，

(1.中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司， 陜西 西安 710068；2.長(zhǎng)安大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院， 陜西 西安 710064)

0 引言

將廢舊輪胎膠粉制備成橡膠瀝青并應(yīng)用到瀝青混合料中即可改善瀝青路面的抗老化、低溫抗裂、水穩(wěn)定性和抗疲勞特性，同時(shí)具有降噪、抗滑、破薄冰、避免瀝青路面泛白病害的作用。鑒于消除廢舊輪胎造成的黑色污染和交通部打造節(jié)能減排、綠色公路的重大戰(zhàn)略需求，橡膠瀝青受到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的極大重視[1-4]。但是室內(nèi)試驗(yàn)研究和實(shí)體工程應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，廢膠粉單獨(dú)改性瀝青的熱穩(wěn)定性差、易離析、黏度大，且橡膠瀝青對(duì)瀝青路面綜合路用性能的改善效果不太明顯，這些不足嚴(yán)重制約了其在道路瀝青領(lǐng)域上的廣泛運(yùn)用。為了改善橡膠瀝青混合料的綜合路用性能，目前國(guó)內(nèi)外的普遍做法是通過(guò)摻加聚合物或其他改性劑(添加劑)與膠粉進(jìn)行復(fù)配，對(duì)此，國(guó)內(nèi)目前研究成果有膠粉復(fù)配SBS、膠粉復(fù)配LDPE(HDPE)、膠粉復(fù)配PPA、膠粉復(fù)配抗車(chē)轍劑等復(fù)合改性技術(shù)途徑[1-7]。反應(yīng)性彈性體三元共聚物(Reactive Elastomeric Terpolymer，RET)是美國(guó)杜邦公司研發(fā)的一種新型熱塑性塑料改性劑，不同于普通的聚合物(SBS、SBR)改性劑，RET改性瀝青制備工藝簡(jiǎn)單，僅需攪拌即可與瀝青充分混合，RET溶解到熱瀝青中與瀝青發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而達(dá)到永久性改性瀝青的效果。RET改性劑與瀝青發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使得RET改性瀝青具有良好的熱儲(chǔ)存穩(wěn)定性，便于長(zhǎng)距離輸送，使用時(shí)不需要現(xiàn)場(chǎng)制備，可大批量生產(chǎn)和重復(fù)加熱使用[8-13]。陳治君等[8-9]研究發(fā)現(xiàn)，摻加RET顯著提高了SBR改性瀝青混合料的抗車(chē)轍性能，延長(zhǎng)路面使用壽命。郝培文等[12-13]對(duì)RET改性瀝青及其其混合料研究發(fā)現(xiàn)，RET改性瀝青儲(chǔ)存穩(wěn)定性?xún)?yōu)良，摻加RET顯著提高了瀝青混合料的高溫性能和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。盡管RET對(duì)瀝青混合料高溫性能、水穩(wěn)定性和疲勞性能均勻顯著的改善效果，但RET對(duì)瀝青混合料低溫性能改善效果不明顯，RET改性瀝青與SBS、SBR改性瀝青低溫性能有較大差距。

基于廢舊膠粉、RET分別對(duì)瀝青改性的優(yōu)缺點(diǎn)及RET改性劑具有很好的熱穩(wěn)定性，本文提出將RET與膠粉進(jìn)行復(fù)配，并對(duì)這種新的復(fù)合改性瀝青及其混合料性能進(jìn)行初步探索。首先參考橡膠瀝青評(píng)價(jià)指標(biāo)和SHRP瀝青BBR低溫評(píng)價(jià)指標(biāo)RET復(fù)配膠粉改性瀝青高低溫性能，在確定最佳的RET、膠粉復(fù)配方案后，基于車(chē)轍試驗(yàn)、低溫彎曲試驗(yàn)、間接拉伸疲勞試驗(yàn)、MMLS1/3試驗(yàn)驗(yàn)證RET復(fù)配膠粉改性瀝青路用性能和長(zhǎng)期高溫穩(wěn)定性，研究成果為RET復(fù)配膠粉改性瀝青的實(shí)體工程運(yùn)用提供借鑒。

1 試驗(yàn)

1.1 原材料

試驗(yàn)選用寶利AH — 70號(hào)A級(jí)重交道路石油瀝青，廢膠粉為西安中軒橡膠粉有限公司生產(chǎn)的60目子午輪胎橡膠粉，基質(zhì)瀝青和橡膠粉均來(lái)源于實(shí)體工程，其各項(xiàng)性能滿(mǎn)足規(guī)范要求。SBS改性劑采用中國(guó)石化生產(chǎn)的SBS 1401(YH — 792)熱塑性丁苯橡膠。混合料試驗(yàn)采用的粗集料選用玄武巖，細(xì)集料采用石灰?guī)r，礦粉由石灰?guī)r磨制而成，集料各項(xiàng)性能滿(mǎn)足JTG F40 — 2004規(guī)范相關(guān)要求。

