摘 要

目前我国社会经济发展已进入全新阶段，对环境的保护与节约资源已引起广泛重视。加快建设资源节约型、环境友好型社会成为国家可持续发展的基本战略之一。而废胶粉改性沥青正是与该战略相符的新型道路建设材料，不仅可以提高沥青路面使用性能，还可以达到废弃物再利用、保护环境的目的。沥青路面高温稳定性受改性沥青的高温稳定性所影响。研究表明，现有的Superpave高温性能指标G*/sinδ不能很好地评价改性沥青的高温性能，故美国国家公路合作研究计划提出了多应力蠕变恢复试验这一新方法，用来模拟实际路面车辆荷载的间歇性，从而达到正确评价废胶粉改性沥青高温性能的目的。

本研究首先对废胶粉改性沥青的三大性能指标进行测试，然后通过着重研究软化点数据来分析废胶粉对沥青性能的影响规律；其次，利用多应力蠕变恢复实验来准确评价废胶粉对改性沥青的高温性能的影响效果；最后，制备废胶粉改性沥青及SBS改性沥青混合料，利用马歇尔试验和车辙实验来评价混合料的高温稳定性，以验证废胶粉对沥青高温性能的改性效果。

研究结果显示，多应力蠕变恢复实验能准确评价废胶粉改性沥青的高温性能，废胶粉掺量及改性沥青制备时的剪切时间对沥青的高温性能影响较大。在一定范围内，随着废胶粉掺量和剪切时间的增加，废胶粉对沥青的改性效果不断增强，在废胶粉掺量达到20%、剪切时间为60mins时，废胶粉的改性效果最佳。此后，改性效果则随着掺量和剪切时间的增加反而下降了。

关键词：废胶粉；改性沥青；多应力蠕变恢复实验；高温性能

Abstract

Waste rubber powder modified asphalt is consistent with the strategy of the new road building material.It can not only can improve the performance of asphalt pavement, but also achieve the goal of waste reuse, environmental protection. The high temperature stability of the modified asphalt influence high temperature stability of asphalt pavement. Studies have shown that the existing Superpave high temperature performance index G*/ sinδ the delta can not well evaluate the performance of modified asphalt at high temperature, therefore, the national highway cooperative research plan puts forward a new test method, is more stress and creep recovery test to simulate the actual road vehicle load of intermittent, to evaluate the high temperature of waste rubber powder modified asphalt performance.

This study first study on three indicators of waste rubber powder modified asphalt , analysing the influence law of waste rubber powder on the asphalt performance;Secondly, the use of more stress and creep recovery experiments to accurately evaluate the waste rubber powder on the effect of high temperature performance of modified asphalt;Finally, the preparation of modified asphalt mixture, the use of Marshall test and rutting test to evaluate the high temperature stability of the mixture, verify the waste rubber powder modified effect of high temperature performance of asphalt.

The results showed that when the dosage of waste rubber powder and preparation of modified asphalt shear time had a greater influence on the performance of asphalt in high temperature.Within a certain range, with the increase of rubber powder content and shearing time, waste rubber powder modified effect, on the waste rubber powder content is 20%, shear time is 60 mins, waste rubber powder modified effect is best.Since then, the modification effect, with the increase of dosage and shearing time instead of down.

Key Words：waste rubber powder；modified asphalt；more stress and creep recovery experiments；the high temperature performance

