基于废旧胶粉的抗裂沥青制备与性能研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2025.08.016

中国塑料 ›› 2025, Vol. 39 ›› Issue (8): 100-106.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2025.08.016

基于废旧胶粉的抗裂沥青制备与性能研究

熊可维¹, 张明明², 刘文静³, 张紫璇¹, 曹东伟¹^,²^,³^,⁴(), 夏磊⁴, 魏红梅⁵, 霍淑芳⁶

^1.河北工程大学土木工程学院，河北邯郸 056038
^2.长安大学材料科学与工程学院，西安 710064
^3.重庆交通大学土木工程学院，重庆 400074
^4.中路高科交通检测检验认证有限公司，北京 100088
^5.新疆交通投资（集团）有限责任公司运营分公司，乌鲁木齐 830009
^6.衡水金湖交通发展集团有限公司，河北衡水 053000

收稿日期:2024-09-27 出版日期:2025-08-26 发布日期:2025-07-30
通讯作者: 曹东伟（1974—），男，研究员，从事道路沥青材料改性、路面表面特性、高性能抗滑表层和路面结构等方面研究，caodongwei@vip.126.com
E-mail:caodongwei@vip.126.com
基金资助:
中央引导地方科技发展项目(236Z1218G);新疆高速公路沥青路面裂缝类病害处治关键技术研究项目(0228F022155400)

Preparation and properties of crack⁃resistant asphalt based on waste rubber powders

XIONG Kewei¹, ZHANG Mingming², LIU Wenjing³, ZHANG Zixuan¹, CAO Dongwei¹^,²^,³^,⁴(), XIA Lei⁴, WEI Hongmei⁵, HUO Shufang⁶

^1.School of Civil Engineering，Hebei University of Engineering，Handan 056038，China
^2.School of Materials Science and Engineering，Chang′an University，Xi′an 710064，China
^3.School of Civil Engineering，Chongqing Jiaotong University，Chongqing 400074，China
^4.China?Road Transportation Verification & Inspection Hi?Tech Co，Ltd，Beijing 100088，China
^5.Operation Branch of Xinjiang Communications Investment （Group） Co，Ltd，Urumqi 830009，China
^6.Hengshui Jinhu Transportation Development Group Co，LTD，Hengshui 053000，China

Received:2024-09-27 Online:2025-08-26 Published:2025-07-30
Contact: CAO Dongwei E-mail:caodongwei@vip.126.com

摘要/Abstract

摘要：

以苯乙烯⁃丁二烯⁃苯乙烯嵌段共聚物（SBS）、废旧胶粉作为主要原材料制备了新型复合抗裂沥青，采用响应曲面法确定了新型复合抗裂沥青的掺配方案。在此基础上，对新型复合抗裂沥青进行了基本性能测试、布氏黏度试验、测力延度试验、温度扫描试验和低温弯曲梁流变试验，对比评价了新型复合抗裂沥青的黏温特性和高低温流变性能等性能。最后，基于荧光显微图像，分析了新型复合抗裂沥青的改性机理。结果表明，新型复合抗裂沥青原材料的最佳优化方案为：SBS改性剂掺量4 %（质量分数，下同），胶粉掺量15 %，增韧剂掺量4 %。新型复合抗裂改性沥青具备优异的低温性能及抗拉伸能力，延度可达到54 cm，弹性恢复可达到99 %，相比常规SBS/胶粉复合改性沥青低温延度提升78 %，弹性恢复性能提升11 %；从微观角度来看，复合抗裂改性沥青通过多种改性剂的协同交联，形成了均匀紧密的微观结构，显著增强了抗裂性能，能够更好应对温度变化和机械应力的影响。

关键词: 道路工程, 复合改性沥青, 延展性, 抗裂特性, 沥青路面

Abstract:

This study developed a novel composite crack⁃resistant asphalt by modifying asphalt with styrene⁃butadiene⁃styrene （SBS） and waste rubber powder， with the optimal formulation determined through response surface methodology. The optimized composition consisted of 4 wt% SBS， 15 wt% rubber powders， and 4 wt% toughening agent. Comprehensive performance evaluation was conducted using basic property tests， Brinell viscosity measurements， tensile testing， temperature scanning， and bending beam rheometry， and the results revealed superior low⁃temperature performance and tensile resistance， with exceptional ductility （54 cm） and elastic recovery （99 %）. Compared to conventional SBS/rubber powder⁃modified asphalt， the currently developed asphalt demonstrated 78 % greater ductility and 11 % improved elastic recovery. Fluorescence microscopy analysis indicated that the enhanced performance stemmed from the formation of a uniform， compact microstructure through synergistic crosslinking of multiple modifiers. This unique microstructure provides excellent resistance to temperature fluctuations and mechanical stress， making the composite particularly effective for crack prevention.