1.2 試驗(yàn)方案

借鑒國(guó)內(nèi)外有關(guān)橡膠瀝青和RET改性瀝青研究成果，高摻量膠粉的橡膠改性瀝青不但受到制作工藝的限制，而且過(guò)高膠粉摻量的橡膠改性瀝青會(huì)因黏度過(guò)大、流動(dòng)性差、動(dòng)態(tài)模量低等特點(diǎn)并不能應(yīng)用于實(shí)際工程中，國(guó)際上將橡膠瀝青中的膠粉摻量通?？刂圃?0%～24%， RET摻量過(guò)少或過(guò)多會(huì)造成RET改性效果不佳或RET與瀝青反應(yīng)過(guò)度，最終影響RET改性瀝青性能，通常RET改性瀝青中的RET摻量一般為0.6%～2.2%，以兼顧RET復(fù)配膠粉改性瀝青的高低溫性能和施工和易性，最終確定RET復(fù)配膠粉中橡膠粉摻量為12%、16%、20%，每種膠粉摻量下變化3種RET摻量，分別為0.8%、1.2%、1.6%，共制備9組RET復(fù)配膠粉改性瀝青。對(duì)照組采用5%SBS改性瀝青、1.6%RET改性瀝青、20%膠粉改性瀝青和寶利70#基質(zhì)瀝青。

1.3 RET復(fù)配膠粉改性瀝青制備

RET改性劑與基質(zhì)瀝青相容性好，RET改性瀝青制備時(shí)將RET攪拌均勻并發(fā)育20～30 min即可，而橡膠粉在基質(zhì)瀝青中溶解、硫化困難，故RET復(fù)配膠粉改性瀝青主要參考橡膠粉改性瀝青制備工藝。

RET改性瀝青制備：將寶利70#基質(zhì)瀝青加熱至150～155 ℃，以500 rad/min速率邊攪拌邊均勻加入預(yù)定質(zhì)量RET改性劑，待RET改性劑全部加入后，加入0.2%PPA催化劑(PPA摻量為基質(zhì)瀝青質(zhì)量的0.2%)，升溫瀝青至155～160 ℃，繼續(xù)以500 rad/s速率勻速攪拌20～25 min，接著在165 ℃恒溫環(huán)境箱內(nèi)發(fā)育30 min，即可完成RET改性瀝青制備。

SBS改性瀝青制備：將寶利70#基質(zhì)瀝青加熱至165～170 ℃，邊攪拌邊加入SBS改性劑，加入橡膠油相容劑以500 rad/min速率攪拌30 min，使SBS改性劑充分溶脹，快速升溫瀝青至175 ℃，以5000rad/min速率剪切60 min，加入硫磺穩(wěn)定劑(摻量為基質(zhì)瀝青的0.3%)，保持瀝青溫度至175 ℃，發(fā)育30 min，完成SBS改性瀝青制備。

RET復(fù)配膠粉改性瀝青制備：將寶利70#基質(zhì)瀝青加熱至165～170 ℃，邊攪拌邊加入預(yù)定質(zhì)量橡膠粉，待橡膠粉完全加入后快速升溫瀝青至180 ℃左右，開(kāi)啟高速剪切機(jī)以5000～5500 rad/s速率對(duì)共混瀝青剪切60 min，接著一同加入預(yù)定質(zhì)量的RET改性劑和0.2%PPA催化劑，保持瀝青溫度至175～180 ℃，以500 rad/min速率勻速攪拌30 min，然后在180 ℃環(huán)境箱內(nèi)發(fā)育30 min，完成RET復(fù)配膠粉改性瀝青制備。

2 RET復(fù)配膠粉改性瀝青性能

2.1 橡膠瀝青評(píng)價(jià)指標(biāo)性能

采用評(píng)價(jià)橡膠瀝青的針入度、軟化點(diǎn)、25 ℃彈性恢復(fù)、177 ℃黏度評(píng)價(jià)指標(biāo)研究橡膠粉和RET改性劑摻量對(duì)復(fù)合改性瀝青的影響，試驗(yàn)方法、步驟嚴(yán)格按照J(rèn)TG E20 — 2011規(guī)范進(jìn)行，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 RET復(fù)配膠粉改性瀝青性能Table 1 Performance of RET compounded rubber modified as-phaltRET摻量/%膠粉改性劑摻量/%25 ℃針入度/(0.1 mm)軟化點(diǎn)/℃25 ℃彈性恢復(fù)率/%177 ℃黏度/(Pa·s)120.81620121.21620121.616201.600205%SBS改性瀝青70#基質(zhì)瀝青橡膠瀝青技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)5064742.64368813.03770873.44671792.94176833.33578873.64576823.23680873.52882944.26369610.315458882.856737176501925～70>54>601.5～4.0

