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

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2025.08.016

Abstract

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

CLC Number:

TQ320.9

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.

Figures/Tables 13

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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