Effect of modified waste PET pellets on performance of asphalt and its mixture

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2025.09.017

Abstract

Abstract:

This study investigated the application of modified waste polyethylene terephthalate （PET） pellets as an asphalt modifier for road construction. PET⁃modified asphalt was prepared with varying modifier contents （4.5 %~6.5 % by mass of base asphalt） and systematically evaluated. Comprehensive testing identified 6.0 % PET content as the optimal modifier content， demonstrating significant performance improvements： a 33.3 % reduction in penetration degree， 21.1 % increase in softening point， and decreased ductility compared to base asphalt. Subsequent mixture evaluation through rutting tests， low⁃temperature bending tests， water immersion Marshall tests， and freeze⁃thaw splitting tests revealed enhanced performance characteristics. The modified mixture exhibited 151.1 % greater dynamic stability， along with 5.6 % and 3.0 % improvements in residual stability ratio and freeze⁃thaw splitting strength ratio， respectively. While low⁃temperature crack resistance decreased marginally （5.3 % reduction in flexural tensile strength and 6.7 % in strain）， the results indicated that PET modification substantially improved high⁃temperature stability and water resistance of asphalt mixtures. This study validates the technical feasibility of using waste PET in road engineering while providing an effective recycling solution for plastic waste， contributing to sustainable infrastructure development.

Key words: polyethylene terephthalate, modified asphalt, asphalt mixture, high temperature stability, low temperature crack resistance, water stability

CLC Number:

TQ321.3

YANG Fan, HU Yihong, YANG Fayong, HU Bin, JING Hongjun, LI Haibin. Effect of modified waste PET pellets on performance of asphalt and its mixture[J]. China Plastics, 2025, 39(9): 108-114.

Figures/Tables 16

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项目	技术要求	试验结果	试验方法
针入度（25 ℃，5 s，100 g）/0.1 mm	60~80	70.6	T 0604—2011
软化点（环球法）/℃	≥46	53.5	T 0606—2011
延度（10 ℃）/cm	≥20	34	T 0605—2011
延度（15 ℃）/cm	≥100	>100	T 0605—2011
密度/g·cm^-3	-	1.023	T 0603—2011
溶解度/%	≥99.5	99.97	T 0607—2011
动力黏度（60 ℃）/Pa·s	≥180	224.6	T 0620—2000
闪点/℃	≥260	306.3	T 0611—2011
与粗集料的黏附性	≥4级	4级	T 0616—1993

项目	技术要求	试验结果	试验方法
针入度（25 ℃，5 s，100 g）/0.1 mm	60~80	70.6	T 0604—2011
软化点（环球法）/℃	≥46	53.5	T 0606—2011
延度（10 ℃）/cm	≥20	34	T 0605—2011
延度（15 ℃）/cm	≥100	>100	T 0605—2011
密度/g·cm^-3	-	1.023	T 0603—2011
溶解度/%	≥99.5	99.97	T 0607—2011
动力黏度（60 ℃）/Pa·s	≥180	224.6	T 0620—2000
闪点/℃	≥260	306.3	T 0611—2011
与粗集料的黏附性	≥4级	4级	T 0616—1993

材料名称	配合比/%	通过以下筛孔（mm）的质量百分率/%
材料名称	配合比/%	19	16	13.2	9.5	4.75	2.36	1.18	0.6	0.3	0.15	0.075
11⁃16碎石	28	100.0	99.3	67.3	13.2	2.3	1.3	1.3	1.3	1.3	1.3	1.3
6⁃11碎石	24	100.0	100.0	95.1	70.2	6.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5
4⁃6碎石	17	100.0	100.0	99.7	99.4	47.5	7.3	5.8	4.8	4.1	1.3	2.4
0⁃4机制砂	28	100.0	100.0	100.0	100.0	99.3	73.8	58.4	42.2	26.4	17.4	7.1
矿粉	3	100.0	100.0	100.0	100.0	100.0	100.0	100.0	100.0	99.2	93.7	77.6
合成级配		100.0	99.8	89.6	68.4	41.1	25.6	21.1	16.4	11.8	8.6	5.4
中值		100.0	95.0	85.0	70.5	43.0	28.5	19.5	16.0	11.5	8.0	5.0
级配上限		100.0	90.0	80.0	65.0	38.0	23.0	15.0	12.0	8.0	6.0	4.0
级配下限		100.0	100.0	90.0	76.0	48.0	34.0	24.0	20.0	15.0	10.0	6.0

材料名称	配合比/%	通过以下筛孔（mm）的质量百分率/%
材料名称	配合比/%	19	16	13.2	9.5	4.75	2.36	1.18	0.6	0.3	0.15	0.075
11⁃16碎石	28	100.0	99.3	67.3	13.2	2.3	1.3	1.3	1.3	1.3	1.3	1.3
6⁃11碎石	24	100.0	100.0	95.1	70.2	6.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5
4⁃6碎石	17	100.0	100.0	99.7	99.4	47.5	7.3	5.8	4.8	4.1	1.3	2.4
0⁃4机制砂	28	100.0	100.0	100.0	100.0	99.3	73.8	58.4	42.2	26.4	17.4	7.1
矿粉	3	100.0	100.0	100.0	100.0	100.0	100.0	100.0	100.0	99.2	93.7	77.6
合成级配		100.0	99.8	89.6	68.4	41.1	25.6	21.1	16.4	11.8	8.6	5.4
中值		100.0	95.0	85.0	70.5	43.0	28.5	19.5	16.0	11.5	8.0	5.0
级配上限		100.0	90.0	80.0	65.0	38.0	23.0	15.0	12.0	8.0	6.0	4.0
级配下限		100.0	100.0	90.0	76.0	48.0	34.0	24.0	20.0	15.0	10.0	6.0

混合料类型	浸水30 min后的稳定度/kN	浸水48 h后的稳定度/kN	残留稳定度比/%	残留稳定度比规范要求/%
PET（6%）改性沥青混合料	13.82	12.76	92.3	≥85
基质沥青混合料	10.14	8.79	86.7	≥80