由表1可知:

a.以表征瀝青軟硬程度的針入度指標(biāo)來(lái)看，隨著RET(橡膠粉)摻量增大，RET復(fù)配膠粉改性瀝青針入度有減小趨勢(shì)，其中RET摻量分別為0.8%、1.2%、1.6%時(shí)，橡膠粉摻量由12%增加至20%，RET復(fù)配膠粉改性瀝青針入度分別降低了26%、23.9%、37.8%；橡膠粉摻量分別為12%、16%、20%時(shí)，橡膠粉摻量由0.8%增加至1.6%， RET復(fù)配膠粉改性瀝青針入度分別降低了10%、16.3%、26.3%，橡膠粉摻量對(duì)復(fù)合改性瀝青針入度的影響比RET摻量更加顯著，橡膠粉對(duì)復(fù)合改性瀝青的增稠效果比RET改性瀝青更好。在0.9%～1.6%RET+12%～20%橡膠粉復(fù)配方案下，復(fù)合改性瀝青滿(mǎn)足橡膠瀝青針入度25～70(0.01 mm)技術(shù)指標(biāo)要求。

b.以表征瀝青高溫性能的軟化點(diǎn)指標(biāo)來(lái)看，隨著RET(橡膠粉)摻量增大，RET復(fù)配膠粉改性瀝青軟化點(diǎn)有增大趨勢(shì)，其中RET摻量分別為0.8%、1.2%、1.6%時(shí)，橡膠粉摻量由12%增加至20%，RET復(fù)配膠粉改性瀝青的軟化點(diǎn)分別增大了9.4%、9.6%、7.9%；橡膠粉摻量分別為12%、16%、20%時(shí)，橡膠粉摻量由0.8%增加至1.6%， RET復(fù)配膠粉改性瀝青的軟化點(diǎn)分別增加了18.8%、17.6%、17.1%，RET摻量超過(guò)1.2%后，復(fù)合改性瀝青軟化點(diǎn)可達(dá)到70 ℃以上，RET對(duì)復(fù)合改性瀝青高溫性能的改善效果優(yōu)于橡膠粉。

c.以表征瀝青在荷載作用下的可恢復(fù)變形能力的彈性恢復(fù)率指標(biāo)來(lái)看，隨著RET(橡膠粉)摻量增大，RET復(fù)配膠粉改性瀝青彈性有增大趨勢(shì)，其中RET摻量為0.8%、1.2%、1.6%時(shí)，橡膠粉摻量由12%增加至20%，RET復(fù)配膠粉改性瀝青的彈性恢復(fù)率分別增大了17.6%、10.1%、14.6%；橡膠粉摻量分別為12%、16%、20%時(shí)，橡膠粉摻量由0.8%增加至1.6%，RET復(fù)配膠粉改性瀝青的軟化點(diǎn)分別增加了9.8%、7.4%、8.0%，橡膠粉對(duì)復(fù)合改性瀝青彈性恢復(fù)性能的改善效果優(yōu)于RET，增加橡膠粉摻量可顯著提高RET復(fù)配膠粉改性瀝青的彈性恢復(fù)能力，減小荷載作用下的殘余變形。

d.以表征橡膠瀝青施工和易性的177 ℃黏度指標(biāo)來(lái)看，其中RET摻量為0.8%、1.2%、1.6%時(shí)，橡膠粉摻量由12%增加至20%，RET復(fù)配膠粉改性瀝青的177 ℃黏度分別增大了30.8%、34.4%、31.3%；橡膠粉摻量分別為12%,16%和20%時(shí)，橡膠粉摻量由0.8%增加至1.6%，RET復(fù)配膠粉改性瀝青的177 ℃黏度分別增加了13.7%、16.6%、13.5%，表明隨著膠粉摻量增大，RET復(fù)配膠粉改性瀝青177 ℃黏度顯著增大，增大RET摻量后復(fù)合改性瀝青黏度略有增加，RET復(fù)配膠粉改性瀝青的施工和易性主要取決于橡膠粉摻量。

相較于SBS改性瀝青，RET單獨(dú)改性瀝青的軟化點(diǎn)、彈性恢復(fù)率小于5%SBS改性瀝青，在1.2%～1.5%RET+12%～20%膠粉復(fù)配方案下，RET復(fù)配膠粉改性瀝青比5%SBS(1.6%RET)有更高的軟化點(diǎn)和更好的彈性恢復(fù)性能。分析其原因，隨著橡膠粉摻量增大，橡膠顆粒溶脹、硫化過(guò)程中會(huì)吸收基質(zhì)瀝青中的輕質(zhì)組分，使瀝青稠度增加，宏觀表現(xiàn)為增大橡膠粉后復(fù)合改性瀝青針入度減小、177 ℃黏度增大，施工和易性降低；RET能夠與橡膠瀝青很好地混溶，且RET與橡膠瀝青發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后，使得溶脹后的橡膠顆粒彼此間相互連接，形成具有一定柔韌性的連續(xù)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，RET酯化反應(yīng)物會(huì)黏附或填充到橡膠瀝青已形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，形成均勻、密實(shí)彈性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而使瀝青的高溫性能、彈性恢復(fù)性能得到顯著提升。

