废旧胶粉改性沥青及混合料性能研究
裴玉同
(中国石化炼油销售有限公司，上海200050)
摘要：本项目开发的胶粉改性沥青具有优异的性能指标，试验考察了胶粉目数、掺量对 胶粉改性沥青的指标变化规律。研究表明：综合考虑胶粉改性沥青性能指标、成本等因素， 选取胶粉40目和掺量21%制备的胶粉改性沥青性能最优，SHRP性能等级达到PG 76 -22, 且混合料性能指标均满足《公路沥青路面施工技术规范》技术要求。
关键词：废旧胶粉改性沥青混合料性能
随着交通量的迅速增加，车辆大型化、超载 严重，沥青混凝土路面面临严峻考验。使用普通 沥青铺设的路面易产生严重车辙、开裂、坑槽等 早期破坏。路面使用某些聚合物改性沥青进行薄 层罩面后，可大大延长养护周期，降低养护费 用。高等级公路的路面尤其需要使用各种改性沥 青，延长路面使用寿命，减少养护罩面次数，保 证公路畅通。
胶粉改性沥青产生于上世纪六十年代，八十 年代后技术上逐步成熟，在设计和施工良好的情 况下胶粉改性沥青材料能够表现出良好的性能， 胶粉改性沥青路面与结构厚度厚一倍的普通沥青 路面相比，损坏发展更缓慢，特别是在抗开裂方 面表现出优异的性能。胶粉改性沥青常用于旧水 泥混凝土道路维修改造项目，这样既能充分发挥 旧路面原有的结构性能，又能充分发挥胶粉改性 沥青优异的抗裂性能、抗疲劳性能和降噪能力， 通过胶粉改性沥青混合料罩面恢复表面性能，可 获得超长的使用寿命:1]。
在对安全、环保和舒适度要求日益提高的现 代社会，综合考虑价格、使用寿命、使用效果和 环保等因素，拓展胶粉改性沥青的应用范围具有 十分显著的经济和社会效益。1
试验概况试验材料
1)基质沥青：中石化70号A级道路石油 沥青；1. 1
2) 废旧胶粉：温州诚信胶粉有限公司提
供，分别为30目、40目及60目；
3) 集料：上海市浦东新区石灰岩。1.2胶粉改性沥青制备
胶粉改性沥青制备采用湿法工艺，将基质沥 青加热到180 ~ 190 (，添加不同比例、不同目 数的胶粉，采用高速剪切机进行剪切，剪切速度 为 4 000 ~4 500 r/min，剪切时间为 30 ~50 min。 1.3试验方案1. 3.1
不同胶粉目数的胶粉改性沥青性能试验对不同胶粉目数的胶粉改性沥青，进行针入 度、软化点、延度、弹性恢复及180 (旋转黏度 等常规性能指标测试，以评价胶粉目数对胶粉改 性沥青性能指标的影响。
1.3.2不同胶粉掺量的胶粉改性沥青性能试验
对不同胶粉摻量的胶粉改性沥青进行性能指 标测试，测试与1. 3. 1相同。1.3.3胶粉改性沥青的流变性能试验
采用合适的胶粉目数及胶粉摻量，制备性能 稳定的胶粉改性沥青，性能指标检测采用动态剪 切流变仪（DSR)、弯曲流变仪（BBR)、压力 老化仪（PAV)等仪器进行流变性能测试。1. 3. 4
胶粉改性沥青混合料性能试验
制备性能稳定的胶粉改性沥青，采用马歇尔
收稿日期：2018 -04 -02。
作者简介：裴玉同，男，工程师。长期从事沥青新产品技 术研发与推广应用。
第4期裴玉同.废旧胶粉改性沥青及混合料性能研究
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混合料设计方法制作胶粉改性沥青混合料，并进 行高温性能、抗水损害性能及低温抗裂性能测 试，以评价胶粉改性沥青的混合料应用性能。2
试验结果分析
2.1不同胶粉目数的胶粉改性沥青性能试验
先将基质沥青加热到约180 (，然后分别按 照胶粉改性沥青质量的12%、16%、20%、 24%缓慢加入胶粉，按照1.2制备胶粉改性沥 青。采用的70号基质沥青指标如表1所示。胶 粉改性沥青试验结果如表2所示。
表1基质沥青质量检测分析结果
试验项目技术要求检测结果试验方法
针人度/(10—1 mm)
60 〜8074T0604PI
-1.5 & +1.0
-1. 16T0604软化点/(
F4649.0T060660 (动力黏度/( Pa .1)F180205T0620延度（10 () /F2032.4T0605延度（15 () / cmF100>100T0605蜡含量（蒸馏法），％R2.22 1T0615闪点（开口）/(F260294T0611溶解度，％
F99.5
99.9T0607密度（15 ()/(g .cm-3)实测记录
1.04
T0603
薄膜烘箱质量变化，％—0. 8 & + 0. 8-0. 17
T0609针人度比，％F6164. 1T0604延度（10 () / c
F6
7.9
T0605
表2不同胶粉目数的胶粉改性沥青试验结果
胶粉种类
掺量，针人度/软化点/延度（5 () /
%(10-1 mm)(cm
12
63.255. 16. 330目
1658.957. 87. 52055.261.58.92451.763.29. 812
61. 858. 17. 240目
