废旧鞋底胶料改性沥青的研究

摘要

道路是国家经济的命脉，而沥青作为修筑道路的重要材料就很具有研究意义。基质沥青有些性能不尽如人意。再者路用沥青主要来源于石油沥青，而石油沥青是不可再生的资源。很多种类的废旧鞋底材料属于高聚物，难以自然分解，大量的废旧鞋造成了极大的环境污染，未得到合理利用，往往焚烧或填埋处理。国内外对废旧轮胎橡胶、塑料和SBS改性沥青的研究众多，但利用废旧鞋类胶料对沥青改性，目前尚未见有关报道和文献。
　　首先，本文调查废旧鞋底的回收再利用情况，发现有商家磨制废旧鞋底胶料，然后主要通过物理变化，生产相同材料的物品，比如鞋底。本文作者委托工厂磨制40目废旧TPR牛筋鞋底和橡胶鞋底粉末，并使用盘锦90#基质沥青试验，测试其三大指标与不同温度下的旋转黏度及弹性恢复。
　　其次，进行单一胶料改性沥青的试验，分别用40目废旧TPR牛筋鞋底粉末和40目废旧橡胶鞋底粉末改性沥青，使用不同比例的胶粉，分别占基质沥青质量的14％-26％，间隔为3％，对十种单一废旧鞋底胶料改性沥青分别做软化点试验、针入度试验、延度试验、布氏旋转黏度试验和弹性恢复试验，分别评价不同比例不同种类胶料改性沥青相应的指标，分析改性沥青扭矩对数和黏度对数关系曲线，发现23％废旧TPR牛筋鞋底胶料粉末改性沥青最好，26％废旧橡胶鞋底胶料粉末改性沥青在废旧橡胶鞋底改性沥青中较好。随着掺量的升高，扭矩对数和黏度对数关系曲线成高度线性关系。
　　接着，用7％、10％、14％的废旧TPR牛筋鞋底胶料和7％、10％、14％的废旧橡胶鞋底胶料排列组合，制备9种复合改性沥青，设计正交试验，同样进行复合改性沥青的三大指标试验、弹性恢复试验和布氏旋转黏度试验并分析扭矩对数和黏度对数关系曲线，做正交试验极差分析，研究交互作用，得出14％XTPR/10％XXJ复合改性沥青最好。之后研究三种工艺下的14％XTPR/10％XXJ复合废旧鞋底胶料改性沥青的各个指标，比较出最佳工艺，发现工艺三14％XTPR/10％XXJ复合废旧鞋底胶料改性沥青最好。
　　接着进行基质沥青、23％废旧TPR牛筋鞋底胶料粉末改性沥青、26％废旧橡胶鞋底胶料粉末改性沥青、工艺三14％XTPR/10％XXJ复合改性沥青的低温弯曲蠕变(BBR)试验，并分析蠕变劲度和m值，发现23％废旧TPR牛筋鞋底改性沥青和工艺三14％XTPR/10％XXJ复合改性沥青的低温性能较高，远好于基质沥青和26％废旧橡胶鞋底胶料粉末改性沥青，而在较高的温度下，23％废旧TPR牛筋鞋底改性沥青低温性能较好，在较低的温度下14％XTPR/10％XXJ复合改性沥青较好。26％废旧橡胶鞋底胶料粉末改性沥青低温性能的提升不明显。然后做了基质沥青、23％废旧TPR牛筋鞋底胶料粉末改性沥青、26％废旧橡胶鞋底胶料粉末改性沥青、工艺一、二、三的14％XTPR/10％XXJ复合改性沥青以及TPR牛筋鞋底和废旧橡胶鞋底粉末溶于四氯化碳吹干后和直接研磨粉末的红外光谱实验分析。分析图像，发现主要是物理变化，也有化学变化。
　　最后，设计AC-16级配，用基质沥青、23％废旧TPR牛筋鞋底胶料粉末改性沥青、工艺三14％XTPR/10％XXJ复合改性沥青进行沥青混合料试验。利用马歇尔试件确定最佳油石比、进行马歇尔力学性能试验、高温车辙试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验。发现两种鞋底胶料改性沥青效果明显好于基质沥青。23％废旧TPR牛筋鞋底胶料粉末改性沥青的力学性能和高温抗车辙性能较好，工艺三14％XTPR/10％XXJ复合改性沥青的水稳定性能较好。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题的提出

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外改性沥青的研究现状

1．2．2 国内改性沥青的研究现状

1．2．3 国外废旧鞋类处理的研究现状

1．2．4 国内废旧鞋类处理的研究现状

1．3 本文的研究内容

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

1．4 本章小结

2 试验材料

2．1 基质沥青

2．2 废旧鞋底胶料

2．2．1 废旧鞋类调查

2．2．2 废旧鞋底胶料

2．3 改性沥青的制备

2．3．1 改性沥青材料

2．3．2 制备工艺

2．4 本章小结

3 单一种类鞋底胶料改性沥青

3．1 三大指标试验

3．1．1 软化点试验

3．1．2 针入度试验

3．1．3 延度试验

3．2 Brookfield旋转黏度试验试验

3．2．1 试验过程

3．2．2 废旧TPR牛筋鞋底改性沥青布氏旋转黏度及对数线性回归

3．2．2 废旧橡胶鞋底改性沥青布氏旋转黏度及对数线性回归

3．2．3 试验比较与分析

3．3 弹性恢复试验

3．3．1 试验过程

3．3．2 试验数据

3．3．3 试验比较与分析

3．5 本章小结

4 废旧TPR牛筋底与橡胶底复合改性沥青

4．1 正交试验

4．1．1 正交试验设计

4．1．2 样品的制备

4．1．3 试验的进行

4．2 试验数据

4．2．1 软化点试验

4．2．2 针入度试验

4．2．3 延度试验

4．2．4 Brookfield旋转黏度试验及线性回归

4．2．5 弹性恢复试验

4．3 正交试验分析

4．3．1 极差分析

4．3．2 软化点分析

4．3．3 针入度分析

4．3．4 延度分析

4．3．5 Brookfield旋转黏度分析

4．3．6 弹性恢复分析

4．3．7 最优组合

4．4 制备工艺的影响

4．4．1 制备工艺

4．4．2 不同工艺的软化点比较

4．4．3 不同工艺的针入度比较

4．4．4 不同工艺的延度比较

4．4．5 不同工艺的布氏旋转黏度比较

4．4．6 不同工艺的弹性恢复比较

4．4．6 最优工艺方案

4．6 本章小结

5 针对较优改性沥青的进一步实验

5．1 低温弯曲蠕变劲度(BBR)试验

5．1．1 试验原理与过程

5．1．2 蠕变曲线

5．1．3 蠕变劲度分析

5．1．3 m值分析

5．2 红外光谱微观分析

5．1．1 试验原理与过程

5．1．2 试验结果分析

5．3 本章小结

6 废旧鞋类改性沥青混合料实验

6．1 级配设计

6．2 施工温度的确定

6．3 确定最佳油石比

6．3．1 试验方案

6．3．2 基质沥青混合料的最佳油石比

6．3．3 23％废旧TPR牛筋鞋底胶料改性沥青混合料最佳油石比

6．3．4 工艺三XTPR14／XXJ10混合料最佳油石比

6．4 力学性能

6．5 高温性能

6．6 浸水马歇尔试验

6．7 冻融劈裂试验

6．8 本章小结

结论

参考文献

致谢