綜合考慮不同RET、橡膠粉摻量下復(fù)合改性瀝青針入度、軟化點(diǎn)、彈性恢復(fù)率、177 ℃黏度4個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，RET為1.2%～1.6%，且橡膠粉摻量為12%～16%時(shí)，RET復(fù)配膠粉改性瀝青的黏度、針入度、彈性恢復(fù)率、軟化點(diǎn)能滿(mǎn)足橡膠瀝青技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，在此復(fù)配方案下，復(fù)合改性瀝青的軟化點(diǎn)、彈性恢復(fù)性能優(yōu)于5%SBS改性瀝青。

2.2 RET復(fù)配膠粉復(fù)合改性瀝青流變特性

BBR試驗(yàn)方法、步驟嚴(yán)格按照J(rèn)TG E20-2011規(guī)范中T0628-2011進(jìn)行，試樣尺寸127 mm(長(zhǎng))×12.7 mm(高)×6.35 mm(寬)，試驗(yàn)時(shí)施加接觸荷載35±10 mN，初始荷載980±50 mN，持續(xù)加載240 s，試驗(yàn)溫度采用-18 ℃、-24 ℃，對(duì)經(jīng)歷壓力老化(PAV)前后的瀝青試樣進(jìn)行BBR試驗(yàn)，彎曲梁流變?cè)囼?yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)為蠕變斜率(m)、蠕變勁度模量(S)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 PAV前后RET復(fù)配膠粉改性瀝青彎曲蠕變勁度試驗(yàn)(BBR)結(jié)果Table 2 Results of BBR bending stiffness creep test (BBR) of RET compounded modified asphalt before and after PAVRET摻量/%膠粉改性劑摻量/%-18 ℃-24 ℃mS/MPamS/MPa低溫分級(jí)120.81620121.21620121.616201.600205%SBS70#基質(zhì)瀝青0.473(0.445)157(198)0.422(0.387)176(224)-32.70.456(0.431)179(212)0.403(0.365)209(246)-30.40.423(0.403)225(244)0.378(0.346)245(264)-28.60.464(0.432)189(234)0.393(0.364)212(245)-29.40.441(0.411)224(254)0.361(0.334)244(269)-28.30.412(0.387)247(289)0.343(0.323)268(287)-27.60.395(0.364)213(244)0.366(0.343)235(264)-26.20.375(0.344)237(276)0.336(0.314)268(289)-25.40.351(0.325)267(287)0.304(0.284)288(312)-22.40.334(0.247)334(387)0.274(0.244)402(447)-14.70.462(0.398)177(234)0.393(0.335)247(273)-28.10.453(0.361)169(225)0.351(0.308)257(284)-27.80.321(0.215)301(409)0.221(0.173)382(483)-13.4 注:()內(nèi)為PAV后BBR試驗(yàn)結(jié)果。

表2試驗(yàn)結(jié)果表明:

a.-18 ℃、-24 ℃溫度條件下，RET改性瀝青PAV老化前的勁度模量大于基質(zhì)瀝青，而蠕變斜率大于基質(zhì)瀝青，經(jīng)歷PAV老化后，RET改性瀝青的勁度模量小于基質(zhì)瀝青，而蠕變斜率大于基質(zhì)瀝青；分析其原因，RET與基質(zhì)瀝青發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后，瀝青膠體結(jié)構(gòu)整體向凝膠型轉(zhuǎn)變，瀝青中的彈性成分增多、勁度模量增大，摻加RET顯著提高了瀝青的抗老化性能，降低了壓力老化后勁度模量、蠕變斜率對(duì)溫度的敏感性。綜合考慮勁度模量、蠕變斜率2個(gè)指標(biāo)，RET改性瀝青與基質(zhì)瀝青低溫PG分級(jí)基本維持在相同水平，表明RET對(duì)基質(zhì)瀝青低溫性能改善效果有限，這與已有研究成果相吻合。

b.隨著RET、橡膠粉摻量增大，RET復(fù)配膠粉改性瀝青蠕變斜率有減小趨勢(shì)，勁度模量有增大趨勢(shì)，受RET和橡膠粉改性效果的綜合影響，RET、膠粉摻量增大后復(fù)合改性瀝青勁度模量增大趨勢(shì)較為明顯，蠕變斜率下降趨勢(shì)緩慢，蠕變斜率越小，瀝青的應(yīng)力松弛性性能越差，蠕變勁度模量越高，瀝青的脆性越大，由此可見(jiàn)，過(guò)多的RET和橡膠粉摻量會(huì)對(duì)復(fù)合改性瀝青低溫性能有一定負(fù)面影響，以低溫抗裂性能考慮，復(fù)合改性瀝青中適宜的RET摻量為0.8%～1.2%，控制橡膠粉摻量不超過(guò)16%為宜。