1657.960.58.9205563. 810.42450.565. 111. 312
60.360.78.460目
1656.563.9.52051.765.410. 824
48.6
67.9
11. 6
由表2可知，在相同试验工艺条件下，随着 胶粉摻量的增加，胶粉改性沥青针入度基本呈减
小趋势，软化点呈递增趋势，延度呈递增趋势。 当胶粉摻量增加时，一方面沥青分子与胶粉中的 橡胶结构结合在一起的数量增加；另一方面沥青 胶体中的分散相胶质与没有溶入沥青中的橡胶粒 的空间网状结构互相亲和在一起的几率也相应增 加，产生较好的改性效应。
由以上分析可知，30目、40目和60目胶粉 对沥青均具有优良的改性效果，并且胶粉粒径越 小，胶粉改性沥青性能越好。在实际研究中，可 以综合胶粉改性沥青性能指标、原材料价格等因 素，选取40目胶粉进行研究。
2.2不同胶粉掺量的胶粉改性沥青性能试验
为了考察橡胶粉添加比例对胶粉改性沥青性 能的影响，本研究进行了不同胶粉摻量下的各种 常规指标的对比试验。采用40目胶粉，按 15%、18%、21%、24%的摻量制备胶粉改性沥 青，通过测试胶粉改性沥青的针入度、软化点、 延度、弹性恢复、180 (旋转黏度等几个常规指 标，研究胶粉摻加量对胶粉改性沥青性能指标的 影响，试验结果如表3示。
表3不同胶粉掺量的胶粉改性沥青性能试验结果
项目
掺量掺量掺量掺量15%18%21%24%针人度/(10—1 mm)58. 856. 754.50.5软化点/(
59.461. 564. 065. 1延度（5 () /cm8. 79.910. 511.3弹性恢复（25 ()，％64727780180 (旋转黏度/( Pa .1
0. 63
1.35
2 60
3. 12
由表3可知，胶粉改性沥青的软化点、延度 和弹性恢复随着胶粉量的增加而增大，针入度随 胶粉量的增加而减小。胶粉改性沥青的180 (黏 度随着胶粉量的增加而增大，根据胶粉改性沥青 规范180 (黏度1. 5 ~4. 0 Pa .S，当胶粉含量为 24%时，胶粉改性沥青黏度过高，施工困难，为 保证良好的施工性能，最终确定40目胶粉的摻 量为21%。
2.3胶粉改性沥青的流变性能试验
根据以上试验结果，选择40目胶粉及21 % 摻量，制备性能稳定的胶粉改性沥青，流变性能 试验结果如表4所示。由表4可知，胶粉改性沥 青的SHRP性能分级结果达到PG 76 - 22，性能
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石油 沥青2018年第32卷
指标与SBS改性沥青接近。胶粉改性沥青的流 变性能对其应用性能有重要意义，沥青路面的抗
车辙能力、抗温度裂缝能力、抗老化能力均与此指标有很大关系。
表4胶粉改性沥青的流变性能试验结果
样品编号
原样沥青
动态剪切/In5, 76() /kPa动态剪切/In5, 82() /kPa
RTFOT残留沥青
试验结果技术要求试验方法
2414
F1.0F1.0
AASHTO TP5AASHTO TP5
动态剪切（f 0n5, 76() 0Pa动态剪切（f 0n5, 82() 0Pa
PAV (100 (，20 hr)残留沥青
3414
F2.2F2.2
AASHTO TP5AASHTO TP5
动态剪切（f In5, 28 () 0Pa蠕变劲度（-12 () /MPa
m值（-12 ()SHRP性能分级
1 229151046
R5 000R300F0.3PG 76-22
AASHTO TP5AASHTO TP1AASHTO TP1
2.4胶粉改性沥青的混合料性能试验
试验集料取自上海市浦东新区石灰岩，胶粉 为40目及摻量为21%,制备性能稳定的胶粉改 性沥青。
本研究采用的级配范围为美国加利福尼亚胶 粉改性沥青混合料级配，设计的AR- AC- 16 级配为级配中值，如表5所示。采用马歇尔设计 方法确定最佳油石比为6. 0%。
表5胶粉改性沥青混合料设计级配组成
项目合成级配
下列各筛孔(mm)通过率，％
19100
1695
13.285
94 74
4.7535
24618
148
0.610
04
0. 15
0.0751
2. 4.1高温性能青混合料的浸水马歇尔残留强度和冻融劈裂强度 比均大于90%，指标均满足规范要求，具有优 异的抗水损害性能。2.4.3低温抗裂性能
胶粉沥青混合料的低温抗裂性能如表9所示。
由表9可知，胶粉改性沥青的低温破坏应变 远高于规范要求值，具有优异的低温抗裂性能。
胶粉改性沥青混合料的高温性能试验结果如 表6所示。由表6可知，胶粉改性沥青混合料的 动稳定度达到4 000次/mm以上，具有优异的高 温抗车辙性能。2. 4. 2
抗水损害性能
胶粉沥青混合料抗水损害性能试验结果如表 7、表8所示。由表7、表8可知，胶粉改性沥
表6胶粉改性沥青混合料动稳定度试验结果
指标胶粉改性沥青
-1 )动稳定度/(次.mm
