总第１３８期 公路 与 汽 运 Ｈｉｇｈｗａｙｓ＆Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ５７
影响橡胶粉改性沥青性能的因素分析
尹保华
（中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京 １０２６００）
摘 要：通过室内橡胶粉改性沥青的正交试验，分析了基质沥青种类、胶粉目数、胶粉掺量对 胶粉改性沥青性能的影响。结果表明胶粉掺量对橡胶粉改性沥青的性能影响最为显著，胶粉目数 和沥青种类对其也有显著影响，其中沥青种类的影响最小。
关键词：公路；橡胶粉；改性沥青；正交试验；影响因素 中图分类号：Ｕ４１６．２１７ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７１—２６６８（２０１０）０３－－００５７－－０３
有关统计资料显示：中国每年废弃的轮胎约
５ ０００万条、１４０万ｔ，而每年的处理量只有２Ｏ万ｔ。 如此大规模的废旧轮胎给社会带来巨大的环境压 力。废旧轮胎为工业有害固体废物，是恶化自然环
境、破坏植被生长、影响人类健康、危及地球生态环
境的最有害垃圾之一，被称为“黑色污染”，其回收和 处理技术是世界性问题。因此，发达国家自２０世纪 ６Ｏ年代起就进行橡胶粉改性沥青路面材料的研究。
研究表明橡胶粉沥青结合料可以改善抗车辙性能、 提高软化点和回弹模量，降低交通噪音、养护成本以
及节约能源和利用闲置废物等。因为具有这些优 点，国内外热拌沥青混合料路面对橡胶粉沥青的利
用一直持续增长。 该文利用正交试验测试基质沥青种类、胶粉目 数和胶粉掺量对沥青性能的影响，根据测得的各项 技术指标分析沥青种类、胶粉目数及掺量对这些技 术指标影响的显著程度。
１ 正交实验
１．１ 原材料 沥青：选用ａ、ｂ、Ｃ ３种ＡＨ一７Ｏ 基质沥青，其
主要性能指标如表１所示。
表１基质沥青的主要性能指标
橡胶粉；采用青岛某公司提供的常温轮胎胶粉，
胶粉目数为６Ｏ、８Ｏ和１２０。它们是以废旧轮胎为原 材料，在常温下经过粉碎、分离、除金属、筛选活化和
．脱硫等工序处理制成的黑色粉末状物质。
１．２试验设计 如果每个因素的每个水平都互相搭配进行全面
试验，必须做３。一２７次试验。根据正交试验原理，
考虑技术和经济原因，各因素拟定三个水平，采用
Ｌ。（３ ）正交表安排试验。为了消除人为误差的影 响，制定试验方案过程中，对各因素和水平采用抓阄
方式确定。正交试验设计如表２所示。
表２ 橡胶粉改性沥青试验方案正交设计表
１．３橡胶粉的掺量 要使胶粉在沥青中起作用，有一个最小掺量要
求；为了使沥青不致于太粘稠、影响现场使用，有一
个最大掺量要求。橡胶粉掺人量分别采用基质沥青
质量的１Ｏ 、１５％和２Ｏ 。
１．４改性沥青的制备
该试验采用湿法，首先将基质沥青预热到１６０
℃左右，然后按选定的橡胶粉剂量慢慢地倾入盛有 ５８ 公 路 与 汽 运 Ｈｉｇｈｗａｙｓ＆Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ 第３期 ２０１０年５月
热沥青的容器中，在１７７℃时搅拌（机械搅拌）１ ｈ
左右，制得不同种类橡胶粉改性沥青。
１．５性能测试
选用沥青的三大常规指标（软化点、针入度、延 度）及美国ＳＨＲＰ方法中的旋转粘度和弯曲梁蠕变
试验的劲度模量作为技术性能指标，分别按照 ＪＴＪ０５２—２０００｛公路工程沥青及沥青混合料试验规 程》和ＡＡＳＨＴＯ相关要求进行测试。
２测试结果分析
采用极差分析和方差分析两种方法对上述橡胶
粉改性沥青的试验结果进行分析。沥青的试验结果 及极差分析结果如表３所示，各指标方差分析结果
如表４所示。
表３橡胶粉改性沥青试验结果与极差分析
Ｉ ６４．７７０ ６５．５００ ５９．７３０ ６３．８７０ 由 Ⅱ， ６３．２３０ ６３．４７０ ６４．８３０ ６３．９００
Ⅲｊ ６３．８７０ ６２．９００ ６７．３００ ６４．１００ 点 极差 １．５４０ ２．６００ ７．５７０ ０．２３０
Ｉ』４６．２７０ ４６．８００ ４６．９００ ４５．４３０ 针 ｆｊ ４５．３３０ ４５．４３０ ４６．２００ ４５．７００
度ＡⅢ ４５．１００ ４４，４７０ ４３．６００ ４５，５７０
极差 １．１７０ ２．３３０ ３．３００ ０．２７０
』 １８．０７０ ２１．３３０ １７．０３０ １９．２００ 砸 Ⅱ』 ２０．８３０ １８．５３０ １７．９３０ １９．５００