c.以SHRP規(guī)范蠕變勁度模量S小于300 MPa且蠕變速率m不超過(guò)0.3為低溫PG分級(jí)控制界限，采用線(xiàn)性插值法得到RET復(fù)配膠粉改性瀝青的低溫PG分級(jí)溫度，0.8%RET+12%～20%橡膠粉改性瀝青PG分級(jí)溫度為-28.6～-32.7 ℃、1.2%RET+12%～20%橡膠粉改性瀝青PG分級(jí)溫度為-27.6～-29.4 ℃、1.6%RET+12%～20%橡膠粉改性瀝青PG分級(jí)溫度為-22.4～-26.2 ℃。

d.相較于5%SBS改性瀝青，0.8%～1.2%%RET+12%～16%膠粉復(fù)合改性瀝青低溫PG分級(jí)溫度小于5%SBS改性瀝青，對(duì)于瀝青路面低溫抗裂性能要求嚴(yán)苛地區(qū)，將RET與膠粉改性瀝青替代SBS改性瀝青是可行的。

3 RET復(fù)配膠粉改性瀝青混合料性能

3.1 RET復(fù)配膠粉改性瀝青混合料高低溫性能

選用1.2%RET+16%橡膠粉復(fù)合改性瀝青、1.6%RET+12%橡膠粉復(fù)合改性瀝青、1.6%RET改性瀝青、5%SBS改性瀝青、20%橡膠瀝青5種瀝青膠結(jié)料，路用性能試驗(yàn)選用我國(guó)高速公路常用的AC — 13型礦料級(jí)配，采用JTG F40 — 2004規(guī)范細(xì)粒式AC — 13工程級(jí)配范圍中值，按照馬歇爾試驗(yàn)流程確定1.2%RET+16%橡膠粉復(fù)合改性瀝青、1.6%RET改性瀝青、5%SBS改性瀝青、20%橡膠瀝青4種改性瀝青混合料最佳油石比分別為5.6%、5.4%、4.6%、4.7%、5.7%。采用60 ℃車(chē)轍試驗(yàn)、-10 ℃低溫彎曲試驗(yàn)評(píng)價(jià)RET復(fù)配膠粉改性瀝青混合料高溫抗車(chē)轍和低溫抗開(kāi)裂性能。車(chē)轍試驗(yàn)、低溫彎曲試驗(yàn)方法、步驟按照J(rèn)TG E20-2011規(guī)范中T0719 — 2011、T0715 — 2011進(jìn)行，結(jié)果見(jiàn)表3、表4。

表3 車(chē)轍試驗(yàn)結(jié)果Table 3 Rutting test results改性瀝青混合料加載60 min RD/mmDS/(次·mm-1)1.2%RET+16%膠粉復(fù)合改性瀝青1.5167 9781.6%RET+12%膠粉復(fù)合改性瀝青1.4998 5841.6%RET改性瀝青1.7465 1435%SBS改性瀝青1.6225 67920%橡膠瀝青2.4232 674

表4 低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Low-temperature bending test results改性瀝青混合料抗彎拉強(qiáng)度/MPa最大彎拉應(yīng)變/με彎曲勁度模量/MPa1.2%RET+16%膠粉復(fù)合改性瀝青11.744 754.52 469.21.6%RET+12%膠粉復(fù)合改性瀝青12.454 223.42 947.91.6%RET改性瀝青10.572 639.44 004.75%SBS改性瀝青11.253 765.62 987.620%橡膠瀝青10.194 598.52 215.9

由表3車(chē)轍試驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn):

a.橡膠瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定最小、加載60 min時(shí)的車(chē)轍變形量最大，表明其高溫抗車(chē)轍性能最差，橡膠瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度不滿(mǎn)足JTG D50 — 2017規(guī)范中表5.5.7夏炎熱區(qū)動(dòng)穩(wěn)定度不小于2800次/mm技術(shù)要求。

b.RET改性瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度稍差于5%SBS改性瀝青混合料水平，但車(chē)轍動(dòng)穩(wěn)定度也達(dá)到了5 443次/mm，滿(mǎn)足JTG D50-2017規(guī)范中夏炎熱區(qū)瀝青混合料車(chē)轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度技術(shù)要求。

c.將RET與橡膠瀝青復(fù)配后，RET復(fù)配膠粉改性瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度達(dá)到了7 000次/mm以上，1.2%RET+16%膠粉、1.6%RET+12%膠粉2種復(fù)合改性瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度為20%膠粉改性瀝青混合料的3.0、3.2倍，此外，1.2%RET+16%膠粉改性瀝青混合料、1.6%RET+12%膠粉改性瀝青混合料的動(dòng)能穩(wěn)定度分別達(dá)到了7 978、8584次/mm，大于1.6%RET改性瀝青動(dòng)穩(wěn)定度(5 143次/mm)與20%橡膠瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度(2 674次/mm)之和[(5 143+2 674)次/mm)]，一般而言，RET(橡膠粉)摻量越大，瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度越高，可見(jiàn)將較低的RET摻量與橡膠粉復(fù)配后，RET和橡膠粉對(duì)瀝青混合料高溫性能的改善效果并不是該兩者改性劑增強(qiáng)效果的簡(jiǎn)單疊加，而是一種非線(xiàn)性的增強(qiáng)效果。

