城市固废路用材料资源化：橡胶沥青表征与玛蹄脂黏度概念

将废轮胎磨成粉，加入沥青中，制作成橡胶沥青，是废轮胎资源化利用非常高效的途径之一。废轮胎的加入量甚至可以达到沥青结合料用量的25%。但所制橡胶沥青的性质表征方面，传统的延度指标发生了问题，一般的分析认为，这是因为橡胶沥青中，橡胶粉固体颗粒导致了材料的不连续。相关研究又提出了测力延度的指标，建立的概念基础是，普通沥青尽管拉得长，但试验过程中消耗的功还不如橡胶沥青的小幅拉伸，即要拉开橡胶沥青需花很大的力，尽管延度很小，即便拉开这样小的距离，也要作很大的功。

测力延度指标提出者的初衷，是希望建立在这一指标的基础上，能体现橡胶沥青与普通沥青或其他改性沥青的优势。本书认为，对橡胶沥青的客观评价，深刻地揭示出了一个基本问题。若将橡胶粉换为粒径相当的砂石填料，就像岩沥青，问题可能更为清楚。即我们评价的对象究竟是结合料还是玛蹄脂？

这里有三个层次，第一个层次是沥青结合料，现实情况中，存在于沥青罐车的输送、沥青油罐的存放，以及拌和时沥青管线的传输中，对于橡胶沥青而言，主要的性质控制指标是177℃黏度。

第二个层次是玛蹄脂，它是沥青结合料与粒径小于最终沥青膜厚度的外加填料、粗集料与细集料的内在粉料组成的胶浆，当拌缸中喷射入沥青与矿粉后，玛蹄脂就自然形成了。玛蹄脂对集料裹覆起主导作用，玛蹄脂的黏度决定了混合料拌和的难易程度。我们常用沥青结合料的135℃黏度来表征沥青混合料的和易性，但这是不充分的，真正需要的是玛蹄脂的黏度。沥青结合料的135℃黏度可能对玛蹄脂黏度有影响，但由于沥青结合料与填料还存在相互影响，因此沥青结合料黏度与玛蹄脂黏度不是简单的对应关系。一定意义上讲，橡胶沥青是介于第一层次与第二层次的产品，也就是它属于玛蹄脂，但不是最终起作用的玛蹄脂（未加入矿粉）。因此，将沥青结合料的性质要求搬到玛蹄脂（橡胶沥青）上，显然是不恰当的。

第三个层次是混合料，这里指的是整体均匀流动的混合料。拌和过程中，混合料流动还不均匀（组分处于均匀化的过程中），但摊铺与碾压过程中，已经可以将沥青混合料从整体上视为一个均匀流动的流体，可以用混合料黏度来表征混合料流动的特征。但这方面尚未有可见的报道。

将视线聚焦到测量玛蹄脂黏度上，这是一项重要且充满挑战的任务。譬如，对玛蹄脂测试温度的要求：温度较高时，玛蹄脂中的颗粒将出现沉淀，无法获得均匀的样品；温度较低时，存在牛顿行为与非牛顿行为的变化。颗粒尺寸也影响沥青玛蹄脂的黏度，如果填料发生团聚，团聚颗粒成为更大的人为颗粒，则表现出粗颗粒的行为。另外，填料在加入玛蹄脂内的混合过程中，也可能将气泡带入。气囊或者封闭气泡对玛蹄脂的剪切应力有显著影响，可改变实测黏度结果。(www.xing528.com)

由于一般考察较高温度下沥青玛蹄脂的黏度，此时沥青玛蹄脂表现为液态，可选择圆筒黏度计。不过圆筒表面与外圆筒表面不应发生滑移，零剪切区或封堵层是不可忽视的现象，它们可出现在一些较硬的玛蹄脂或非常低剪切速率的试验中，因此应设计圆筒的几何形状，避免所有填料浓度下这一零剪切区的出现。可以采取图3-6所示的风向标转子。

图3-6　玛蹄脂黏度测试用的转子

沥青是牛顿材料，这意味着不同剪切速率下沥青的黏度是不变的，但很有可能沥青玛蹄脂在特定的填料浓度下，不遵循牛顿行为。施加相当低的剪切速率时，玛蹄脂的黏性行为可显示出剪切应力与剪切速率之间的线性关系。处理“剪切变稀”的玛蹄脂时，较低速率下剪切应力与剪切速率之间的关系，最初也可显示出线性关系，之后是非线性行为。于是，设计具有合适边界条件的适宜的测试程序，是获得沥青玛蹄脂黏性行为准确且充分信息的关键。

可以看到，有些时候并不是固废的加入达不到材料的要求，而是许多材料的测试指标是基于经验的，具有很强的局限性，无法适用加入固废的产品，需要引入更符合实际情形的指标。