度ＨＩ， １９．６３０ １８．６７０ ２３．５７０ ｌ９．８３０
极差 ２．７７０ ２．８００ ６．５４０ ０．６３０
Ｉ； ２．２７５ ２．４７５ １．５６４ ２．２３６
旋转ｌＩｊ ２．２５０ ２．２３１ ２．２１９ ２．２５０
粘度 Ⅲ』 ２．２０８ ２．０２８ ２．９５０ ２．２４７
极差０．０６７ ０．４４７ １．３８６ ０．０１４
Ｉ』１００．６３０ ９７．９３０ １３１．６７０ １０９，６３０
劲度 Ⅱ １０８．０３０ １０４．６３０ １１４．７３０ １０７．８７０ 模量 Ⅲ １１５．２００ １２１．３００ ７７．４７０ １０６．３６０
极差１４・５７０ ２３・３７０ ５４・２００ ３・２７０ 影响沥青软化点的主次顺序为Ｃ＞Ｂ＞Ａ＞误差； 最优方案为Ａ Ｂ Ｃ。
影响沥青针入度的主次顺序为Ｃ＞Ｂ＞Ａ＞误差； 最优方案为Ａ。 Ｃ。
影响沥青延度的主次顺序为Ｃ＞Ｂ＞Ａ＞误差； 最优方案为Ａ。Ｂ。Ｃ３
影响沥青粘度的主次顺序为Ｃ＞Ｂ＞Ａ＞误差
影响沥青劲度模量的主次顺序为Ｃ＞Ｂ＞Ａ＞误差； 最优方案为Ａ－Ｂ１Ｃ。
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表４试验结果的方差分析
自由度均方Ｆ比显著性
注：Ｆｏ．ｏ１（２，２）一９９．０，Ｆｏ．ｏ５（２，２）一１９．０，Ｆｏ．１ｏ（２，２）一 ９．００；“☆☆☆”表示某因素对考核指标有非常显著的 影响，即在显著性水平０．０１下显著；“☆☆”表示某因 素对考核指标有显著的影响，即在显著性水平０．０５下 显著。
２．１极差分析
由表３可以看出：胶粉掺量Ｃ对所有指标的极
差都是最大的，说明它是影响最大的因素，除１３５℃ 旋转粘度指标外，其余指标都是以掺量２Ｏ 为最
好；对１３５℃旋转粘度来讲，胶粉掺量越大，改性沥
青的粘度最大，掺量为２Ｏ 时，粘度值＜３ Ｐａ・Ｓ，不 影响正常施工。综合考虑，胶粉掺量取２Ｏ 为最
好。胶粉目数Ｂ对三个指标的极差都不是最大的， 是次要的因素。对针人度、延度和劲度模量来讲，胶
粉目数取６０目最好；对１３５℃旋转粘度来讲，取６Ｏ
目时改性沥青的粘度最大，但其粘度值＜３ Ｐａ・Ｓ，
不影响正常施工；对软化点来讲，取１２０目最好，但 ６Ｏ目也不是太差，且６Ｏ目的生产成本较低。综合
考虑，胶粉目数取６Ｏ目。沥青种类Ａ对三种指标
的极差都是最小的，是影响最小的因素，故基质沥青 的选择应根据当地的气候条件而定。
２．２方差分析
由表４可以看出：显著性水平一０．０１时，胶粉 掺量对考察指标均有高度显著的影响；显著性水平
一０．０５时，沥青种类和胶粉目数对结合料的性能指 标有显著影响。
表４的方差计算结果与表３的极差分析结果一
致，显示Ａ（沥青种类）、Ｂ（胶粉目数）、Ｃ（胶粉掺量）
这三种因素对改性沥青的性能都有显著影响，对所 有指标来讲，胶粉掺量的影响最大，胶粉目数的影响
次之，沥青种类的影响最小。
３ 结 论
（１）掺入橡胶粉后，沥青的软化点和针人度指 标都得到明显改善，但延度指标降低较大。
（２）显著性水平为０．０１时，胶粉掺量对软化
点、２５℃针入度、１５℃延度、１３５℃旋转粘度和一１８ ℃低温劲度模量均有非常显著的影响，胶粉掺量取
２Ｏ 时综合性能较好。
（３）胶粉目数对改性沥青的技术指标也有显著 的影响，但不如胶粉掺量的影响明显，且并不是目数
越大改性沥青的相关性能越好，对各个指标进行综 合考查，认为取６Ｏ目最佳。
（４）沥青的种类对胶粉改性沥青的性能也有显 著的影响，但与胶粉掺量、胶粉目数相比，它的影响 最小，且沥青的工作性能受气候条件的影响较大，故
基质沥青的选择应根据当地的气候条件而定。
参考文献： ［１３董诚春．废橡胶资源综合利用ＩＭ］．北京：化学工业出 版社，２００５． ［２］张小英，徐传杰，孔宪明，等．废橡胶粉改性沥青研究综 述（１）［Ｊ］．石油沥青，２００４，１８（４）． ［３］ 肖鹏，马爱群．废旧橡胶粉用于道路改性沥青的研究 ［Ｊ］．交通环保，２００５，２６（３）． ［４］高允彦．正交及回归试验设计方法［Ｍ］．北京：冶金工 业出版社，１９８８． ［５］石洪波，王洪国，廖克俭，等．废橡胶粉改性沥青配方与 工艺条件研究［Ｊ］．石化技术与应用，２００５，２３（４）． ［６］刘日鑫，孙可伟，林志伟，等．胶粉改性沥青性能的研究 Ｉ－Ｊ］．橡胶工业，２００７（７）． ［７］ＪＴＪ０５２—２０００，公路工程沥青及沥青混合料试验规程 ［Ｓ］．
收稿日期：２０１０一Ｏｌ－－２４