干法橡膠瀝青混合料不僅可大量利用廢舊輪胎、減少黑色污染、節(jié)約石料資源,而且生產(chǎn)工藝相對(duì)簡(jiǎn)單、無(wú)需特殊設(shè)備,因而該技術(shù)仍具有重要的研究與應(yīng)用價(jià)值。但干法橡膠瀝青混合料由于橡膠粉膨脹造成壓實(shí)困難,引起路用性能不穩(wěn)定的問(wèn)題尚未得到完全解決,需要繼續(xù)深入研究。本研究應(yīng)用一種經(jīng)淺裂解技術(shù)預(yù)處治的廢舊輪胎橡膠顆粒(light pyrolysis crumb rubber,簡(jiǎn)稱LPCR)干法改性SMA。通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)與理論分析系統(tǒng)研究了 LPCR-瀝青作用機(jī)制、LPCR干法改性SMA配合比設(shè)計(jì)方法、不同摻量LPCR干法改性SMA性能及改性機(jī)理。通過(guò)上述研究得出:(1)LPCR摻量不變時(shí),其吸油性指數(shù)和體積膨脹性指數(shù)隨著共混時(shí)間、溫度的升高,均呈上升趨勢(shì),大約反應(yīng)至4h時(shí),達(dá)到基本穩(wěn)定,175℃條件下反應(yīng)最為充分;相同反應(yīng)時(shí)間和溫度條件下LPCR的膨脹性和吸油性隨著其摻量的增加而提高,175℃條件下反應(yīng)至4h時(shí),LPCR摻量分別為1%、2%、3%、4%時(shí),體積膨脹性指數(shù)分別為3.7%、3.9%、4.1%、4.2%,吸油性指數(shù)分別為 33%、36%、37%、38%。(2)基于LPCR-瀝青作用機(jī)制研究結(jié)果,將體積膨脹性指數(shù)、吸油性指數(shù)引入到配合比設(shè)計(jì)方法,對(duì)骨架嵌擠密實(shí)體積法進(jìn)行了改進(jìn),建立了相關(guān)配比計(jì)算公式。試驗(yàn)結(jié)果表明,采用改進(jìn)的骨架嵌擠密實(shí)體積法進(jìn)行LPCR干法改性SMA配合比設(shè)計(jì)更加合理與科學(xué)。(3)不同摻量的LPCR干法改性SMA路用性能試驗(yàn)結(jié)果表明,LPCR干法改性SMA的低溫抗裂性能、水穩(wěn)性能和蠕變特性隨著摻量增加呈類(lèi)似拋物線的變化規(guī)律,在摻量為2%時(shí)達(dá)到最佳改性效果,而高溫穩(wěn)定性隨著摻量的增加呈線性上升的趨勢(shì);LPCR摻量為2%時(shí),LPCR干法改性SMA的路用性能明顯優(yōu)于70#瀝青SMA,低溫抗裂性優(yōu)于SBS改性SMA,高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)性和和低溫蠕變特性基本與SBS改性SMA的水平相當(dāng)。(4)從微觀結(jié)構(gòu)分析可以看出,LPCR干法改性SMA時(shí),對(duì)瀝青膠結(jié)料和混合料結(jié)構(gòu)都有不同程度的改性作用,與普通橡膠粉相比,在混合料中LPCR與瀝青的反應(yīng)更加充分,瀝青中橡膠粒子含量更高、更細(xì)微、分散更均勻,對(duì)瀝青的改性效果更佳;當(dāng)LPCR摻量為2%時(shí),混合料中橡膠顆粒含量和大小均適中,瀝青粘度適中,施工和易性較好,混合料中各組分分布均勻;而當(dāng)LPCR摻量大于2%時(shí),混合料中橡膠顆粒存在堆積和團(tuán)聚現(xiàn)象,同時(shí)瀝青粘度過(guò)大,混合料施工和易性較差,影響了 LPCR對(duì)混合料性能的改性效果。本研究為干法橡膠瀝青混合料的設(shè)計(jì)及最終路用性能的提升提供了理論依據(jù)與技術(shù)支撐,因而具有一定的理論創(chuàng)新價(jià)值與重要的工程實(shí)踐意義。
【學(xué)位單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：U414
【部分圖文】：

將廢舊橡膠的交聯(lián)鍵斷裂，破壞其三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，得到淺裂橡膠烘干后再分別用丙酮和甲苯為溶劑，抽提出極性、低分溶膠部分等非極性物質(zhì)，剩余的產(chǎn)物即為淺裂解炭黑，與其黑表面附著有一層厚度約為７－１２?ｎｍ聚合物層，這層聚合物成的結(jié)合膠組成的，這層結(jié)合膠的存在對(duì)于淺裂解炭黑的各過(guò)掃描電鏡試驗(yàn)分析表明，當(dāng)擠出溫度較低時(shí)（２６０°Ｃ），廢壞，部分橡膠分子鏈仍然以三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)形式存在，包裹在現(xiàn)了團(tuán)聚物。當(dāng)擠出溫度為３００°Ｃ時(shí)，廢舊橡膠的三維交聯(lián)網(wǎng)面包裹的是結(jié)合膠，橡膠分散相比較均勻，與瀝青的反應(yīng)程，與熱裂解相比，由于淺裂解條件比較溫和，淺裂解炭黑中為ＺｎＳ，這有利于橡膠與瀝青的共混與反應(yīng)，同時(shí)較低的反的需求和對(duì)環(huán)境的二次污染程度。??ＩＩ?Ｌ．．．辦??■■＇＇－－——