由表4低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn):

a.橡膠改性瀝青混合料具有優(yōu)良的低溫抗裂性能，其-10 ℃彎曲應(yīng)變達(dá)到了4598.5 με，遠(yuǎn)大于JTG D50 — 2017規(guī)范中表5.5.6 冬嚴(yán)寒區(qū)改性瀝青混合料低溫彎曲試驗(yàn)破壞應(yīng)變不小于3000 με技術(shù)要求。RET改性瀝青混合料彎曲應(yīng)變(2639.4 με)不滿(mǎn)足冬嚴(yán)寒區(qū)低溫抗裂性能要求，因此有必要將RET與能改善瀝青混合料低溫性能的改性劑進(jìn)行復(fù)配，以提高RET改性瀝青混合料在冬嚴(yán)寒區(qū)的適用性。

b.將RET與橡膠粉復(fù)配后，1.2%RET+16%膠粉、1.6%RET+12%膠粉2種改性瀝青混合料的最大彎拉應(yīng)變達(dá)到了4754.5、4223.4 με，比1.6%RET改性瀝青混合料彎曲應(yīng)變?cè)龃罅私?倍，可見(jiàn)將RET與橡膠粉復(fù)配，可有效彌補(bǔ)RET對(duì)瀝青混合料低溫性能的不足。

c.綜合考慮彎拉強(qiáng)度和彎曲應(yīng)變2個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，瀝青混合料低溫抗裂性能優(yōu)劣排序：1.2%RET+16%膠粉改性瀝青>20%橡膠瀝青>1.6%RET+12%膠粉復(fù)合改性瀝青>5%SBS改性瀝青>RET改性瀝青，由此可見(jiàn)，將適宜摻量的RET與橡膠粉復(fù)配，RET復(fù)配膠粉改性瀝青混合料的低溫抗裂性能優(yōu)于5%SBS改性瀝青混合料，在RET與橡膠粉復(fù)合改性作用下，RET復(fù)配膠粉改性瀝青混合料低溫抗裂性能達(dá)到甚至超過(guò)橡膠瀝青。

3.2 RET復(fù)配膠粉改性瀝青混合料水穩(wěn)定性

瀝青路面在服役期間水穩(wěn)定性不足主要表現(xiàn)為麻面、松散、坑槽等破損，出現(xiàn)此類(lèi)病害嚴(yán)重危及路面行車(chē)安全、降低路面結(jié)構(gòu)耐久性。瀝青路面現(xiàn)行瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范要求采用浸水馬歇爾和凍融劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)評(píng)價(jià)瀝青混合料的水穩(wěn)定性。浸水馬歇爾和凍融劈裂試驗(yàn)方法、步驟嚴(yán)格按照J(rèn)TG E20 — 2011進(jìn)行，結(jié)果見(jiàn)表5。

由表5浸水馬歇爾、凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果可知，2種RET復(fù)配膠粉改性瀝青混合料的浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定(MSo)和凍融劈裂強(qiáng)度比(TSR)大于90%，遠(yuǎn)大于JTG D50-2017規(guī)范中表5.5.10MSo>85%、TSR>80%瀝青混合料水穩(wěn)定性技術(shù)要求，表明RET復(fù)配膠粉改性瀝青混合料具有優(yōu)良的抗水損害性能。綜合考慮浸水前后馬歇爾穩(wěn)定度、凍融前后劈裂強(qiáng)度、浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定、凍融劈裂強(qiáng)度比4個(gè)指標(biāo)，2種RET復(fù)配膠粉復(fù)合改性瀝青混合料水穩(wěn)定性?xún)?yōu)于5%SBS改性瀝青混合料。

表5 水穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果Table 5 Water stability test results改性瀝青混合料浸水馬歇爾試驗(yàn)凍融劈裂試驗(yàn)MS/kNMSo/%RT1/MPaTSR/%1.2%RET+16%膠粉復(fù)合改性瀝青12.1497.41.38995.51.6%RET+12%膠粉復(fù)合改性瀝青12.7598.31.419 95.71.6%RET改性瀝青11.2494.51.322 93.25%SBS改性瀝青11.6594.61.359 93.420%橡膠瀝青10.9992.51.188 90.5

4 RET復(fù)配膠粉改性瀝青混合料耐久性

4.1 間接拉伸疲勞試驗(yàn)

