利用廢棄PE包裝材料制備改性瀝青的實(shí)驗(yàn)

 

　?。?）為防止刀具損壞和電機(jī)被燒毀，要等瀝青的溫度達(dá)到要求值后才可以開啟變速剪切攪拌機(jī)。而且在攪拌過程中，一定要注意防止廢棄PE和廢橡膠粉的結(jié)塊。

 

　　膠粉，則一定要先添加廢棄PE，待其溶脹后再添加廢橡膠粉。而且廢棄PE和廢橡膠粉的溶脹時(shí)間都必須在20分鐘以上。

 

　?。?）改性瀝青不能重復(fù)加熱，否則就無(wú)法得到預(yù)期的改性效果。

 

　　2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)分析

 

　　對(duì)制得的改性瀝青試樣分別進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。

 

　?。?）軟化點(diǎn)實(shí)驗(yàn)

 

　　瀝青是一種無(wú)定形的非結(jié)晶高分子化合物，其力學(xué)性能很容易受到溫度的影響。在不同的溫度下，瀝青分子會(huì)呈現(xiàn)玻璃態(tài)、高彈態(tài)和黏流態(tài)等多種狀態(tài)，由玻璃態(tài)向高彈態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度即為玻璃化溫度，由高彈態(tài)向黏流態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度即為黏流化溫度，在玻璃化溫度和黏流化溫度的區(qū)間內(nèi)為瀝青的黏彈性區(qū)域，而瀝青的溫度穩(wěn)定性就是指在黏彈性區(qū)域內(nèi)瀝青黏滯性隨溫度而變化的程度。實(shí)際上，瀝青從高彈態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)轲ち鲬B(tài)時(shí)，并不存在一個(gè)固定的溫度轉(zhuǎn)變點(diǎn)，而是一個(gè)很大的轉(zhuǎn)化區(qū)間。為此，人們不得不規(guī)定其中某一狀態(tài)作為從高彈態(tài)轉(zhuǎn)變到黏流態(tài)的起點(diǎn)，該點(diǎn)的溫度就稱為瀝青的軟化點(diǎn)。

 

　　一般采用環(huán)球法測(cè)定：把瀝青試樣裝入規(guī)定尺寸（直徑為16mm，高為6mm）的銅環(huán)內(nèi)，試樣上放置一標(biāo)準(zhǔn)鋼球（直徑為9.53mm，重量為5.3g），浸入水或甘油中，以規(guī)定的升溫速度（5℃/min）加熱，使瀝青軟化下垂，當(dāng)下垂到規(guī)定距離（25.4mm）時(shí)的溫度即為軟化點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)原理如圖1所示，軟化點(diǎn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

 

　　瀝青的軟化點(diǎn)一般越高越好，這說明其在高溫下的使用性能更佳。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，在一定范圍內(nèi)，隨著廢棄PE的加入，瀝青的軟化點(diǎn)明顯提高。當(dāng)然，為了保證一定的延度，需要加入廢橡膠粉，但廢橡膠粉又有降低軟化點(diǎn)的作用，因此需要在兩者比例間尋找一個(gè)平衡點(diǎn)。

 

　?。?）針入度實(shí)驗(yàn)

 

　　針入度表示瀝青的稠度，反映瀝青抵抗剪切變形的能力。針入度實(shí)驗(yàn)是在規(guī)定的溫度條件（25℃）下，用規(guī)定重量（100g）的標(biāo)準(zhǔn)針，經(jīng)規(guī)定時(shí)間（5s）貫入試樣的深度即針入度（單位為1/10mm）。實(shí)驗(yàn)原理如圖3所示，針入度實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

 

　　如果瀝青在25℃時(shí)的針入度在20以下，用其制成的路面就容易出現(xiàn)嚴(yán)重的開裂現(xiàn)象；如果大于30，則說明其具有高抗開裂性能。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，改性瀝青的針入度性能雖不如原料瀝青，但也有較好的表現(xiàn)。不過如果廢棄PE和廢橡膠粉的比例設(shè)計(jì)不恰當(dāng)（如2#），將會(huì)影響瀝青的針入度。

 

　?。?）延度實(shí)驗(yàn)

 

　　瀝青的塑性常用延度表示，延度越大表示塑性越好。延度是指用瀝青試樣制成的標(biāo)準(zhǔn)試模（中間受拉的頸部截面積為1cm2）在規(guī)定速度（5mm/min）和規(guī)定溫度（25℃）下拉斷時(shí)的延伸長(zhǎng)度（單位為cm）。實(shí)驗(yàn)原理如圖5所示，延度實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。

 

　　延度好的瀝青適應(yīng)變形的能力強(qiáng)，在使用中能隨建筑結(jié)構(gòu)的變形而變形，能保持完整面不開裂，并且在受到震動(dòng)沖擊時(shí)能吸收一定能量而不被破壞。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著廢棄PE的增加和廢橡膠粉的減少，瀝青的延度逐漸下降，這說明廢橡膠粉可以大大提高瀝青的延度。另有研究證實(shí)，當(dāng)瀝青的針入度為30～50時(shí)，針入度相同的瀝青，延度大的使用性能更佳。

 

　　（4）低溫凍斷性能實(shí)驗(yàn)

 

　　低溫凍斷性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖7所示。其中瀝青4#改性不明顯，所以未出現(xiàn)在圖7中。改性后瀝青2#、3#、5#、6#的低溫凍斷溫度比原料瀝青1#都有了明顯降低，雖然在－30℃左右時(shí)改善不夠明顯，而低于－30℃時(shí)凍斷應(yīng)力又有明顯提高，表明瀝青的耐低溫性能有了極大改善。

 

　　實(shí)驗(yàn)總結(jié)

 

　　本實(shí)驗(yàn)根據(jù)改性瀝青的基本改性原理，利用廢棄包裝材料（本實(shí)驗(yàn)采用廢棄PE）作為主要改性劑，改進(jìn)了瀝青的各種性能，實(shí)驗(yàn)中不同配方制備出的改性瀝青可滿足不同的使用需求；同時(shí)，又合理利用了廢棄的塑料和橡膠，減少了白色污染，對(duì)保護(hù)環(huán)境有著十分重要的意義。在以后的研究中，可以繼續(xù)擴(kuò)大廢棄包裝材料的范圍和種類，如利用EVA、SBS、PET等作為改性劑，還可通過同時(shí)加入多種聚合物來改善瀝青的性能，使其滿足現(xiàn)代交通道路的建設(shè)需求。

 

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