韩波
连云港市公路事业发展中心
橡胶沥青是一种减少废旧汽车轮胎造成环境污染的有效办法，原理即形成一种以橡胶粉为改性剂的可广泛应用于混合料、封层、应力吸收层的改性沥青，与此同时，具有减少环境污染、高稳定性、强耐久性及抗滑降噪能力性能，应用日益广泛。文中通过电镜试验、组分试验、差热试验等手段，分析了橡胶沥青混溶机理以及橡胶沥青的性能[1]。
2.1 橡胶沥青电镜分析
2.1.1 试验材料
典型扫描电镜、橡胶沥青、橡胶粉。
2.1.2 试验方法
（1）扫描电镜。为了精确观察橡胶粉在橡胶沥青中的变化状态，采用扫描电镜采集橡胶粉置于橡胶沥青中不同时间下橡胶沥青体系和橡胶粉的表面结构变化。
（2）橡胶粉提取方法。试验先利用三氯乙烯（C2HCL3）溶解再过滤的方法将橡胶粉、原样橡胶粉从橡胶沥青中提取出来，为了排除三氯乙烯对橡胶粉的影响，拍摄了直接用三氯乙烯浸泡120分钟的橡胶粉图片，并且，分别测定室内制备橡胶沥青时橡胶粉外掺量和从橡胶沥青中的回收量。
2.2 橡胶沥青组分分析
2.2.1 试验材料
沥青（后续需分离为四组分）。
2.2.2 试验方法
以相近的化学性子与性能为依据将沥青划分为四组分，并展开沥青性能分析，用作对比研究的基质沥青也遵循同样的实验方法。
2.3 橡胶沥青差热分析
2.3.1 试验材料
原样沥青、胶粉（20目货车）和橡胶沥青，试验过程中温度保持在-30℃～120℃范围变化，升温速率为10℃∕min。所用分析仪器为美国PERKIN-ELMER公司生产的Pyris Diamond DSC（示差扫描量热法）分析仪[2]。
2.3.2 试验方法
利用DSC，测定试验样本在试验过程中由于温度升高而相应的吸收的热量或由于温度降低而对应放出的热量值，以此判定在试验温度波动范围内试样样本的热稳定性。
3.1 橡胶沥青电镜试验
3.1.1 20 目与40目橡胶粉改性沥青电镜分布
图1为20目与40目货车与小车的橡胶粉改性沥青电镜采集图片，可看出20目胶粉改性沥青的颗粒相较于40目胶粉改性沥青大很多，而货车胶粉相较于小车胶粉在外观上基本无差。
图1 20目与40目橡胶粉改性沥青电镜图
3.1.2 不同反应时间橡胶沥青电镜分析
通过货车20目胶粉在不同拌和时间下所采集的橡胶沥青的电镜图片分析，可见不同拌和时间时橡胶沥青外观形态差异不大，橡胶沥青表面均凸凹不平整，粒度不同的胶粉互相接近，构成了交叉相错的网络结构，当掺入橡胶粉后，橡胶沥青和橡胶粉构成了二相体，且外观形成网络结构体系。
3.1.3 橡胶粉电镜分析
通过原样橡胶粉电镜图片、不同反应时间下的橡胶粉电镜图片分析可见，拌和30min相较于拌和15min的橡胶粉，颗粒间黏结得更为紧实，颗粒表面的尖锐部分减少，变得光滑，拌和60分钟的相较于拌和30min的，颗粒黏结紧密度更为明显，拌和120min的橡胶粉，颗粒几乎融为一体，表面光滑，凸起部分大幅度减少。可得出，橡胶粉表面的光滑度和颗粒之间的黏结程度与拌和反应时间成正相关性。
根据电镜图片所示，随着拌和时间的增加，橡胶沥青与橡胶粉之间产生逐渐融合的过程，二者表面外观和物理性质产生变化，可做推测，经过高温下的剪切反应，橡胶粉发生明显变化，一部分吸收橡胶沥青发生膨胀作用，另一部分产生降解反应，与沥青融为一体，综合而观，橡胶粉与橡胶沥青二者的作用实际上是一种物质上的传递与互换。
3.2 橡胶沥青组分试验
通过统计基质沥青和回收的沥青的组分成分及含量数据，参见表1所示，发现回收的沥青在组分含量比例中发生一定程度的变化，由此可见橡胶沥青改性机理不仅仅是物理上的溶胀作用。部分橡胶粉由于高温下发生剪切作用，与沥青融为一体，在一定程度上使得沥青的组分中各成分比例发生改变，在这两种作用叠加下，起到了综合改性作用。
表1 组分试验数据
橡胶粉改性前后，沥青质的含量变化最小，几乎可以视为不变，饱和分含量变化最大，减少了1.59%，芳香分和胶质因橡胶粉改性而发生的变化保持同步，含量均提高9%左右。
3.3 橡胶沥青差热试验
差热分析图及相关数据见图2及表2。
图2 原样沥青与橡胶沥青示差扫描量热法曲线图
表2 橡胶沥青示差扫描量热法实验数据
由图2及表2可见：
（1）在-20℃～20℃的低温区间和60℃～120℃的高温区间，基质沥青及四种不同反应时间的橡胶沥青示差扫描量热法曲线都十分平滑，吸热峰温度没有出现峰值点。说明在低温区间和高温区间，沥青内部没有发生较为明显的聚集态变化与玻璃化转变[3]。
（2）在20℃～60℃常温区间内基质沥青及四种不同反应时间的橡胶沥青体系都出现了明显的吸热峰。说明在此温度区间内，基质沥青及各橡胶沥青体系内部都出现了聚集态变化和玻璃化转变[4]。
（3）在-20℃～120℃温度区间内货车20目橡胶粉曲线均较为平缓，吸热峰温度没有出现峰值点。反应了此温度范围内橡胶粉没有发生比较明显的聚集态和玻璃态转变[5]。
（4）对比吸热变化的起始温度、吸热峰值温度和吸热峰热量值，基质沥青和三种橡胶沥青均相差不多，说明基质沥青与橡胶沥青受热后物理状态的转变过程较为接近，根据差热原理，可认为二者热稳定性能接近或温度敏感性接近。
（1）橡胶粉的掺入，使得沥青由匀质体变成多相体，颗粒之间相互黏结，形成交叉网格结构体系。
（2）橡胶沥青的改性机理包括物理和化学两方面综合作用，一部分胶粉产生互换，发生物理溶胀作用，一部分产生传质过程，经过高温高速剪切作用与沥青融为一体，使得沥青组分发生改变。
（3）基质沥青与橡胶沥青受热后物理状态的转变过程较为接近，根据差热原理，可认为二者热稳定性能接近，或温度敏感性接近。
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