．??圖２．２淺裂解橡膠顆粒??采用雙螺旋擠出機(jī)（如圖２．１所示），在３００°Ｃ條件下將廢舊橡膠進(jìn)行反應(yīng)擠出，得??到粘稠狀的淺裂解橡膠，置于５０°Ｃ的真空烘箱中干燥２?ｈ得到ＬＰＣＲ，如圖２．２所示。??２．２淺裂解橡膠顆粒與瀝青的相互作用研究??經(jīng)過(guò)淺裂解處理值后，改善了廢舊橡膠與瀝青的相容性，ＬＰＣＲ會(huì)吸收一定量的瀝??青，從而對(duì)混合料瀝青用量產(chǎn)生影響，同時(shí)ＬＰＣＲ體積也會(huì)成倍膨脹，進(jìn)而會(huì)對(duì)ＳＭＡ??的骨架結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的影響，考慮到ＬＰＣＲ與瀝青反應(yīng)對(duì)混合料性能的影響，在配合比??設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮ＬＰＣＲ的吸油性和膨脹性，保證混合料空隙率等關(guān)鍵體積指標(biāo)與路用??性能符合規(guī)范要求。??２．２．１淺裂解橡膠顆粒在瀝青中的吸油性??采用網(wǎng)籃法［６５］測(cè)試ＬＰＣＲ與瀝青共混作用后的吸油性特征。??ＬＰＣＲ的吸油性檢測(cè)方法：??（１）

?？－－??ＷＨＢＨＨｗｉＨＭ＾ＷＢＨＳｉｉＭＭＷｌｉｉＭ?ｍｕ?＇??圖２．５?ＬＰＣＲ在瀝青中的體積膨脹性試驗(yàn)??根據(jù)以上試驗(yàn)步驟進(jìn)行ＬＰＣＲ在瀝青中的膨脹性試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表２－６所示，繪??制得到變化曲線，如圖２．６所示（圖中ｎ為ＬＰＣＲ與瀝青的質(zhì)量百分比）。??表２－６?ＬＰＣＲ的體積膨脹性指數(shù)５Ｋ?（°／？）??ＬＰＣＲ?（％）??溫度ｒｃ）?????１５?３０?４５?６０??１５５?３．１７?３．４１?３．５２?３．６１??１６５?３．６１?３．８５?４．００?４．１０???１７５?３Ｊ４?３＾９?４Ａ５?４．２０??４．５?－＊－１５％??ｑ?４．２?－?一３〇％??＾??－＊－４５％??盧?３．９?＿?—６。。／。??議?３６?＾一＾??３３??３??Ｉ?Ｉ?Ｉ??１５５?１６５?１７５??反應(yīng)溫度ｒｃ）??圖２．６?ＬＰＣＲ的心變化曲線??根據(jù)ＬＰＣＲ體積膨脹性試驗(yàn)結(jié)果和圖２．６中的變化曲線可以直觀的發(fā)現(xiàn)其體積膨脹??性變化規(guī)律：在反應(yīng)溫度在１５５°Ｃ－１７５°Ｃ之間時(shí)，三種摻量的ＬＰＣＲ體積膨脹指數(shù)均隨??著反應(yīng)溫度的增加而增大，當(dāng)溫度達(dá)到１７５°Ｃ時(shí)，曲線變化趨于平緩，增長(zhǎng)幅度約為３．６％，??體積膨脹性指數(shù)基本不再增加，可以認(rèn)為１７５°Ｃ時(shí)的體積膨脹指數(shù)為該ＬＰＣＲ在瀝青混??合料中的體積膨脹指數(shù)，用于混合料配合比的設(shè)計(jì)參考。??１７??
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李樹(shù)軍;;纖維瀝青混合料增強(qiáng)機(jī)理及路用性能研究[J];交通科技;2015年05期

2 肖建軍;邱祖民;周偉;黃偉;何維娟;杜成成;;廢舊橡膠脫硫再生及其在塑料中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J];化工新型材料;2015年04期

3 李聰;李志剛;張建孔;;干法橡膠瀝青混合料性能影響參數(shù)研究[J];國(guó)防交通工程與技術(shù);2015年01期

4 李志剛;李聰;蔡敏東;;接枝杜仲膠對(duì)干法橡膠瀝青混合料的改性機(jī)理與效果[J];東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年04期

5 許光宇;李志剛;;小浪底專線改造工程CTOR干法橡膠瀝青混合料性能研究[J];交通科技;2013年06期

6 房斌;吳奇峰;張爭(zhēng)奇;;橡膠改性瀝青存儲(chǔ)穩(wěn)定性及改善措施研究[J];公路;2012年03期

7 徐順嶺;;SMA改性瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)方法探討[J];公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版);2012年01期

8 何亮;黃曉明;馬育;莊大新;馬濤;;橡膠改性瀝青儲(chǔ)存穩(wěn)定性試驗(yàn)研究[J];東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年05期

9 王笑風(fēng);曹榮吉;;橡膠瀝青的改性機(jī)理[J];長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年02期

10 楊人鳳;黨延兵;李?lèi)?ài)國(guó);;橡膠瀝青質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)研究[J];公路;2009年06期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 何立平;基于DMA方法的橡膠瀝青粘彈特性和高溫性能研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2014年

2 趙永利;瀝青混合料的結(jié)構(gòu)組成機(jī)理研究[D];東南大學(xué);2005年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

1 范潤(rùn)德;橡膠瀝青制備工藝及其設(shè)備的分析研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2015年

2 朱永;干法橡膠瀝青混合料SMA的應(yīng)用研究[D];東南大學(xué);2015年

3 劉曉;阻燃溫拌瀝青混合料在隧道路面中的應(yīng)用研究[D];山東大學(xué);2012年

4 劉濤;SMA混合料體積參數(shù)及配合比設(shè)計(jì)方法研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2007年

5 張宗濤;瀝青混合料級(jí)配優(yōu)化的研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2000年

本文編號(hào)：2851238