[00795821]低油石比、低能耗橡胶沥青混合料试验与应用研究

废旧胶粉改性沥青材料研究是路面新材料科学研究的的一个重要方向。纵观国内外废旧橡胶粉改性沥青研究现状可知，现有胶粉改性沥青中废旧橡胶粉的掺量相对较低，橡胶沥青混合料油石比普遍偏高、能耗大,在制备大掺量橡胶沥青混合料的过程中，把高掺量的废旧橡胶粉添加到沥青中进行改性，评价废旧橡胶粉与沥青反应完全等仍然面临技术难题。开展环保型废旧胶粉改性沥青混合料技术，对于揭示胶粉改性沥青溶胀机理、细观结构与界面效应，优化高掺量胶粉改性沥青混合料设计方法、构建高掺量胶粉改性沥青混合料设计指标，指导路面工程中调配制备性能优良、便于施工的高掺量废旧橡胶沥青混合料，具有重大工程价值。 通过废旧橡胶粉制备、废旧橡胶粉改性沥青作用原理及废旧橡胶粉改性沥青现场生产工艺分析得出胶粉与沥青之间的物理、化学改性过程；揭示废胎胶粉的溶解、吸附溶胀、废胎胶粉颗粒的增强与填充作用；总结提炼废胎胶粉的脱硫、解聚和沥青的胶体结构变化。采用红外光谱仪分析胶粉及胶粉改性沥青的分子组成、存在的官能团及官能团的变化情况；用热重分析仪测量胶粉及胶粉改性沥青质量与温度之间的关系；用扫描电子显微镜（SEM）的电子束扫描胶粉及胶粉改性沥青表面从而获得胶粉及胶粉改性沥青表面图像及细观结构。试验测试分析了五组不同胶粉掺量下（20%，25%，30%，35%，40%）的胶改沥青，进行针入度、软化点、闪点、延度测试，对实验结果进行对比分析，总结胶粉掺加量对沥青技术指标的影响规律。基于胶粉改性沥青与集料的界面裹附厚度分析，采用工业CT断层扫描技术开展了沥青混合料多层二维断面图像随粗集料颗粒级配的研究，从而分析其对沥青混合料粗集料形貌的影响。采用粒径10mm的颗粒料与不同胶粉掺量下的70#沥青粘附包裹结合界面的评价试验。以物理吸附、化学吸附为理论基础，通过图像识别处理、SEM电镜扫描、工业CT扫描、红外光谱测试等手段分析高掺量胶粉改性沥青与集料的结合界面性能。研究选取了三种不同的废胶粉改性沥青混合料对其配合比、最佳油石比以及路用性能进行了系统分析，建立低油石比、低能耗橡胶沥青混合料成套技术。研究成果在河北省多条高速公路及国省道干线公路建设中推广应用，累计新增利润1000余万元。 课题发表高水平论文SCI检索4篇，主编著作3部，获得国家发明专利2项，国家实用新型专利3项，参与主编河北省地方规范标准1项，课题成果产生了巨大的经济效益和社会效益。综上所述，通过开展低油石比、低能耗橡胶沥青混合料试验与应用研究课题，研究成果弥补了河北省高掺量胶粉改性混合料低油石比、低能耗的技术空白，亦为在国内高速公路建设中大面积推广高掺量废旧橡胶粉改性沥青新材料示范应用提供了技术支持和保障。