采用間接拉伸疲勞試驗(yàn)評(píng)價(jià)RET復(fù)配膠粉改性瀝青混合料的抗疲勞性能。在最佳油石比條件下采用輪碾法成型試件，室溫放置24 h后切割尺寸為250 mm×40 mm×40 mm標(biāo)準(zhǔn)試件，試驗(yàn)溫度為20 ℃，采用控制應(yīng)力加載模式，4種應(yīng)力水平分別為最大應(yīng)力的0.2、0.3、0.4、0.5倍，疲勞試驗(yàn)在MTS-810液壓伺服疲勞試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行，中點(diǎn)加載的支點(diǎn)間距為200 mm，加載頻率為10 Hz，采用式(1)疲勞壽命與應(yīng)力水平的雙對(duì)數(shù)擬合關(guān)系對(duì)疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合分析，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6、圖1。

lgNf=K+nlg(σ/s)

(1)

式中：Nf為疲勞壽命(次)；σ/s為應(yīng)力水平；K、n為擬合參數(shù)。

由表6、圖1疲勞試驗(yàn)結(jié)果可知，相同應(yīng)力水平下，5種瀝青混合料疲勞壽命排序：1.6%RET+12%膠粉復(fù)合改性瀝青混合料>1.2%RET+16%膠粉復(fù)合改性瀝青混合料>5%SBS改性瀝青混合料>20%橡膠瀝青混合料>1.6%RET改性瀝青混合料，將RET與膠粉復(fù)配后可顯著改善瀝青混合料的疲勞壽命。對(duì)比5種改性瀝青混合料疲勞壽命與施加應(yīng)力的雙對(duì)數(shù)擬合曲線(xiàn)參數(shù)K、n，2種RET復(fù)配膠粉改性瀝青混合料具有較大的K值和較小的n值。K值越大，瀝青混合料的抗疲勞性越好，而n值表征瀝青混合料疲勞壽命對(duì)應(yīng)力水平的敏感性，其值越大，疲勞壽命對(duì)應(yīng)力水平的增加敏感性越強(qiáng)。表明RET復(fù)配膠粉改性瀝青混合料比SBS改性瀝青混合料有更好的抗疲勞性能，不僅具有優(yōu)良的抗疲勞耐久性，而且疲勞壽命對(duì)應(yīng)變水平的敏感性相對(duì)較弱。分析其原因，橡膠瀝青因具有較大的黏度和優(yōu)良的彈性恢復(fù)性能，可顯著增加集料表面的瀝青膜厚度、增加荷載作用時(shí)的釋放應(yīng)力能力和應(yīng)力松弛能力，因而顯著改善了瀝青混合料的抗疲勞性能。在橡膠瀝青中摻入適量RET后，一方面，RET能提高瀝青與集料之間的粘附性， RET發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后，使得溶脹后的橡膠顆粒分散的更加均勻，加之RET對(duì)聚合物改性瀝青有穩(wěn)定作用、締合作用，形成了致密的體系網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提高了瀝青混合料整體穩(wěn)定性。另一方面，摻加適量RET能夠增加橡膠瀝瀝青中的彈性成分，有助于提高受荷時(shí)的釋放荷載能力。

表6 疲勞試驗(yàn)結(jié)果Table 6 Fatigue test results混合料類(lèi)型應(yīng)力比應(yīng)力水平/MPa疲勞壽命/次回歸方程0.21.28613 5300.31.9297 2221.2%RET+16%膠粉改性瀝青K=4.356n=-1.865R2=0.9890.42.5723 9630.53.2152 4510.21.35215 9230.32.0288 2491.6%RET+12%膠粉改性瀝青K=4.867n=-1.895R2=0.9830.42.7044 4380.53.3802 8310.21.0509 0390.31.5754 2741.6%RET改性瀝青K=4.025n=-2.140R2=0.9920.42.1002 4470.52.6251 4970.21.24810 6590.31.8725 0605%SBS改性瀝青K=4.226n=-1.964R2=0.9770.42.4962 8750.53.121 7440.20.9789 9230.31.4674 84920%膠粉改性瀝青K=3.996n=-2.027R2=0.9820.41.9562 6380.52.4451 631

圖1 疲勞試驗(yàn)雙對(duì)數(shù)擬合曲線(xiàn)Figure 1 Double logarithmic fitting curve of fatigue test

4.2 MMLS1/3加速加載試驗(yàn)

采用南非進(jìn)口小型加速加載設(shè)備MMLS1/3評(píng)價(jià)RET復(fù)配膠粉改性瀝青混合料的長(zhǎng)期高溫穩(wěn)定性。在最佳油石比條件下錘擊法成型152.4 mm(直徑)×95.3 mm(高)圓柱體試件，按照MMLS1/3試模尺寸取圓柱體試樣中間5 cm部分切割標(biāo)準(zhǔn)試件。參考已有研究成果，MMLS1/3試驗(yàn)溫度為60 ℃，輪壓0.7 MPa，試驗(yàn)?zāi)z輪加載速率40 Hz(相當(dāng)于加載頻率6000次/h)，總加載次數(shù)為40萬(wàn)次。MMLS1/3加速加載試驗(yàn)結(jié)果如表7、圖2所示。

