，可能会破坏胶粉的空间网状结构，烘干温度最好定在 110℃为宜。②沥青脱水的目的是在沥青加热时不会出现溢锅现象，以免引起火灾。另外也为后面的工作做好准备。
（2）在試验搅拌过程中：①在称取定量脱水基质沥青加热时，也一定要注意温度，应在沥青的闪点以下。本次试验所用的沥青的闪点为 230℃，基质沥青加热温度加热至 180℃。②胶粉加入热的沥青中时，一定要边搅拌边加入，以防产生喷溅伤人。③开动搅拌机搅拌时，速度应由慢到快，使转速逐渐稳定下来。在这一环节中，搅拌温度必须控制严格，一般在 190℃～218℃。④要控制好搅拌时间，橡胶屑颗粒应在上述高温的基质沥青中至少反应45min，使他们充分溶胀，但仍保持着固体颗粒的核心。
（3）试验后期试样准备阶段：搅拌以后的沥青进行二次脱水的目的是将搅拌时混入改性沥青中的水汽排出，以免影响性能的测试结果。橡胶沥青制备过程中应注意：当基质沥青加热至 180℃后，将橡胶粉缓慢倒入基质沥青中，切忌倒在喷头上（以免橡胶粉成团堵塞剪切仪），同时不要急于启动高速剪切仪，而是要边倒边搅拌，至分散均匀了再启动高速剪切仪。
参考文献
[1]姚震中，橡胶粉改性沥青：具有广阔的应用前景[J]．中国公路建设市场，2004，7：51．
[2]张玉贞，新方法生产橡胶粉改性沥青[J]．中国公路建设市场，2004, 10: 63.
[3]黄文元，环保+路用性能:橡胶沥青应用两大驱动力[J]．中国公路建设市场，2004，7:52-53.
[4]纪奎江，胶粉:沥青改性新选择[J]．中国公路建设市场，2004，7: 54-55.