目 录

摘 要 i

Abstract ii

目 录 iii

第1章 绪论 1

1.1 研究的背景及意义 1

1.2 国内外的研究现状 1

1.3研究的主要内容 2

1.4 实验的技术路线 3

第2章 原材料性能与实验设备 4

2.1沥青 4

2.2废胶粉 5

2.3集料 6

2.4矿粉 7

2.5实验仪器 8

第3章 废胶粉对改性沥青性能的影响研究 9

3.1废胶粉改性沥青三大指标测试 9

3.2 废胶粉对改性沥青软化点的影响 10

3.3废胶粉对改性沥青高温性能的影响 12

3.3.1多应力蠕变恢复实验 12

3.3.2废胶粉对改性沥青高温性能的影响 15

第4章 废胶粉对改性沥青混合料性能的影响研究 23

4.1引言 23

4.2 混合料级配的确定 23

4.3 马歇尔试件测试 25

4.4混合料车辙实验 25

第5章 结论与展望 28

5.1 结论 28

5.2 展望 28

参考文献 30

致 谢 32

第1章 绪论

1.1 研究的背景及意义

国民经济的不断增长和汽车拥有量的大幅度提高使我国的废旧轮胎处理问题日益突出。据调查结果显示，我国每年产生的废旧橡胶轮胎超过100万吨^[1]。而2011年我国产生的废旧轮胎的数量已超过2亿条，且以每年12%的速率增加^[2]。如果能够资源化、无害化地利用这些废旧轮胎将对我国经济的发展起到良好的促进作用，且能缓解环境和橡胶资源匮乏带来的压力。另一方面，随着国内道路建设的不断发展，人们对沥青混凝土路面的质量提出了越来越高的要求，即希望沥青混凝土道路可以做到“夏季不变形，冬季不开裂”，即在高温下具有较好的抗车辙能力^[3]，同时在低温下又具有较高的抗裂性，而且要求沥青路面要具有较强的吸收交通噪音的能力。由此，基质沥青必将逐渐被改性沥青所取代。SBS改性沥青是现有的改性沥青种类里性能相对较为优越的，但其高成本及SBS的不可再生性又制约着其进一步推广应用。研究结果表明，废旧轮胎以橡胶为主，而沥青和橡胶同为高分子有机材料，具有一定的亲和性^[4]。故将废轮胎加工成橡胶粉用于沥青混凝土路面^[5]的建设是废轮胎资源化、无害化利用的主要途径之一。橡胶沥青作为一种新型的道路建筑材料，不但提高了沥青路面的使用性能，而且还缓解了废旧轮胎带来的环境压力^[6-7]，具有良好的发展前景^[8]。橡胶改性沥青技术的推广应用可以为废旧轮胎的处理提供一条永续性的环保解决方案^[9]，市场发展前景十分广阔。

另一方面，国内外的研究者们发现，现有的沥青性能分级规范不能对改性沥青的高温性能进行有效的评价。故2001年，美国公路合作研究计划提出了重复蠕变恢复实验的新方法。但在该试验中，改性沥青承受的蠕变应力或应变处于线性粘弹状态。有研究表明：当改性沥青处于重载沥青路面中时所要承受的应力或应变已处于非线性区域^[10][11]。为了进一步验证沥青胶结料应力的依赖性，美国联邦公路总局在此基础上提出了多应力蠕变恢复实验（MSCR）^[12]的评价方法。该方法利用施加的应力来进行实际路面车辆荷载的间歇性的模拟，以研究分析废胶粉改性沥青的蠕变恢复性，从而准确评价废胶粉改性沥青的高温性能^[13]。

1.2 国内外的研究现状

橡胶沥青^[14]作为一种新型的道路建筑材料，具有良好的发展前景。国外对橡胶改性沥青技术的研究起步较早，有关废胶粉改性沥青的文献最早可以追溯到1843年的一项专利。早在20世纪30年代，英国和法国就已经开始铺设废胶粉改性沥青试验路，使改性沥青这一路面材料逐渐受到重视。在1977-1984年间，美国有16个州参与了联邦公路管理局组织的研究项目，总共铺设了219段改性沥青试验路。1988年，佛罗里达州交通运输部委托全美沥青技术中心对当时橡胶粉添加于沥青混合料的研究现状进行全面总结回顾，并在此基础上，于1989年组织了两个试验项目。Schuler等人研究了在四种橡胶粉、四个橡胶粉添加剂量、三个共熔水平在实验室和实际生产备样的橡胶沥青的性能情况^[15]。从20世纪60年代以来到现在国外研究者们已经取得一定的研究成果，并确定了橡胶改性沥青的相关性能指标规定^[16]及评价方法^[17]。