Key words: road engineering, composite modified asphalt, extensibility, crack resistance property, asphalt pavement

中图分类号:

TQ320.9

熊可维, 张明明, 刘文静, 张紫璇, 曹东伟, 夏磊, 魏红梅, 霍淑芳. 基于废旧胶粉的抗裂沥青制备与性能研究[J]. 中国塑料, 2025, 39(8): 100-106.

XIONG Kewei, ZHANG Mingming, LIU Wenjing, ZHANG Zixuan, CAO Dongwei, XIA Lei, WEI Hongmei, HUO Shufang. Preparation and properties of crack⁃resistant asphalt based on waste rubber powders[J]. China Plastics, 2025, 39(8): 100-106.

图/表 13

参考文献 20

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测试项目		试验结果	技术标准	试验方法
25 ℃针入度/0.1 mm		86	80~100	T0604—2011
软化点/℃		46.1	≥45	T0606—2011
10 ℃延度/ cm		>100	≥20	T0605—2011
RTOFT后	质量变化/%	0.2	±0.8	T0609—2011
	残留延度/ cm	13	≥8	T0605—2011
	残留针入度比/%	59.6	≥57	T0604—2011

测试项目		试验结果	技术标准	试验方法
25 ℃针入度/0.1 mm		86	80~100	T0604—2011
软化点/℃		46.1	≥45	T0606—2011
10 ℃延度/ cm		>100	≥20	T0605—2011
RTOFT后	质量变化/%	0.2	±0.8	T0609—2011
	残留延度/ cm	13	≥8	T0605—2011
	残留针入度比/%	59.6	≥57	T0604—2011

编号	SBS 掺量/%	胶粉掺量/%	增韧剂/ %	延度/ cm	软化点/ ℃	针入度/ mm
1	5.0	12.0	3.0	45.6	94.1	48.9
2	4.0	16.0	3.0	48.0	96.2	47.7
3	4.0	20.0	5.0	46.2	103.7	49.6
4	4.0	16.0	3.0	48.5	96.4	47.7
5	4.0	16.0	3.0	47.6	96.0	47.6
6	5.0	20.0	3.0	42.8	102.4	45.7
7	4.0	12.0	1.0	40.1	89.2	49.0
8	5.0	16.0	5.0	46.6	101.7	48.9
9	3.0	12.0	3.0	42.3	92.0	51.0
10	3.0	20.0	3.0	39.8	98.8	48.7
11	3.0	16.0	5.0	42.6	98.3	49.9
12	4.0	16.0	3.0	47.9	95.9	47.7
13	3.0	16.0	1.0	35.0	92.6	49.2
14	4.0	12.0	5.0	47.0	95.8	51.5
15	4.0	20.0	1.0	37.0	97.8	46.5
16	5.0	16.0	1.0	39.5	95.6	46.2
17	4.0	16.0	3.0	48.6	96.5	47.6

编号	SBS 掺量/%	胶粉掺量/%	增韧剂/ %	延度/ cm	软化点/ ℃	针入度/ mm
1	5.0	12.0	3.0	45.6	94.1	48.9
2	4.0	16.0	3.0	48.0	96.2	47.7
3	4.0	20.0	5.0	46.2	103.7	49.6
4	4.0	16.0	3.0	48.5	96.4	47.7
5	4.0	16.0	3.0	47.6	96.0	47.6
6	5.0	20.0	3.0	42.8	102.4	45.7
7	4.0	12.0	1.0	40.1	89.2	49.0
8	5.0	16.0	5.0	46.6	101.7	48.9
9	3.0	12.0	3.0	42.3	92.0	51.0
10	3.0	20.0	3.0	39.8	98.8	48.7
11	3.0	16.0	5.0	42.6	98.3	49.9
12	4.0	16.0	3.0	47.9	95.9	47.7
13	3.0	16.0	1.0	35.0	92.6	49.2
14	4.0	12.0	5.0	47.0	95.8	51.5
15	4.0	20.0	1.0	37.0	97.8	46.5
16	5.0	16.0	1.0	39.5	95.6	46.2
17	4.0	16.0	3.0	48.6	96.5	47.6

项目	平方和	自由度	均方	F值	P值	显著性
模型分析	296.40	9	32.93	122.56	<0.000 1	显著
A⁃SBS	27.27	1	27.27	101.48	<0.000 1	显著
B⁃胶粉	10.28	1	10.28	38.27	0.000 5	显著
C⁃增韧剂	119.35	1	119.35	444.16	<0.000 1	显著
AB	0.02	1	0.02	0.07	0.802 0	不显著
AC	0.06	1	0.06	0.23	0.644 3	不显著
BC	1.21	1	1.21	4.50	0.071 5	不显著
A²	53.48	1	53.48	199.01	<0.000 1	显著
B²	15.83	1	15.83	58.90	0.000 1	显著
C²	55.52	1	55.52	206.62	<0.000 1	显著

基于废旧胶粉的抗裂沥青制备与性能研究

Preparation and properties of crack⁃resistant asphalt based on waste rubber powders

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