14 332
23 955
34 120
平均4 136
规范要求/( — .mm )
F 3 000
表7胶粉改性沥青混合料浸水马歇尔试验结果
指标
状态浸水前浸水后
稳定度/
kN
表8胶粉改性沥青混合料冻融劈裂试验结果
指标
状态未冻融冻融
劈裂强度/
MPa
残留强度比，规范要求，
%94
%
F 85
残留强度比，规范要求，
%91
%
F 80
9.75 9. 12
粉改性沥青
胶粉改性沥青
0.91043
第4期裴玉同.废旧胶粉改性沥青及混合料性能研究
表9
指标胶粉改性沥青
胶粉改性沥青混合料弯曲试验结果
破坏应变/(次.mm-1)
13 722. 5
2 3 811.4
33 755. 1
平均3 763
39
规范要求/(次.mm )
^2 500
3结论
SHRP性能分级要求，胶粉改性沥青达到PG76
a)废旧轮胎胶粉的目数对胶粉改性沥青的 -22，接近SBS改性沥青PG性能等级。
d)胶粉改性沥青混合料具有优异的高、低
性能指标具有显著的影响，且胶粉目数在30目 到60目的范围内，胶粉粒径越小，胶粉改性沥 青的性能指标越好。综合性能指标、原材料成本 等因素，最终确定选用40目胶粉。
\")随着胶粉摻量的增加，胶粉改性沥青的 高、低温性能均变优；为保证良好的施工性能， 最终确定40目胶粉的摻量为21 $。
%
按照美国公路战略研究计划（SHRP)
温性能及抗水损害性能，其动稳定度、破坏应 变、冻融劈裂强度比均满足施工技术规范要求。
参考文献
[1]孙祖望，陈飙.胶粉沥青技术应用指南[M].北
京：人民交通出版社，2008.
^udy on the Performance of Crumb Rubber Modified
Bitumen and Its Mixture
Pei Yutong
(Sinopec K^inery Product Sales Company Limited，Shanghai 200050 )
Abstract: Crumb rubber modified bitumen developed in this project has excellent performance indexes，
and the influence of rubber powder mum consideng peformance and cal specificationX .
mesh number and raw material
content on
the
index change rule
opti
of
fied asj)halt was investigated. The results show that 40 mesli rubber powder and 21% mixing amount
price. This
crumb rubber
modified bitumen meets SHRP l
PG 76 - 22，and the mixture performance indexes satisfied 4 construction of highway asph^t pavement techni
Keywords: crumb rubber； modified bitumen； mixture performance
............................................................................................................................................................................................................................................................................短讯.
沧州南北绕城公路ppp项目 北绕城新建段全线贯通
2018年6月30日，中建铁投路桥有限公司承建的 沧州市南北绕城公路PPP项目北绕城新建段全线贯通， 进人通车阶段。
北绕城公路新建段起点为现状姚官屯连接线与廊沧
高速沧州北连接线交汇处，终点顺接现状保沧公路，途 经10余个村镇，全线采用双向4车道一级公路标准，设 计时速80 kmh，路线全长10 km。
据介绍，沧州市南北绕城公路是沧州市规划的环城 公路的重要组成部分，也是沧州市本级第一个PPP项 目，对于拓展中心城区发展空间、争取和服务工业大项 目有着重要意义。工程建成后，既能改善中心城区整体 交通压力，又是加强大气污染防治工作的重要举措，更 是便民利民惠民的民生工程。
(石油沥青编辑部供稿）
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