表7 MMLS1/3試驗(yàn)結(jié)果Table 7 MMLS1/3 test results加載次數(shù)不同改性瀝青車(chē)轍變形量/mm1.2%RET+16%膠粉1.6%RET+12%膠粉1.6%RET5%SBS20%膠粉00 0 0 0 0 50.6720.6030.7120.6960.894101.3911.1851.4981.4121.645151.6761.3951.8071.7462.034201.8211.6872.1971.9252.343252.0881.8122.4222.2192.569302.2071.9972.6052.3602.893352.3912.1532.8612.5633.034402.4512.2882.9952.6393.235

圖2 不同加載次數(shù)車(chē)轍變形量Figure 2 Rut deformation at different loading times

由MMLS1/3試驗(yàn)結(jié)果可知:

a.隨著加載次數(shù)增加，5種瀝青混合料車(chē)轍變形量先顯著增大后緩慢增加，車(chē)轍發(fā)展速率隨加載次數(shù)增大呈減小趨勢(shì)，這主要是加載10萬(wàn)次前車(chē)轍變形量主要由壓密變形所致，此后隨加載次數(shù)增加，車(chē)轍深度發(fā)展進(jìn)入蠕變穩(wěn)定階段，車(chē)轍發(fā)展速率降低。

b.在加載過(guò)程中，5種瀝青混合料車(chē)轍變形量排序：20%橡膠瀝青混合料>1.6%RET改性瀝青混合料>5%SBS改性瀝青混合料>1.2%RET+16%膠粉>1.6%RET+12%膠粉，由此可見(jiàn)，2種RET復(fù)配膠粉改性瀝青混合料的長(zhǎng)期高溫穩(wěn)定性?xún)?yōu)于5%SBS改性瀝青混合料，適當(dāng)增加RET摻量可一定程度提高RET復(fù)配膠粉改性瀝青混合料的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

c.對(duì)加載次數(shù)與車(chē)轍變形量進(jìn)行擬合分析，發(fā)現(xiàn)車(chē)轍變形量與加載次數(shù)的對(duì)數(shù)呈良好的線(xiàn)性關(guān)系，擬合優(yōu)化度R2大于0.95，擬合參數(shù)斜率大小反映了車(chē)轍增長(zhǎng)率，用于表征瀝青混合料抗剪切性能優(yōu)劣，橡膠瀝青混合料車(chē)轍增長(zhǎng)率遠(yuǎn)大于RET復(fù)配膠粉改性瀝青混合料，2種RET復(fù)配膠粉改性瀝青混合料車(chē)轍增長(zhǎng)率小于5%SBS改性瀝青混合料，進(jìn)一步表明RET復(fù)配膠粉改性瀝青混合料在高溫持續(xù)荷載作用下的長(zhǎng)期穩(wěn)定性?xún)?yōu)于5%SBS改性瀝青混合料，將RET與膠粉復(fù)配可顯著提高瀝青路面的永久變形能力。

5 結(jié)論

a.本研究提出RET復(fù)配膠粉改性劑室內(nèi)制備工藝，通過(guò)軟化點(diǎn)、彈性恢復(fù)率、177 ℃黏度、針入度4個(gè)指標(biāo)綜合分析RET復(fù)配膠粉改性瀝青性能。將RET與橡膠粉進(jìn)行復(fù)配，可大幅度提高橡膠瀝青的軟化點(diǎn)，提高單一RET改性瀝青的可恢復(fù)變形能力，RET與橡膠粉進(jìn)行復(fù)配對(duì)瀝青高低溫性能具有顯著的改善作用。

b.RET與橡膠粉進(jìn)行復(fù)配，可有效彌補(bǔ)RET對(duì)瀝青低溫性能的不足，摻加RET可顯著改性橡膠瀝青的高溫性能，在1.2%～1.6% RET與 12%～16%橡膠粉復(fù)配方案下，復(fù)合改性瀝青的軟化點(diǎn)、彈性恢復(fù)性能優(yōu)于5%SBS改性瀝青。

c.RET與橡膠粉復(fù)配后，RET和橡膠粉對(duì)瀝青混合料高溫性能的改善效果并不是該兩者改性劑增強(qiáng)效果的簡(jiǎn)單疊加，而是一種非線(xiàn)性的增強(qiáng)效果。RET復(fù)配膠粉改性瀝青混合料的高低溫性能、水穩(wěn)定性均優(yōu)于SBS改性瀝青混合料。

d.使用1.2%RET+16%橡膠粉改性瀝青、1.6%RET+12%橡膠粉改性瀝青可一定程度改善瀝青路面的抗疲勞耐久性，減少服役期間瀝青路面車(chē)轍損害，RET復(fù)配膠粉改性瀝青具有一定的研究意義和良好的應(yīng)用前景。